1型糖尿病的免疫机制研究进展

陈国军++++++杨中汉++++++冯娟

[摘要] 1型糖尿病（T1DM）是具有遗传倾向的自身免疫性疾病，发病率逐年递增，其发病机制较为复杂且尚未完全阐明，涉及到T淋巴细胞和多种固有免疫细胞的相互调控。免疫细胞攻击胰岛β-细胞使其损伤或减少被认为是T1DM的主要致病因素。目前的治疗方法也有各自的局限，包括传统的胰岛素注射、胰岛移植，以及近年来的免疫治疗和干细胞治疗等方法。随着对T1DM发病机制的深入研究，将为T1DM的防治提供更为有效的靶点和方法。

[关键词] 1型糖尿病；胰岛β-细胞；淋巴细胞；固有免疫细胞

[中图分类号] R58 [文献标识码] A [文章编号] 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）是一种具有遗传倾向的促炎性自身免疫性疾病，如不及时治疗，能造成糖尿病足、糖尿病肾病、糖尿病视网膜病变、心脑血管病变等一系列并发症。该类型糖尿病是由胰岛β-细胞受到自身免疫系统的攻击导致胰岛β-细胞的损伤或者减少，产生不可逆破坏所致[1-3]。胰岛浸润的白细胞参与了胰岛β-细胞的裂解，免疫炎症细胞在胰岛β-细胞的损伤中起着重要作用，介导胰岛素依赖性糖尿病的发生[4]。

1 胰岛β-细胞损伤的免疫学机制

T1DM的发生发展涉及到胰岛β-细胞及一系列参与固有免疫和适应性免疫的细胞之间的相互作用，主要是辅助型T细胞（Th1）介导的CD8+T细胞及固有免疫细胞[4]。

1.1 淋巴细胞在T1DM发生发展中的作用

T1DM的发生发展主要依赖于CD4+及CD8+这两种T淋巴细胞[5]，在NOD小鼠模型上发现，只有将NOD小鼠的脾CD4+及CD8+T细胞而非其他亚型的T细胞输注到同种免疫功能不全小鼠中才可以诱发T1DM[6]，这提示了CD4+及CD8+T细胞在诱导β-细胞损伤中所起的重要作用。给予CD3特异性抗体诱导T细胞耐受后可逆转T1DM的发生[7-8]，这些研究结果都提示T细胞可作为一种抑制胰岛β-细胞损伤的干预靶点，也引出了用CD3特异性单克隆抗体对新近发生的T1DM患者进行免疫治疗的新方法[9]。

T细胞介导胰岛β-细胞损伤有多种方式。胰岛β-细胞处于慢性炎症状态时会产生多种趋化因子，如CXCL10、CCL2、CCL20等，促进单核巨噬细胞、淋巴细胞等免疫细胞募集到胰岛细胞周围，这些免疫细胞产生的多种炎性因子，如白细胞介素1β（IL-1β）、IL-12、γ干扰素（IFN-γ），肿瘤坏死因子α（TNF-α）等本身就可以直接损伤β-细胞，诱导其凋亡。β-细胞抗原由MHC Ⅰ分子呈递给致糖尿病的CD8+T细胞，并与特异性的T细胞受体（TCR）结合、相互识别，CD8+T细胞可通过MHC Ⅰ分子介导的细胞毒性作用杀死β-细胞。某些抗原提呈细胞如树突状细胞（DC）可通过MHC Ⅱ分子将β-细胞抗原呈递给CD4+T细胞，并与其特异性的TCR结合、相互识别，促进CD4+T细胞的增值激活。CD4+T细胞表面的FASL进一步与β-细胞膜表面受体FAS结合启动细胞凋亡，通过一系列的信号传导促进β-细胞凋亡。

虽然T细胞在启动T1DM的发生发展中起着关键作用，但其也可与某些共刺激分子一起介导免疫耐受，调节T细胞对β-细胞的攻击，胰岛抗原特异性的T细胞可分为致病性效应T细胞（致糖尿病性T细胞）及具有保护作用的调节性T（Treg）细胞。研究表明FOXP3（一種与Treg功能密切相关的转录因子）基因突变会导致包括T1DM在内的多种自身免疫性疾病的发生[10]；缺乏CD28的NOD小鼠缺乏Treg细胞，从而会导致加重病情[11]；此外，IL-2可增加Treg数量，可作为T1DM的一种潜在治疗手段[12-13]。此外，β-细胞表面的程序性细胞死亡配体（PDL1）可与CD4+及CD8+T细胞表面的PD1结合，调节T细胞对β-细胞的攻击[7，14-15]。T细胞对β-细胞的杀伤作用与保护作用会相互制约、相互平衡，如果这种平衡被打破，将会造成β-细胞的过度破坏。endprint

1.2 固有免疫细胞与T1DM

1.2.1 巨噬细胞与T1DM NOD小鼠模型中，促炎性巨噬细胞（M1）比T细胞更早浸润到胰岛中，巨噬细胞产生的IL-1β、TNF-α、ROS等可直接损伤β-细胞，诱导β-细胞凋亡等[16]。除此之外，巨噬细胞产生的IL-12也可以促进CD8+细胞毒性T细胞（CTL）的分化，从而导致T1DM发生[15，17]。从T1DM患者血液中分离出来的单核细胞能分泌IL-1β及IL-6等炎性因子，介导炎性反应，同时可诱导Th17细胞的扩增，Th17细胞进一步导致杀伤性T细胞与Treg细胞之间的失衡，启动后续炎性反应及促凋亡作用。因此单核巨噬细胞产生的炎性因子不仅可以直接损伤胰岛β-细胞，而且可通过影响CTL与Treg细胞之间的平衡来诱导炎性反应和靶细胞损伤。

然而抗炎促修复型（M2型）巨噬细胞则分泌一些抗炎因子及生长因子，如血管生长因子（VEGF-A）、肝细胞生长因子（HGF）、血小板源生长因子（PDGF-β）、转化生长因子β（TGF-β）、表皮生长因子（EGF）、成纤维细胞生长（FGF）、胰岛素样生长因子（IGF）等，这些可以促进皮肤、肝脏、肾脏、肌肉以及胰岛β-细胞的损伤修复与再生[18-21]。因此巨噬细胞在T1DM中的作用同样具有双重性。

1.2.2 NK细胞与T1DM NK细胞属于固有免疫系统，组成机体免疫防御的第一道防线，对外来细菌、病毒和体内肿瘤细胞等进行免疫防御、免疫监视及稳态维持。近年来的研究发现NK细胞也分为很多亚群，决定了其功能的多样性，尚有多种表型及功能尚未完全阐明[22]。

通常认为NK细胞不仅具有细胞毒性，同时还可产生多种炎性因子，尤其是IFN-γ，之前也提及到IFN-γ可激活NF-κB、STAT1等信号通路，通过一系列的信号转导诱导β-细胞凋亡。从NOD小鼠的胰岛中分离出来的NK细胞表达更多的CD25、CD69、CD107a（一种颗粒胞吐标志物），产生更多的IFN-γ[23-24]，这说明糖尿病小鼠胰岛中的NK细胞毒性更强。NK细胞膜表面的两种激活受体NKG2D、NKp46分别可与β-细胞上的配体RAE1和NKp46结合，发挥细胞毒性作用，造成β-细胞损伤[25]。在很多T1DM患者和NOD小鼠中都存在激活型受体NKG2的突变，因此可能造成NK细胞持续性激活，过度激活的NK细胞会对自身β-细胞杀伤作用，同时还可激活CD4+及CD8+T细胞进一步对β-细胞产生攻击[25]。

然而NK细胞也具有一定的免疫调节功能，NK1.1细胞亚群表达抑制性受体NKG2A，抑制NK细胞对β-细胞的杀伤作用，并产生IL-22控制胰岛移植术后的炎性反应和排斥反应，从而延长移植物的存活[26]。因此NK细胞的多种亚型及其功能都有待深入研究，可能成为治疗T1DM及控制胰岛移植术后免疫排斥反应的作用靶点。

1.2.3 树突状细胞与T1DM 胰岛中的树突状细胞（DC）可以捕获胰岛β-细胞自身抗原并将其提呈给胰腺淋巴结中胰岛抗原特异性的杀伤性T细胞，导致糖尿病性免疫反应[15，27-28]。一些报道也认为NOD小鼠中的DC可以通过增加IL-12和一些共刺激分子的表达来促进效应性T细胞的激活[29]，进而促进T1DM的发生。

当然DC細胞表达的一些分子如PDL1、诱导型T细胞共刺激分子配体（ICOSL）、吲哚胺2，3-双加氧酶（IDO）也可诱导T细胞免疫耐受[15，28，30]。因此，DC细胞在参与诱导T细胞耐受、T细胞清除、Treg细胞扩增等方面也起着重要作用，从这个角度而言，DC对T1DM也具有一定的保护作用[4，15]，也为T1DM提供新的治疗策略。

2 T1DM的治疗

传统的治疗方法有胰岛素注射治疗和胰腺胰岛移植等，胰岛素注射能短期控制血糖并延缓糖尿病并发症，但不能根治，不能长期将血糖控制在正常范围内。胰岛或胰腺移植被认为是治愈T1DM的有效方法之一，移植成功后移植物能产生具有生物活性的胰岛素，但是胰岛移植术后也存在一些较为棘手的问题，如免疫排斥反应抑制移植物的存活，免疫抑制剂的使用也有导致机会性感染和肿瘤发生等风险[31]，同时异体移植时也存在供体来源的问题，最主要障碍仍然是移植排斥反应。

由于T1DM本身也是一种长期的慢性炎性反应，控制炎性反应或许能起到一定的作用。上述提及到的导致胰岛β-细胞损伤的多种免疫细胞都可能成为潜在的治疗靶点，如CD4+及CD8+T细胞在T1DM致病中起着重要作用，针对T细胞的CD3单克隆的抗体以及上调Treg细胞数量的IL-2是具有一定前景的免疫治疗方法。现在也有提出用纳米颗粒、多酚等包被在胰岛移植物外，抵抗免疫细胞介导的胰岛损伤[32]。

近几年随着干细胞研究的发展，诱导干细胞分化成分泌胰岛素的类β-细胞的技术日渐完善，这为治疗T1DM提供了新的思路。由于间充质干细胞（MSC）易于分离，同时拥有较好的分化潜能，已用于很多临床前及临床试验。自体MSC诱导分化后移植回输可以促进β-细胞存活和再生，调节自身免疫反应，近年来也有一些将胰岛与MSC共同移植的研究，以提高胰岛移植的存活，CRISPR基因编辑技术也可对MSC进行基因编辑以提高移植成功[33]，已有一些研究项目已进入临床前研究

3 小结

T1DM的发生发展涉及到多种免疫细胞的相互调控，过度的自身免疫反应或负性调节机制失衡都可导致β-细胞损伤。对T1DM发生的免疫学机制进行深入地研究将为T1DM的免疫治疗及改善胰岛移植术后免疫排斥反应提供新的思路及靶点。近年来兴起的间充质干细胞移植或将其与胰岛一起进行联合移植也是治疗T1DM的一种极具前景的治疗方法。

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