Treg在1型糖尿病腎病中的作用*

楊智雄 綜述,張 危,惠 丹,董 艷,陳衛(wèi)文 審校

(1.昆明醫(yī)科大學附屬曲靖醫(yī)院內分泌代謝科,云南 曲靖 655000;2.曲靖市第二人民醫(yī)院內分泌代謝科,云南 曲靖 655000)

1型糖尿病(T1DM)是一種自身免疫性疾病,是由于某些外界因素(如病毒感染、化學毒物和飲食等)作用于有遺傳易感性的個體,激活T淋巴細胞介導的一系列自身免疫反應、免疫細胞選擇性攻擊和破壞胰島β細胞,從而導致胰島素絕對缺乏,胰島功能衰竭,出現(xiàn)糖代謝紊亂及一系列并發(fā)癥。T1DM是兒童最常見的慢性代謝性疾病[1]。在3～5歲的患者中,“三多一少”的癥狀就開始出現(xiàn)。多數(shù)患者的血液中可檢測出抗胰島細胞抗體GAD65及相關抗體[2]作為診斷依據(jù)。在過去的幾年,全球青少年的T1DM發(fā)病率平均升高約3%～5%[3]。過去10年間,我國15歲以下兒童發(fā)病率增加近4倍,新發(fā)的成人病例也不可小覷[4]。數(shù)據(jù)顯示,2021年我國T1DM新發(fā)人數(shù)中,0～14歲為0.49萬,0～19歲為0.61萬;我國T1DM患病人數(shù),0～14歲為2.96萬,0～19歲為5.60萬[5]。其中近15%～25%的T1DM患者因微血管病變最終發(fā)展到糖尿病腎病(DN)[6]。DN是糖尿病所引發(fā)的一種慢性腎臟病,是常見的糖尿病微血管病變。主要表現(xiàn)為尿白蛋白/肌酐比值(UACR)≥30 mg/g和(或)估算的腎小球濾過率(eGFR)< 60 mL/(min·1.73 m2),且持續(xù)超過3個月。糖尿病腎病還是終末期腎臟疾病(ESRD)的首位病因和心血管疾病的獨立危險因素。近年來,DN的發(fā)病率正在迅速增長,ESRD的發(fā)病率也水漲船高,給家庭和社會帶來巨大的經(jīng)濟負擔。越來越多的證據(jù)表明,免疫炎癥反應在DN的發(fā)病過程中起著至關重要的作用。研究發(fā)現(xiàn),在患者的胰島中存在CD4+T細胞、CD8+T細胞異常浸潤,說明這2種T細胞參與了胰島β細胞破壞[7]。Treg細胞具有免疫調節(jié)和抗炎功能,可抑制CD8+T細胞在胰島和腎臟的異常浸潤,進而可延緩DN的發(fā)展。T1DM的病因治療有以下3方面:(1)早期預防易感個體胰島β細胞丟失;(2)緩解期促進胰島β細胞再生;(3)疾病慢性期胰島移植術。這3點均可能通過Treg移植治療來實現(xiàn)[8]。這提示Treg細胞的免疫抑制作用可能是T1DM和DN的新興治療手段。本文就Treg細胞防治DN的相關性研究進展進行綜述。

1 DN概述

DN的病理特征是腎臟毛細血管損傷、腎小球膜細胞擴張、細胞外基質的積累、腎小球基底膜的增厚及足細胞和腎小球的損傷,導致腎小球硬化和腎小管間質纖維化[9-10]。目前,對DN患者提倡綜合管理,將降低心血管風險與減緩腎臟疾病進展的因素相結合,即控制血糖和血壓、抑制腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(RAAS)、適當運動及戒煙等。其中使用心腎血管獲益的降糖藥物是目前治療DN的主要手段[11]。治療DN最好的藥物是腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)抑制劑和鈉-葡萄糖協(xié)同轉運蛋白2(SGLT-2)抑制劑[12-13]。然而,這些藥物并不能完全阻止DN發(fā)展為終末期腎臟疾病。因此,臨床醫(yī)生迫切需要新的治療手段。DN的發(fā)生和發(fā)展是高血糖環(huán)境下多種因素相互作用的結果[14-15]。以往認為,糖脂代謝紊亂、血流動力學改變、氧化應激等因素是DN的主要病因,但是目前研究表明免疫炎癥反應在DN的進展中起關鍵作用[16]。T淋巴細胞是機體重要的一類免疫細胞,主導了DN的發(fā)生及發(fā)展過程,T細胞在腎臟異常浸潤可能是DN的發(fā)病機制。

2 T淋巴細胞與DN

免疫系統(tǒng)失調是DN炎癥反應的重要決定因素。目前,研究證明T淋巴細胞、B淋巴細胞和自然殺傷(NK)細胞是炎癥的關鍵驅動因素。T淋巴細胞在腎間質內的活化和異常浸潤是DN的發(fā)病基礎。其中涉及炎癥信號通路的上調,細胞因子和趨化因子的釋放及免疫細胞的異常浸潤[17]。目前,已知DN發(fā)病過程涉及白細胞介素(IL)-1、IL-6、IL-18和腫瘤壞死因子(TNF)-α的相互作用。IL-1促進前列腺素E的分泌和磷脂酶 A2的釋放,加重腎小球內血流動力學的異常。IL-6促進中性粒細胞在腎小管間質的浸潤,導致腎臟肥大,腎小球基底膜增厚,足細胞肥大,與白蛋白尿生成有關。IL-18刺激γ-干擾素(IFN-γ)和其他細胞因子的釋放,增加黏附分子的表達,誘導內皮細胞凋亡。在重度蛋白尿患者血清中發(fā)現(xiàn)IL-18水平明顯升高,提示其參與了腎臟微血管的病變過程。TNF-α可以誘導炎癥細胞的分化,激活腎臟細胞的凋亡,改變腎小球血流動力學,增加血管內皮通透性和氧化應激反應。單核細胞和巨噬細胞是單核吞噬細胞系統(tǒng)的關鍵成員。活化的T細胞可以直接通過細胞毒作用引起腎臟損傷,也可以間接通過募集和激活巨噬細胞引起腎臟損傷:T淋巴細胞分泌的促炎細胞因子可直接激活鄰近的巨噬細胞募集到腎組織或間接刺激系膜細胞產生集落刺激因子-1(CSF-1)和單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)引起炎癥反應。巨噬細胞被激活后,會釋放一氧化氮、活性氧、IL-1、TNF-α、補體因子和金屬蛋白酶等物質加重炎癥浸潤[18-19]。隨后,活化的巨噬細胞進一步釋放更多的細胞因子,形成正反饋調節(jié)和炎癥信號擴增[20-21]加重腎臟損傷。B淋巴細胞可以促進糖尿病患者的輔助性T細胞17(Th17)的增殖和促炎細胞因子的產生。在糖尿病小鼠模型中,T淋巴細胞和B淋巴細胞均滲入腎小球,然而,B淋巴細胞和NK細胞參與DN的證據(jù)較T淋巴細胞有限[22]。

3 Treg細胞與T1DM

Treg細胞是一種特定的CD4+T細胞譜系,可維持機體免疫穩(wěn)態(tài)和限制過度免疫反應。目前,發(fā)現(xiàn)的Treg細胞根據(jù)CD分子標志物和功能可分為7種,分別在自身免疫耐受和抑制免疫應答中發(fā)揮不同的作用。研究顯示T1DM發(fā)展是CD4+效應細胞(Teff)和Treg比例失衡引起的。Teff可以促進胰島β細胞死亡和免疫球蛋白產生。Treg細胞通過產生抗炎細胞因子:IL-10和轉化生長因子1(TGF-β1)來抑制初始T細胞活化并抑制效應T細胞的功能[23]。Treg細胞分為誘導型Treg細胞(iTreg)和天然型Treg細胞(nTreg)[24-25]。研究發(fā)現(xiàn),iTreg是依靠細胞因子發(fā)揮免疫作用,nTreg細胞是通過直接接觸細胞,進而抑制宿主細胞活性,這2種細胞均與T1DM有密切關聯(lián)[26]。ZHOU等[27]對糖尿病小鼠注射體外培養(yǎng)的iTregs發(fā)現(xiàn),iTregs可改善小鼠的病情,可以降低血糖水平,減少胰島損傷和改善胰島β細胞功能和形態(tài),從而延緩小鼠T1DM進展。ZHANG等[28]通過研究動物模型發(fā)現(xiàn),T1DM組的小鼠淋巴結中CD4+Foxp3+Treg的比例較正常對照組顯著增加,但脾臟中CD4+Foxp3+Treg的比例保持不變。這提示隨著自身免疫的發(fā)生,機體免疫系統(tǒng)隨即啟動了負反饋調控,淋巴結為抗炎所需產生了更多的CD4+Foxp3+Treg,從而維持內環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。進一步揭示了機體Treg細胞減少會加速T1DM的進展,并展現(xiàn)了Treg在T1DM中的預防和治療作用。

4 Treg細胞與DN

Treg細胞是維持機體免疫耐受的關鍵介質,可能為DN的免疫損傷提供保護[29]。來自動物模型的研究結果表明,DN小鼠的血液和腎臟中存在Th17細胞和Treg細胞的失衡,表現(xiàn)為Th17細胞顯著增加,而Treg細胞明顯減少。更早的研究表明,血清/糖皮質激素調節(jié)激酶 1(SGK1)可通過影響細胞鹽度來調節(jié)Th17/Treg細胞平衡[30]。Th17/Treg 細胞失衡通過誘導炎癥反應加速了DN的發(fā)展。這提示DN的發(fā)生與Treg活性降低有關。WANG等[31]在小鼠實驗中使用達格列凈治療DN小鼠,經(jīng)治療后DN小鼠腎臟中SGK1蛋白表達下降,血液中IL-17水平下降,IL-10水平升高,明顯延緩了DN小鼠的病情進展。證實了達格列凈可通過抑制DN小鼠的SGK1來重建Th17細胞和Treg細胞之間的平衡,從而延緩DN的進程。上述結果證實,Treg細胞可以通過限制促炎環(huán)境進而對腎臟提供保護。巨噬細胞分為經(jīng)典激活的M1和激活的M2激活狀態(tài)[32]。 M1巨噬細胞通過分泌促炎因子和活性氧促進炎癥,而M2巨噬細胞通過釋放生長因子消除炎癥并誘導受損組織重塑。CD4+CD25+Treg細胞具有誘導單核細胞向M2巨噬細胞分化的能力。有研究認為,DN進展可能是由于CD4+CD25+Treg細胞減少,導致M2巨噬細胞生成減少,對M1巨噬細胞或單核細胞的抑制作用降低,導致M1/M2細胞比例失調,加重炎癥反應導致腎損傷[33]。BAYRY等[34]采用Treg免疫療法成功治療了1例成年T1DM患者,臨床癥狀明顯緩解,且無不良反應。在另外一項試驗中,試驗者將12例T1DM患者分為3組,分別注射不同劑量的體外擴增自體Treg細胞(10×106、20×106、30×106kg-1),結果顯示在治療時間內患者無不良反應且臨床癥狀緩解。在為期1年的隨訪中,患者血清C肽水平升高,外源性胰島素需求下降[35-37],胰島功能逐漸好轉。這提示Treg細胞有可能成為T1DM的治療靶點。雖然具體作用機制需要更深入探究,但以上研究均提示,Treg細胞的免疫抑制作用在DN的發(fā)病過程中起保護作用。因此,提高體外培養(yǎng)的Treg細胞活性和數(shù)量可能是DN潛在的治療方法。

5 小 結

DN是糖尿病的常見且嚴重的并發(fā)癥,也與心血管事件密切相關,并增加患者心血管病死率及全因死亡率,給臨床醫(yī)療帶來巨大挑戰(zhàn)。目前,DN的新興療法側重于調節(jié)控制腎臟功能和結構異常的炎癥通路,針對某些趨化因子及其受體、炎癥細胞及其細胞因子進行靶向治療。大量動物模型、觀察性研究均指出DN的發(fā)病是因為T淋巴細胞在腎臟的異常聚集,并分泌各類促炎細胞因子、黏附分子、趨化因子及相關炎癥產物,活化或激活其他炎癥細胞共同參與免疫損傷。DN發(fā)展的標志是T淋巴細胞的招募和聚集。各類免疫炎癥細胞和炎性細胞因子促進了DN的進展。在T淋巴細胞和巨噬細胞的共同作用下,各種前炎性細胞因子、氧化產物、金屬蛋白酶及生長因子等大量合成,進一步放大了炎癥反應,造成腎臟細胞自身免疫損傷。Th17/Treg細胞失衡可誘導炎癥反應進一步加重DN的病情。Treg細胞是一類具有自身免疫抑制功能的T淋巴細胞亞群,在炎癥性和自身免疫性疾病中的地位越來越受到重視。但在DN中的具體作用機制仍不清楚,相關技術問題仍存在爭議:Treg體外培養(yǎng)擴增技術;回輸治療的相關風險及預后;Treg歸巢及靶器官定植等問題。在前期研究中發(fā)現(xiàn),使用牙齦間充質干細胞治療T1DM小鼠后,小鼠血清中CD4+和CD8+T細胞表達的IL-17和IFN-γ水平下調,體內Treg細胞數(shù)量出現(xiàn)擴增,細胞活性得到恢復,血糖及胰島炎癥程度降低[38]。我們設想利用Treg免疫調節(jié)機制作為DN的潛在治療手段,通過增加機體Treg細胞數(shù)量及恢復細胞免疫活性來改善或延緩DN進展。結合國內外相關文獻及前期成果,作者擬進行體外培養(yǎng)及擴增Treg細胞,通過回輸治療DN小鼠,對比觀察治療效果和病情變化,分析并逐一解決上述難題;通過檢測血生化指標及對比分析腎臟病理變化,探究Treg細胞在DN中的作用機制及相關分子機制,以進一步明確Treg細胞與DN之間的關系。目前,Treg細胞在DN中的抗炎機制及治療靶點仍存在諸多難點及疑點,但相信隨著相關研究的深入,免疫細胞療法會愈發(fā)成熟,Treg回輸治療技術也會更加穩(wěn)定和普及,從而為DN的發(fā)病前預防、早期診斷及合理治療提供更多的依據(jù)和手段。