免疫型糖尿病課件

1、自身免疫糖尿病的治療生物醫(yī)學(xué)工程S132220001胡詩帆S132220008王紅燦什么是糖尿?。?糖尿?。?Diabetes Mellitus ,DM）是由多種病因引起以慢性高血糖為特征的代謝性疾病，由于胰島素分泌或作用的缺陷，或兩者同時存在，引起糖、蛋白、脂肪、水和電解質(zhì)等一系列代謝紊亂。久病可引起多系統(tǒng)損害，病情嚴(yán)重或應(yīng)激時可發(fā)生急性代謝紊亂。lobal PrGojections for the Diabetes Epidemic: 20032025(millions)25.039.759%10.419.788%38.244.216%1.11.7 59%13.626.998%World2

2、003 = 189 million2025 = 324 million增加 7281.8156.1 91%北美中美南美非洲歐洲亞州18.235.997%中東大洋洲在我國患病人群中，以II型糖尿病為主，占93.7%，I型僅占5.6%。環(huán)境因素遺傳因素免疫紊亂HLA基因-DR3和DR4病毒感染（柯薩奇）某些食物、化學(xué)制劑胰島B細(xì)胞免疫性損害GAD、ICA、IAA等（+）1型糖尿病胰島B細(xì)胞進(jìn)行性廣泛破壞達(dá)90%以上至完全喪失I 型 糖 尿 病 1997年美國糖尿病協(xié)會(ADA)關(guān)于糖尿病的診斷和分類指出，I型糖尿病主要是由自身免疫所致，血清中存在的胰島自身抗體，如谷氨酸脫梭酶抗體(GADA)、胰島

3、細(xì)胞抗體(ICA)等是其免疫異常的標(biāo)志。 免疫介導(dǎo)的胰島B細(xì)胞破壞導(dǎo)致了胰島素缺乏，但不同個體B細(xì)胞破壞的速度差異較大。部分患者發(fā)病后由于仍有相當(dāng)數(shù)量的B細(xì)胞存在，可在較長時間中不依賴胰島素，故又稱為緩慢進(jìn)展的1型糖尿病或成人遲發(fā)自身免疫性糖尿病(LADA)。 自身免疫性糖尿病胰島B細(xì)胞破壞主要與兩方面相關(guān)，一方面是體液免疫，主要是抗體形成。另一個方面是細(xì)胞免疫，包括巨噬細(xì)胞，樹突狀細(xì)胞，CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞。當(dāng)免疫失去平衡后就會有免疫性疾病或腫瘤的發(fā)生。自身免疫病發(fā)病三要素 注:與2型糖尿病患者比較，*P0.01;與LADA患者比較，#P0.01;與1型糖尿病患者比較，P0.05

4、.P0.01;百分率，括號內(nèi)為95%可信區(qū)間。胰島功能變化一、抗原特異性免疫治療的靶點胰島特異性抗原 目前能識別的T1DM相關(guān)自身抗原包括胰島素及其前體蛋白即胰島素原、胰島素B鏈、谷氨酸脫羧酶65(GAD65)、胰島特異性葡萄糖石。磷酸酶催化亞基相關(guān)蛋白、鋅轉(zhuǎn)運體8蛋白和熱休克蛋白(HSP)。這些自身抗原都是在胸腺內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。健康機(jī)體通過胸腺的陰性選擇清除針對這些胰島抗原的效應(yīng)T細(xì)胞，維持對自身的免疫耐受。T1DM相關(guān)自身抗原胰島素GAD65IGRP 由585個氨基酸組成的多肽，是B細(xì)胞抗原中首先被T細(xì)胞識別的抗原肽，在幼年NOD鼠和T1DM高危人群體內(nèi)可以檢測到針對GAD65的T細(xì)胞介導(dǎo)的免

5、疫反應(yīng)；反義GAD65基因轉(zhuǎn)導(dǎo)NOD鼠體內(nèi)B細(xì)胞的GAD65表達(dá)被特異性抑制，可以完全預(yù)防T1DM發(fā)病和抑制致糖尿病性T細(xì)胞的增殖。使用GAD65或其部分肽表位預(yù)處理糖尿病前期NOD鼠可以有效延遲T1DM發(fā)生。 胰島特異性葡萄糖-6-磷酸酶催化亞基相關(guān)蛋白，這是一類重要的自身抗原，可介導(dǎo)對胰島的破壞作用。IGRP是一種鑲嵌于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的多次跨膜糖蛋白，僅存在于胰島B細(xì)胞中，故可以作為特異性攻擊的靶點。 非肥胖糖尿病小鼠(NOD)模型中僅胰島素特異性表達(dá)于胰島B細(xì)胞，在疾病進(jìn)展早期就可以發(fā)現(xiàn)高親和力胰島素抗體，針對該抗原的免疫損傷可以導(dǎo)致T1DM的發(fā)生。HSP60 HSP既可以作為啟動炎癥應(yīng)答的危險

6、信號，也可誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tregs)發(fā)揮作用以減輕炎癥反應(yīng)的強(qiáng)度。 HSP60是胰島B細(xì)胞的自身抗原之一，對T1DM的自身免疫病有調(diào)節(jié)作用。 1、 動物實驗發(fā)現(xiàn)使用口服、鼻吸和非口服途徑胰島素可以激活免疫耐受并預(yù)防糖尿病。但在臨床研究中，多中心隨機(jī)、對照、雙盲研究發(fā)現(xiàn)口服胰島素不能改變新診斷的T1DM患者的糖尿病進(jìn)程，鼻吸胰島素也不能延緩殘存胰島B細(xì)胞功能的衰退，口服胰島素和小劑量胰島素注射均不能預(yù)防糖尿病高危人群糖尿病的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)鼻吸胰島素可誘導(dǎo)針對胰島素的免疫耐受，為糖尿病高危人群的初級預(yù)防提供理論依據(jù)。目前，口服和鼻吸胰島素的后續(xù)研究正在進(jìn)行，以進(jìn)一步確定T1DM預(yù)防的最佳劑量、

7、時間和目標(biāo)人群。小樣本研究顯示鼻噴胰島素或皮下注射胰島素改變肽配體(NBl-6024)，對胰島B細(xì)胞功能有一定保護(hù)作用；但后續(xù)試驗則顯示鼻噴胰島素也不能阻止或延遲1型糖尿病的發(fā)生由此引發(fā)的幾個治療策略抗原特異性調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg） 抗體的檢測對臨床診斷非常重要，從細(xì)胞免疫來說，近年來的研究熱點的是Treg細(xì)胞。 Treg細(xì)胞在正常生理條件下的主要功能包括免疫無能性和免疫抑制性。免疫無能性是指接受抗原刺激后，其既不增殖也不分泌IL-2等細(xì)胞因子。免疫抑制性是通過細(xì)胞間接觸與細(xì)胞因子作用，在體內(nèi)和體外起到抑制CD4+、CD8+T細(xì)胞和NK、NKT細(xì)胞、B細(xì)胞和APE的激活、增殖和效應(yīng)作用。 T

8、reg具有多種高效的抗原特異性的免疫抑制機(jī)制，誘導(dǎo)針對特定器官或者抗原的特異性免疫抑制，維持免疫系統(tǒng)自身穩(wěn)定，避免全身性免疫抑制引起的副作用。 所以，Treg細(xì)胞對于維持免疫系統(tǒng)起到重要作用。 Treg有很多不同的亞型，包括Tr1、Th3、CD4+CD25- FOXP3+Tregs及CD4+CD25+FOXP3+Treg。其中，天然CD4+CD25+FOXP3+Treg是誘導(dǎo)外周耐受的主要機(jī)制。Treg細(xì)胞 CD4+CD25+ Foxp3+ Treg除表達(dá)CD4分子和CD25分子外，其特征性標(biāo)志為Foxp3+。Foxp3又稱叉頭狀翅膀狀螺旋轉(zhuǎn)錄因子，在調(diào)控調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的發(fā)育中起重要作用，且對其

9、發(fā)育和功能是必要的。Scurfy小鼠的淋巴細(xì)胞增殖病和Foxp3基因敲除小鼠引起的疾病與人類的X染色體連鎖的自身免疫性變態(tài)反應(yīng)失調(diào)綜合征(XLAAD)疾病非常相似，且Foxp3-小鼠不顯示CD4+CD25+ Foxp3+ Treg活性。因此， Foxp3+是CD4+CD25+ Foxp3+ Treg發(fā)育的一個重要調(diào)控元件。 前期研究結(jié)果顯示炎癥因子信號可以導(dǎo)致Treg細(xì)胞免疫抑制功能的失活。Stub1 介導(dǎo)的FOXP3降解導(dǎo)致炎癥微環(huán)境下Treg細(xì)胞免疫抑制功能的失活抗原特異性Treg的優(yōu)勢 對于預(yù)防和治療T1DM，最理想的方式是重建自身免疫耐受。Gershon于35年前就提出使用Treg治療

10、自身免疫病。與多克隆Treg相比，自身抗原特異性Treg細(xì)胞治療T1DM具有定向性、特異性和有效性。而且，Treg的高度特異性使其影響免疫系統(tǒng)和宿主免疫的風(fēng)險較小，因此更安全。 二、抗原劑量、給藥頻率和佐劑 研究表明過高的抗原劑量和給藥頻率不能誘導(dǎo)最優(yōu)的免疫調(diào)節(jié)和耐受。在小鼠口服胰島素模型中，當(dāng)給藥頻率為每周兩次時，僅僅0.2-2.0 mg的胰島素劑量有效；與之類似，針對成人遲發(fā)性自身免疫糖尿病(LADA)患者的抗原劑量摸索研究結(jié)果表明皮下注射20g GAD-alum可以保護(hù)胰島素分泌，更高或更低的劑量對于預(yù)防糖尿病發(fā)病沒有明顯效果。 針對DiaPep277的研究表明0.2 mg及1.0 mg

11、的抗原肽能有效的保護(hù)胰島功能，更高或更低的劑量效果欠佳。動物研究結(jié)果顯示，合適的抗原劑量可以誘導(dǎo)Treg增殖而過高的抗原劑量可能會導(dǎo)致Treg清除。所以只有精確的抗原劑量才能有效保證治療效果。如何將動物模型中有效的抗原劑量準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換到臨床研究也很重要，目前沒有有效的轉(zhuǎn)化公式存在。 大量動物研究結(jié)果顯示，重復(fù)給予抗原才能有效預(yù)防疾病發(fā)生，使用可靠的佐劑如鋁或不完全弗氏佐劑(IFA)可以延長抗原的作用時間。如需要重復(fù)給予GAD65，給予一次GAD-alum足以獲得相同效果。因此，選擇合適的佐劑可能是抗原特異性免疫治療和T1DM長期免疫耐受的關(guān)鍵因素之一。四、抗原特異性治療的困境(1)可能會加速胰島B細(xì)胞的破壞和T1DM的進(jìn)展。部分臨床研究未獲得預(yù)期的免疫保護(hù)作用，極少數(shù)研究發(fā)現(xiàn)抗原特異性治療會加速疾