黏膜相關恒定T 細胞（MAIT）在糖尿病發生發展中的作用研究進展

吳楚姍 綜述，鄭榮秀審校

（天津醫科大學總醫院兒科，天津300052）

糖尿病在全球范圍內的發生率逐年升高，已成為全球公共衛生問題之一。糖尿病的致病主要由于自身免疫、胰島素抵抗等最終導致的胰島β 細胞功能衰竭，從而使胰島素分泌絕對以及相對不足。黏膜相關恒定 T 細胞（mucosal-associated invariant T cells，MAIT）是一種表達半恒定T 細胞受體的固有類免疫T 細胞，近年對MAIT 細胞功能的認知越來越深入，研究發現它在人體抵御病原微生物感染、炎癥性疾病、自身免疫類疾病的病理過程中扮演重要角色。本文將對MAIT 細胞在糖尿病發生、發展中的作用進展做一綜述。

1 MAIT 細胞的定義及特性

MAIT 是一種固有類T 細胞，它表達半恒定的TCR 鏈，即該細胞表達恒定的 TCRα：Vα7.2-Jα33（人類）、Vα19-Jα33（鼠）和限制性的 β 鏈[1-2]。它是在1993 年，由Porcelli 等[3]在腸壁黏膜中首次發現，后提出了黏膜相關恒定T 細胞的概念。MAIT 豐富存在于人外周血中，約占外周血T 細胞的5%～10%。MAIT 細胞的生物學標志物為CD161hiIL-18R+Vα7.2+γδ-CD3+。該細胞具有歸巢特性，可在一些組織中富集如肝臟（占CD3+T 細胞的 20%～50%）、腸道（占CD3+T 細胞的 1%～10%）、肺臟（占 CD3＋T 細胞的2%～4%），人MAIT 細胞也可在其他組織中檢測到，包括女性生殖器黏膜、腎臟、前列腺和卵巢[4-5]。傳統T 細胞表面有多種不同的抗原受體，使之可以識別經MHC 提呈的多種不同的抗原。研究發現MAIT細胞不同于傳統的T 細胞，可識別的是由高度保守的組織相容性復合物相關分子1（MR1）特異性提呈的細菌、分枝桿菌、酵母菌等生物合成途徑中產生的核黃素代謝產物，證據表明在MR1 缺乏的哺乳動物體內，MAIT 細胞亦缺乏[6-8]。MAIT 細胞既像適應性免疫細胞，通過TCR 識別經抗原提呈分子提呈的抗原，又像固有免疫細胞一樣識別恒定的抗原，并對免疫入侵做出快速的反應。MAIT 細胞在臍帶血中主要表達為幼稚表型，而在成人中，它們主要為CD8+T 細胞（70%～80%），以及CD4-CD8-（DN）T 細胞（10%～20%），還有較少部分為 CD4+T 細胞[9-11]。該細胞可表現出效應記憶表型（CD45RA－CD45RO+CD95hiCD62Llo），在人外周血中 MAIT 細胞表達 CCR7-CCR9intCCR5hiCCR6hiCXCR6hi。MAIT 細胞缺乏CCR7 和CD62L 的表達提示其遷移到淋巴組織的能力差；MAIT 細胞可表達CCR9 和CXCR6，這一趨化因子受體表達模式決定了該細胞具有組織歸巢能力，尤其是向腸道及肝臟歸巢[11]。

2 MAIT 細胞的來源

MAIT 細胞最初在胸腺中發育表達為原始表型，在胸腺及臍血中，其數量非常少[4]。該細胞在胸腺中已表達CD161，在臍血中表達CD161 和IL-18α[11]。隨著抗原的接觸，經過3 個階段的發育最終在外周組織中表達成熟表型[12-13]。Bourhis 等[14]在無菌小鼠中檢測不到MAIT 細胞，在腸道細菌定植后該細胞迅速恢復，這表明MAIT 細胞依賴腸道微生物來發育和/或維持它們[15]。

3 MAIT 細胞的激活及功能

當機體受病原微生物入侵時，固有免疫屬于第一道防線，其次是適應性免疫中淋巴細胞的激活、增殖以及發揮效應。傳統的T 細胞激活、增殖、發揮效應需要一定的時間，在此期間內，一些固有類T 細胞的亞群如γδTC，恒定自然殺傷細胞以及MAIT 細胞可針對病原入侵迅速釋放前體炎癥因子殺傷感染細胞[9]。在穩態的情況下，MAIT 細胞可分泌IL-22，在維護腸道黏膜完整性以及發揮固有免疫功能上起重要作用[16]。同時，它是連接固有免疫以及適應性免疫之間的橋梁。研究發現，在細菌、結核菌及真菌感染的患者中，外周血MAIT 細胞頻率降低，而感染的部位MAIT 細胞積聚，提示該細胞可能參與多種感染性疾病的致病過程[14,17-18]。從前認為病毒感染并不能激活MAIT 細胞，但近期研究表明，一些病毒包括HIV、HCV 等亦可激活該細胞啟動免疫反應[19-21]。總結來說，當病原微生物產生的B 族維生素代謝產物被MR1 識別并提呈，觸發激活靜息狀態下的 MAIT 細胞，可迅速表達干擾素（IFN）-γ、腫瘤壞死因子（TNF）-α、IL-17、IL-2 和顆粒酶 B（GzB）等殺傷性細胞因子，起到細胞毒性作用[10]。MAIT 細胞在體外經佛波酯（PMA）和離子霉素（ionomycin）刺激后，亦可檢測到上述殺傷性細胞因子分泌大大增加。

MAIT 細胞除了在感染性疾病中的作用，還參與自身免疫性疾病（如系統性紅斑狼瘡、多發性硬化、干燥綜合征、炎癥性腸病）的發展，確切的機制尚不十分明確。但大體特點為外周血中MAIT 細胞數量下降，而炎癥組織中MAIT 細胞的積聚，這可能是由于表達有趨化因子和細胞因子受體的MAIT 細胞遷移至炎癥部位。同時MAIT 細胞還表現出衰竭狀態[22-24]。綜上所述，MAIT 細胞參與自身免疫性疾病的可能機制是MR1 提呈了非微生物性的抗原，如自身抗原或炎癥反應中的炎癥因子，使得MAIT 細胞發生不適當激活以及免疫耐受的缺失，從而一方面直接對靶細胞進行殺傷，另一方面也可招募和激活其他免疫細胞而發揮作用[4，17，22]。

4 MAIT 細胞與1 型糖尿病(T1DM)

T1DM 在全球范圍內發病率逐年上升[25-26]。T1DM的發病機制是多因素的，在遺傳易感性的背景下，不明原因所誘發的針對胰島的異常免疫反應，其特點是存在胰島炎和胰島細胞自身抗體的產生，胰島β 細胞被破壞[27-28]，導致胰島素分泌不足，需終身使用胰島素替代治療[29]。Rouxel 等[16]首次在實驗中證實了MAIT 細胞與T1DM 之間的關系。在T1DM 患兒中，外周血CD8+MAIT 細胞及CD4-CD8-雙陰性的（DN）MAIT 細胞頻率較對照組降低，實驗組與對照組之間CD4+T 細胞和CD8+T 細胞含量沒有差異，因此MAIT 細胞在糖尿病患兒中頻率的減低不是由于總體T 淋巴細胞水平的減低所致，也并非由于CD161 表達的下調引起。MAIT 細胞頻率的減低在新診T1DM 中更為顯著，甚至在發病之前就可檢測到MAIT 細胞的變化。在新診T1DM 患兒MAIT 細胞產生TNF、GzB 等細胞毒性細胞因子明顯升高。在體外實驗中，有MR1 的基礎下，MAIT 細胞分泌的細胞因子，可以直接殺傷胰島β 細胞。T1DM 患者MAIT 細胞激活/耗竭標志物CD25 和PD-1 的表達增加，表達趨化分子CCR6 和抗凋亡分子BCL-2 降低。因此MAIT 細胞在T1DM 中的作用可以概括為，MAIT 識別了某些微生物代謝產物、炎癥因子或者自身抗原后被激活，從外周血中遷移至胰島組織中，從而一方面分泌殺傷性炎癥因子不適當的殺傷了胰島β 細胞，同時招募和激活樹突狀細胞、傳統的T 細胞等，啟動T1DM 的細胞免疫過程；一方面由于自己被不斷激活導致了衰竭而啟動凋亡。Rouxel 在文章中確定了4 個表面標志物（CCR6、CD25、PD-1 和CD56），建立了疾病診斷的預測模型。CCR6、CD25、PD-1 和 CD56 在 MAIT 細胞上的相對表達，可能作為T1DM 易感性和進展的生物標志物。

在小鼠中，MAIT 細胞僅占外周血T 細胞的0.1%，而人類占5%～10%，由于技術原因，一直以來對小鼠MAIT 細胞的研究還受到缺乏敏感識別物的限制。直到最近，攜帶核黃素衍生物5-OP-RU 的MR1 四聚體的發展使得相關實驗可以在小鼠中進行[30]。Rouxel 在NOD 小鼠中發現，隨著糖尿病的進展，MAIT 細胞在胰島中的數量隨之增加。炎癥因子GzB 和IFN-γ 的水平也隨之增加，同時，GzB 水平的變化在糖尿病前期就已經可以檢測到。MAIT 細胞除了參與致病，還具有雙重作用。在缺乏MR1 的情況下，MAIT 細胞的缺乏會導致腸上皮細胞嚴重受損，腸道通透性增加，免疫系統活躍，導致疾病的嚴重惡化。糖尿病前期MAIT 細胞在回腸中可分泌IL-22 和IL-17，但在糖尿病小鼠中幾乎完全消失，并且這種 IL-17、IL-22 在回腸表達降低與腸道黏膜的完整性以及通透性產生的變化一致，都提示了MAIT 細胞在T1DM 中可能起到保護作用。以上這些結果表明，MAIT 細胞可能具有雙重作用，在非疾病的狀態下，MAIT 細胞可以通過分泌IL-22 和IL-17 來維系體內腸道黏膜的完整性和通透性來保護腸道黏膜穩態；當不適當激活后，回腸內的MAIT細胞可遷移至胰島內釋放細胞毒性細胞因子如GzB 及IFN-γ 起到胰島β 細胞的殺傷作用。另一種學說認為，最初腸道黏膜屏障功能先受到了某種因素的破壞，例如一些腸道微生物入侵或者腸道菌群的失調，從而導致MAIT 細胞后續功能的改變。也有學者認為，也許在真正的致病過程中兩種可能性是并存的[31]。

在MAIT 細胞的激活以及腸道黏膜功能的改變之間，還有一個重要的因素，即腸道菌群。人類胃腸系統由成千上萬種不同的細菌組成，這些細菌在健康和疾病中起著關鍵的作用。腸道菌群可以參與能量代謝，與腸道免疫系統的接觸促進了正常免疫系統的發展[32]。研究發現，T1DM 患者的腸道菌群組成中，菌群多樣性顯著降低，硬壁菌門和擬桿菌門的數量顯著升高[33]。另一項研究發現，血清自身抗體陽性的T1DM 患者腸道菌群中的產乳酸和丁酸的菌群數量顯著減少[34-35]。關于腸道菌群的改變和T1DM發生的因果關系，目前仍存在較大的爭論，但MAIT細胞在此過程中起到關鍵作用是肯定的。由此作出如上述的推測，在穩態下，MAIT 分泌IL-22 和IL-17來維系腸道黏膜屏障功能；當發生疾病狀態（如發生腸道病毒入侵、藥物的應用等）腸道黏膜通透性改變、腸道菌群的失調，MAIT 細胞通過MR1 識別樹突狀細胞（DC）所呈遞的異常腸道內菌群的代謝產物，啟動炎癥反應，在炎癥信號作用下，MAIT 細胞分泌 IL-22 和 IL-17 減少，GzB 及 IFN-γ 產生增加從而致病。

5 MAIT 細胞與肥胖及2 型糖尿病（T2DM）

隨著經濟發展及生活水平的提高，膳食結構的改變，肥胖及T2DM 的發病率在全球范圍內逐年升高，患病年齡呈低齡的趨勢。患有T2DM 的兒童及青少年，沒有達到最佳的血糖控制，相比成年人，日后伴有并發癥的風險更高[32-33]。肥胖存在著脂肪組織的低度炎癥和脂肪細胞產生炎癥分子的功能失調。免疫細胞參與肥胖和肥胖所致的T2DM 的發生與發展，無菌性的炎癥是肥胖導致多系統問題的病理基礎。Endesfelder 等[35]研究發現，肥胖及 T2DM 患者外周血MAIT 細胞的頻率較對照組減低，并且這種減低的趨勢與該細胞參與的其他疾病相比更為顯著，尤其是重度肥胖的患者，與體質量指數呈負相關。進一步分析發現，肥胖和T2DM 患者外周血MAIT 細胞頻率降低，但IL-17 水平升高，在T2DM中更為顯著，IL-17 水平與胰島素抵抗水平顯著相關。IL-17 的產生主要由于MAIT 細胞表達高水平的 IL-7R（CD127），而 IL-7 可以促進 MAIT 細胞產生IL-17[36]。有報道稱，IL-17 可誘導脂肪細胞、骨骼肌細胞和肝細胞中的胰島素抵抗，是脂肪組織相關的調節脂肪細胞生物學和代謝的重要細胞因子[37-38]。除了IL-17 的重要作用外，同時有研究表明，外周血中IFN-γ 的水平降低，與MAIT 減低的趨勢一致。該研究認為，MAIT 細胞在產生IFN-γ 的過程中利用糖酵解代謝，肥胖和T2DM 的患者體內存在氨基酸代謝的異常，引起細胞攝取氨基酸和L-氨基酸轉運體SLC7A5 功能減弱，抑制了mTORc1 信號通路的轉導，而mTORc1 信號通路可以調控MAIT 細胞的糖酵解代謝，從而使IFN-γ 減少[36]。肥胖和T2DM患者脂肪組織中GzB、TNF-α 水平升高，同時MAIT細胞表達PD-1 等分子，提示MAIT 細胞可以向脂肪組織遷移，并且可能因過度激活而耗竭。因此MAIT 細胞可能在肥胖及T2DM 相關胰島素抵抗及代謝紊亂的病理過程中起到重要作用。

綜上所述，MAIT 細胞是固有類免疫細胞，與糖尿病的發生與發展密切相關。并且越來越多的研究表明，MAIT 細胞與更多疾病的病理過程有關，但對該細胞的認識仍然不夠深入。目前MAIT 與糖尿病的因果關系目前尚屬于基礎研究領域，需要進一步深入的研究：MAIT 細胞深入的生理功能；MAIT 細胞是否還存在其他的配體；MAIT 細胞對自體細胞的免疫耐受是如何維系的，又是如何打破從引起多種自身免疫系統的疾病；在糖尿病的發生、發展中，它與腸道菌群在MAIT 細胞功能的改變中起到了什么樣的作用，又是如何影響的；病毒的入侵是否可以激活MAIT 細胞誘發T1DM 的發生；由于MAIT細胞配體是小分子，容易靶向藥物，是否可以用作疫苗或者臨床治療的手段；上文提到的以MAIT 細胞的標志物作為T1DM 診斷的預測模型，但MAIT在多種臨床疾病中均有變化（感染、自身免疫病、自身炎癥、腸道菌群失調、代謝綜合征等），MAIT 細胞中 IL-2、GzB、IL-17、IFN-γ 和 TNF-α 變化見于以上多種臨床疾病，尚不能提示其與糖尿病的關系具有特異性，因此是否在更大樣本中及臨床中可行，需以更多數據證實。