1型糖尿病的免疫機制研究進展

陳國軍++++++楊中漢++++++馮娟

[摘要] 1型糖尿病（T1DM）是具有遺傳傾向的自身免疫性疾病，發病率逐年遞增，其發病機制較為復雜且尚未完全闡明，涉及到T淋巴細胞和多種固有免疫細胞的相互調控。免疫細胞攻擊胰島β-細胞使其損傷或減少被認為是T1DM的主要致病因素。目前的治療方法也有各自的局限，包括傳統的胰島素注射、胰島移植，以及近年來的免疫治療和干細胞治療等方法。隨著對T1DM發病機制的深入研究，將為T1DM的防治提供更為有效的靶點和方法。

[關鍵詞] 1型糖尿病；胰島β-細胞；淋巴細胞；固有免疫細胞

[中圖分類號] R58 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2017）11（b）-0039-04

[Abstract] Type 1 diabetes mellitus （T1DM） is a kind of autoimmune disease with genetic predisposition and its incidence is gradually increasing. The pathogenesis is relatively complicated and not yet fully elucidated. It relates the mutual regulation of T lymphocytes and a variety of innate immune cells. Immune cells attack the islet beta cells reduce its damage which is regarded as a main pathogenic factor of T1DM. The current treatments of T1DM， including traditional insulin injection， islet transplantation， immunotherapy and stem cell therapy of recent years or other methods， have the limitation. With the further study of the pathogenesis of T1DM， more effective targets and methods will be provided.

[Key words] Type 1 Diabetes Mellitus； Pancreatic β-cells； Lymphocyte； Innate immune cell

1型糖尿病（T1DM）是一種具有遺傳傾向的促炎性自身免疫性疾病，如不及時治療，能造成糖尿病足、糖尿病腎病、糖尿病視網膜病變、心腦血管病變等一系列并發癥。該類型糖尿病是由胰島β-細胞受到自身免疫系統的攻擊導致胰島β-細胞的損傷或者減少，產生不可逆破壞所致[1-3]。胰島浸潤的白細胞參與了胰島β-細胞的裂解，免疫炎癥細胞在胰島β-細胞的損傷中起著重要作用，介導胰島素依賴性糖尿病的發生[4]。

1 胰島β-細胞損傷的免疫學機制

T1DM的發生發展涉及到胰島β-細胞及一系列參與固有免疫和適應性免疫的細胞之間的相互作用，主要是輔助型T細胞（Th1）介導的CD8+T細胞及固有免疫細胞[4]。

1.1 淋巴細胞在T1DM發生發展中的作用

T1DM的發生發展主要依賴于CD4+及CD8+這兩種T淋巴細胞[5]，在NOD小鼠模型上發現，只有將NOD小鼠的脾CD4+及CD8+T細胞而非其他亞型的T細胞輸注到同種免疫功能不全小鼠中才可以誘發T1DM[6]，這提示了CD4+及CD8+T細胞在誘導β-細胞損傷中所起的重要作用。給予CD3特異性抗體誘導T細胞耐受后可逆轉T1DM的發生[7-8]，這些研究結果都提示T細胞可作為一種抑制胰島β-細胞損傷的干預靶點，也引出了用CD3特異性單克隆抗體對新近發生的T1DM患者進行免疫治療的新方法[9]。

T細胞介導胰島β-細胞損傷有多種方式。胰島β-細胞處于慢性炎癥狀態時會產生多種趨化因子，如CXCL10、CCL2、CCL20等，促進單核巨噬細胞、淋巴細胞等免疫細胞募集到胰島細胞周圍，這些免疫細胞產生的多種炎性因子，如白細胞介素1β（IL-1β）、IL-12、γ干擾素（IFN-γ），腫瘤壞死因子α（TNF-α）等本身就可以直接損傷β-細胞，誘導其凋亡。β-細胞抗原由MHC Ⅰ分子呈遞給致糖尿病的CD8+T細胞，并與特異性的T細胞受體（TCR）結合、相互識別，CD8+T細胞可通過MHC Ⅰ分子介導的細胞毒性作用殺死β-細胞。某些抗原提呈細胞如樹突狀細胞（DC）可通過MHC Ⅱ分子將β-細胞抗原呈遞給CD4+T細胞，并與其特異性的TCR結合、相互識別，促進CD4+T細胞的增值激活。CD4+T細胞表面的FASL進一步與β-細胞膜表面受體FAS結合啟動細胞凋亡，通過一系列的信號傳導促進β-細胞凋亡。

雖然T細胞在啟動T1DM的發生發展中起著關鍵作用，但其也可與某些共刺激分子一起介導免疫耐受，調節T細胞對β-細胞的攻擊，胰島抗原特異性的T細胞可分為致病性效應T細胞（致糖尿病性T細胞）及具有保護作用的調節性T（Treg）細胞。研究表明FOXP3（一種與Treg功能密切相關的轉錄因子）基因突變會導致包括T1DM在內的多種自身免疫性疾病的發生[10]；缺乏CD28的NOD小鼠缺乏Treg細胞，從而會導致加重病情[11]；此外，IL-2可增加Treg數量，可作為T1DM的一種潛在治療手段[12-13]。此外，β-細胞表面的程序性細胞死亡配體（PDL1）可與CD4+及CD8+T細胞表面的PD1結合，調節T細胞對β-細胞的攻擊[7，14-15]。T細胞對β-細胞的殺傷作用與保護作用會相互制約、相互平衡，如果這種平衡被打破，將會造成β-細胞的過度破壞。endprint

1.2 固有免疫細胞與T1DM

1.2.1 巨噬細胞與T1DM NOD小鼠模型中，促炎性巨噬細胞（M1）比T細胞更早浸潤到胰島中，巨噬細胞產生的IL-1β、TNF-α、ROS等可直接損傷β-細胞，誘導β-細胞凋亡等[16]。除此之外，巨噬細胞產生的IL-12也可以促進CD8+細胞毒性T細胞（CTL）的分化，從而導致T1DM發生[15，17]。從T1DM患者血液中分離出來的單核細胞能分泌IL-1β及IL-6等炎性因子，介導炎性反應，同時可誘導Th17細胞的擴增，Th17細胞進一步導致殺傷性T細胞與Treg細胞之間的失衡，啟動后續炎性反應及促凋亡作用。因此單核巨噬細胞產生的炎性因子不僅可以直接損傷胰島β-細胞，而且可通過影響CTL與Treg細胞之間的平衡來誘導炎性反應和靶細胞損傷。

然而抗炎促修復型（M2型）巨噬細胞則分泌一些抗炎因子及生長因子，如血管生長因子（VEGF-A）、肝細胞生長因子（HGF）、血小板源生長因子（PDGF-β）、轉化生長因子β（TGF-β）、表皮生長因子（EGF）、成纖維細胞生長（FGF）、胰島素樣生長因子（IGF）等，這些可以促進皮膚、肝臟、腎臟、肌肉以及胰島β-細胞的損傷修復與再生[18-21]。因此巨噬細胞在T1DM中的作用同樣具有雙重性。

1.2.2 NK細胞與T1DM NK細胞屬于固有免疫系統，組成機體免疫防御的第一道防線，對外來細菌、病毒和體內腫瘤細胞等進行免疫防御、免疫監視及穩態維持。近年來的研究發現NK細胞也分為很多亞群，決定了其功能的多樣性，尚有多種表型及功能尚未完全闡明[22]。

通常認為NK細胞不僅具有細胞毒性，同時還可產生多種炎性因子，尤其是IFN-γ，之前也提及到IFN-γ可激活NF-κB、STAT1等信號通路，通過一系列的信號轉導誘導β-細胞凋亡。從NOD小鼠的胰島中分離出來的NK細胞表達更多的CD25、CD69、CD107a（一種顆粒胞吐標志物），產生更多的IFN-γ[23-24]，這說明糖尿病小鼠胰島中的NK細胞毒性更強。NK細胞膜表面的兩種激活受體NKG2D、NKp46分別可與β-細胞上的配體RAE1和NKp46結合，發揮細胞毒性作用，造成β-細胞損傷[25]。在很多T1DM患者和NOD小鼠中都存在激活型受體NKG2的突變，因此可能造成NK細胞持續性激活，過度激活的NK細胞會對自身β-細胞殺傷作用，同時還可激活CD4+及CD8+T細胞進一步對β-細胞產生攻擊[25]。

然而NK細胞也具有一定的免疫調節功能，NK1.1細胞亞群表達抑制性受體NKG2A，抑制NK細胞對β-細胞的殺傷作用，并產生IL-22控制胰島移植術后的炎性反應和排斥反應，從而延長移植物的存活[26]。因此NK細胞的多種亞型及其功能都有待深入研究，可能成為治療T1DM及控制胰島移植術后免疫排斥反應的作用靶點。

1.2.3 樹突狀細胞與T1DM 胰島中的樹突狀細胞（DC）可以捕獲胰島β-細胞自身抗原并將其提呈給胰腺淋巴結中胰島抗原特異性的殺傷性T細胞，導致糖尿病性免疫反應[15，27-28]。一些報道也認為NOD小鼠中的DC可以通過增加IL-12和一些共刺激分子的表達來促進效應性T細胞的激活[29]，進而促進T1DM的發生。

當然DC細胞表達的一些分子如PDL1、誘導型T細胞共刺激分子配體（ICOSL）、吲哚胺2，3-雙加氧酶（IDO）也可誘導T細胞免疫耐受[15，28，30]。因此，DC細胞在參與誘導T細胞耐受、T細胞清除、Treg細胞擴增等方面也起著重要作用，從這個角度而言，DC對T1DM也具有一定的保護作用[4，15]，也為T1DM提供新的治療策略。

2 T1DM的治療

傳統的治療方法有胰島素注射治療和胰腺胰島移植等，胰島素注射能短期控制血糖并延緩糖尿病并發癥，但不能根治，不能長期將血糖控制在正常范圍內。胰島或胰腺移植被認為是治愈T1DM的有效方法之一，移植成功后移植物能產生具有生物活性的胰島素，但是胰島移植術后也存在一些較為棘手的問題，如免疫排斥反應抑制移植物的存活，免疫抑制劑的使用也有導致機會性感染和腫瘤發生等風險[31]，同時異體移植時也存在供體來源的問題，最主要障礙仍然是移植排斥反應。

由于T1DM本身也是一種長期的慢性炎性反應，控制炎性反應或許能起到一定的作用。上述提及到的導致胰島β-細胞損傷的多種免疫細胞都可能成為潛在的治療靶點，如CD4+及CD8+T細胞在T1DM致病中起著重要作用，針對T細胞的CD3單克隆的抗體以及上調Treg細胞數量的IL-2是具有一定前景的免疫治療方法。現在也有提出用納米顆粒、多酚等包被在胰島移植物外，抵抗免疫細胞介導的胰島損傷[32]。

近幾年隨著干細胞研究的發展，誘導干細胞分化成分泌胰島素的類β-細胞的技術日漸完善，這為治療T1DM提供了新的思路。由于間充質干細胞（MSC）易于分離，同時擁有較好的分化潛能，已用于很多臨床前及臨床試驗。自體MSC誘導分化后移植回輸可以促進β-細胞存活和再生，調節自身免疫反應，近年來也有一些將胰島與MSC共同移植的研究，以提高胰島移植的存活，CRISPR基因編輯技術也可對MSC進行基因編輯以提高移植成功[33]，已有一些研究項目已進入臨床前研究

3 小結

T1DM的發生發展涉及到多種免疫細胞的相互調控，過度的自身免疫反應或負性調節機制失衡都可導致β-細胞損傷。對T1DM發生的免疫學機制進行深入地研究將為T1DM的免疫治療及改善胰島移植術后免疫排斥反應提供新的思路及靶點。近年來興起的間充質干細胞移植或將其與胰島一起進行聯合移植也是治療T1DM的一種極具前景的治療方法。

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