1型糖尿病發(fā)病機(jī)制及治療進(jìn)展

1型糖尿病發(fā)病機(jī)制及治療進(jìn)展

1型糖尿病是一種自身免疫性疾病，其發(fā)病機(jī)制尚不完全清楚。目前,中國(guó)的糖尿病發(fā)病率為6.7%,已高過(guò)世界平均水平6.4%,1型糖尿病患者的數(shù)量占糖尿病患者總數(shù)的5%-10%。近些年,基于對(duì)嚙齒類動(dòng)物模型及糖尿病患者的廣泛研究,有大量能夠闡明1型糖尿病病因及治療的證據(jù)。綜合這些證據(jù)后發(fā)現(xiàn),1型糖尿病的發(fā)生是器官特異性免疫損傷的結(jié)果,它針對(duì)的是胰腺胰島中的β細(xì)胞。同時(shí),1型糖尿病的發(fā)生也離不開(kāi)大量未知的環(huán)境因素、遺傳因素和隨機(jī)事件綜合的影響。本文主要圍繞目前1型糖尿病病因及相關(guān)細(xì)胞/分子機(jī)制的最新認(rèn)識(shí)進(jìn)行綜述。一、環(huán)境因素1.分離的動(dòng)物模型病毒一直被認(rèn)為是1型糖尿病發(fā)病的一個(gè)潛在環(huán)境因素,例如巨細(xì)胞病毒、柯薩奇病毒、風(fēng)疹病毒、心肌炎病毒等。諸多學(xué)者提出,由于病毒的交叉反應(yīng)性蛋白決定簇與谷氨酸脫羧酶(GAD)的序列之間有顯著的相似性,分子模擬是腸道病毒誘發(fā)自身免疫最可能的途徑。目前,vonHerrath等建立了一個(gè)動(dòng)物模型來(lái)模擬人類的發(fā)病過(guò)程,他們發(fā)現(xiàn)病毒感染能導(dǎo)致劇烈的炎癥反應(yīng)和/或干擾素(IFN)增加和主要組織相容性復(fù)合體(MHC)Ⅰ類分子表達(dá)的上調(diào)。在動(dòng)物模型中,MHCⅠ類分子在β細(xì)胞表面表達(dá)上調(diào)是CD8+T細(xì)胞識(shí)別和殺滅β細(xì)胞的必要條件。人胰島也能表達(dá)MHCⅠ類分子和IFN,但不是所有人都發(fā)病。因此在遺傳易感的個(gè)體中,IFN盡管很少直接導(dǎo)致1型糖尿病,但是它有可能為其發(fā)生提供“肥沃土壤”。2.致病性作用方面的研究牛乳,特別是其白蛋白部分和胰島細(xì)胞抗體(ICA)之間存在交叉反應(yīng),可促進(jìn)胰島自身免疫。牛乳在1型糖尿病中的致病作用的可靠數(shù)據(jù)仍非常有限。維生素D能有效地抑制樹(shù)突狀細(xì)胞分化和免疫激活,1型糖尿病患者發(fā)病時(shí)血漿中維生素D的代謝水平較低,增加維生素D攝入量可減少小鼠和人類的發(fā)病率。3.特定藥物或化學(xué)品最為大家熟知的就是四氧嘧啶,它對(duì)胰島β細(xì)胞具有破壞作用,可中止胰島素的分泌,故目前廣泛應(yīng)用于建立糖尿病動(dòng)物模型。二、遺傳因素1.患者有4個(gè)體性基因位點(diǎn)人類第6號(hào)染色體短臂6P21.31區(qū)帶上的HLA基因,是許多人類自身免疫性疾病的易感基因位點(diǎn),其中包括1型糖尿病。DRB1*1501-DQA1*0102-DQB1*0602單體型的個(gè)體占總?cè)丝诘?0%以上,但只有1%的患者屬于該型,我們有理由認(rèn)為它對(duì)1型糖尿病的保護(hù)占主導(dǎo)地位。目前認(rèn)為易感個(gè)體的基因型為DR3/4-DQ8雜合子單體。2.型糖尿病位于INS5′端的變數(shù)串聯(lián)重復(fù)序列(VNTR)與1型糖尿病相關(guān)。而發(fā)病的風(fēng)險(xiǎn)程度與VNTR的數(shù)量密切相關(guān),I型VNTR(短重復(fù))純合子個(gè)體風(fēng)險(xiǎn)最高,而III型VNTR(長(zhǎng)重復(fù))為保護(hù)型基因。3.不同位基因變異體的mrna水平眾所周知,CTLA-4是免疫反應(yīng)的負(fù)調(diào)控分子,目前其致1型糖尿病的主要假設(shè)是等位基因變異會(huì)降低可溶性CTLA-4剪接變異體的mRNA水平。此外,全基因組關(guān)聯(lián)研究發(fā)現(xiàn)的易感基因位點(diǎn)有蛋白酪氨酸磷酸酶非受體型22(PTPN22)、白細(xì)胞介素2受體α基因(IL2RA)、解旋酶c區(qū)域1誘導(dǎo)干擾素基因等,但仍需進(jìn)一步探討。三、免疫因素1.糖尿病nodCD4+T細(xì)胞又稱輔助性T細(xì)胞(Th),Th細(xì)胞可通過(guò)它們的趨化因子受體和分泌的細(xì)胞因子來(lái)區(qū)分,同時(shí)細(xì)胞因子本身對(duì)Th0細(xì)胞向Th1或Th2細(xì)胞發(fā)展起調(diào)節(jié)作用。Th1細(xì)胞分泌白介素(IL)-1、IL-2、IFN-γ和腫瘤壞死因子(TNF)-α,介導(dǎo)細(xì)胞免疫,對(duì)胰島β細(xì)胞具有損傷作用;而Th2細(xì)胞分泌IL-4、IL-6、IL-10、IL-13等,介導(dǎo)體液免疫,對(duì)胰島β細(xì)胞具有保護(hù)作用。IL-12和IFN-γ共同促進(jìn)Th1細(xì)胞的分化,而IL-4在Th2細(xì)胞分化發(fā)揮重要作用。局部分泌IL-4,可強(qiáng)烈抑制IL-12和IFN-γ誘導(dǎo)Th1細(xì)胞的能力。因此,IL-4是Th2細(xì)胞的誘導(dǎo)劑,同時(shí)又是Th1細(xì)胞發(fā)育的一個(gè)強(qiáng)有力的抑制劑。β細(xì)胞破壞性胰島炎與Th1細(xì)胞因子(IFN-γ、TNF-β、IL-2和IL-12)表達(dá)增加相關(guān),而無(wú)損(良性)胰島炎與Th2細(xì)胞因子(IL-4和IL-10)的表達(dá)增加有關(guān)。細(xì)胞因子另一種致病機(jī)制可能是通過(guò)誘導(dǎo)在其表面的Fas(CD95)受體。FasL(CD95L)作為一個(gè)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的分子,在非肥胖糖尿病(NOD)鼠中,β細(xì)胞的Fas受體通過(guò)與CD4+和/或CD8+T細(xì)胞上的FasL的結(jié)合來(lái)誘導(dǎo)β細(xì)胞的死亡。Hamad等的研究發(fā)現(xiàn),FasL能作為1型糖尿病非常規(guī)治療的一個(gè)重要靶點(diǎn)。CD8+T細(xì)胞與1型糖尿病發(fā)病相關(guān)證據(jù)來(lái)源于對(duì)糖尿病患者胰腺的研究,組織學(xué)研究顯示新發(fā)糖尿病患者的胰島有顯著的CD8+T細(xì)胞浸潤(rùn)。過(guò)繼轉(zhuǎn)移研究揭示,共轉(zhuǎn)移糖尿病前期NOD雌鼠脾臟的CD4+和CD8+T細(xì)胞至重癥聯(lián)合免疫缺陷鼠要比單純轉(zhuǎn)移CD4+T細(xì)胞,更有效地誘發(fā)糖尿病。最值得注意的是,對(duì)于β細(xì)胞和抗原遞呈細(xì)胞(APC)缺乏MHCI類分子的NOD鼠,它們沒(méi)有發(fā)展為糖尿病,這支持CD8-APC與CD8-β細(xì)胞相互作用及MHCI類分子的表達(dá)對(duì)糖尿病的進(jìn)展有重大貢獻(xiàn)。CD4+CD25+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)能通過(guò)細(xì)胞間的相互作用和調(diào)節(jié)細(xì)胞因子的產(chǎn)生,來(lái)調(diào)節(jié)T細(xì)胞激活/抑制獲得性免疫來(lái)促進(jìn)耐受。但是,部分Treg功能瞄準(zhǔn)更廣泛的炎癥機(jī)制,例如氧化還原反應(yīng)、ATP利用、色氨酸代謝等。Treg對(duì)于肥胖者,它控制肥胖相關(guān)的炎癥應(yīng)答以改變胰島素抵抗。事實(shí)上,Treg可能影響組織修復(fù),這是聯(lián)系1型糖尿病和β細(xì)胞功能的基礎(chǔ)。研究顯示,NOD鼠在疾病發(fā)生時(shí),Treg的數(shù)目及功能在炎性胰島組織中顯著下降,在人體也有類似的發(fā)現(xiàn),結(jié)合這些在NOD鼠和1型糖尿患者觀察結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著時(shí)間的變化,效應(yīng)T細(xì)胞對(duì)Treg介導(dǎo)的抑制有抵抗力,Tang等指出疾病最終的惡化是Treg和效應(yīng)T細(xì)胞失衡的直接后果。最近,許多學(xué)者的精力都一直集中于自然殺傷T(NK-T)細(xì)胞,它們通過(guò)迅速產(chǎn)生大量的細(xì)胞因子來(lái)調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的速度和類型。NK-T細(xì)胞表達(dá)一個(gè)恒定的TCRα鏈,與相應(yīng)的TCRβ鏈匹配,在小鼠是Vα14-Jα18/Vβ8,在人類是Vα24-JαQ/Vβ11,兩者的NK-T細(xì)胞在體外缺乏外源性抗原的情況下對(duì)CD1分子仍具有自身反應(yīng)性。Gombert等發(fā)現(xiàn)NOD鼠在3周齡時(shí)已缺乏NK-T細(xì)胞,這些細(xì)胞喪失了產(chǎn)生IL-4的能力。如上所述,IL-4是Th2細(xì)胞的誘導(dǎo)劑,這提示NK-T細(xì)胞的早期缺陷可能導(dǎo)致Th2細(xì)胞功能的不足,自身免疫性疾病接踵而至。2.b細(xì)胞促進(jìn)自身免疫反應(yīng)的作用樹(shù)突狀細(xì)胞(DC)遞呈抗原肽到幼稚的T細(xì)胞,這是形成免疫反應(yīng)的關(guān)鍵。在NOD鼠,它們是胰腺炎癥過(guò)程中首先出現(xiàn)的細(xì)胞之一,而在人的胰島炎中DC數(shù)量豐富。人DC可分為髓樣DC(mDC)和類漿細(xì)胞DC(pDC)兩類。在新發(fā)病的糖尿病患者體內(nèi),pDC具有更強(qiáng)的提呈自身抗原、活化CD4+T細(xì)胞的能力。B淋巴細(xì)胞致1型糖尿病的作用之一是作為APC,它遞呈特定的β細(xì)胞抗原到自身反應(yīng)性T細(xì)胞,由此產(chǎn)生一種內(nèi)在的耐受缺陷。此外B細(xì)胞分泌與胰島β細(xì)胞抗原結(jié)合的抗體,例如ICA、胰島素瘤相關(guān)蛋白2(IA-2)、GAD和ZnT8抗體,隨后可能通過(guò)抗體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性反應(yīng)觸發(fā)自身反應(yīng)性T細(xì)胞。B細(xì)胞促進(jìn)自身免疫反應(yīng)的另一重要機(jī)制是產(chǎn)生炎性因子,活化的B細(xì)胞所分泌的TNF、IL不僅能促進(jìn)自身發(fā)育和分化,還能增強(qiáng)免疫反應(yīng)。在NOD鼠以及BB大鼠,滅活巨噬細(xì)胞后可以近乎完全的預(yù)防糖尿病。原因可能是巨噬細(xì)胞的缺失使T細(xì)胞失去了分化成β細(xì)胞特異性CD8+細(xì)胞毒性T細(xì)胞(CD8+CTLs)的能力。對(duì)缺乏巨噬細(xì)胞的NOD鼠進(jìn)行胰島抗原特異性免疫反應(yīng)和T細(xì)胞活化的研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)由于IL-12的表達(dá)減少,Th1細(xì)胞減少而Th2細(xì)胞增加。另有學(xué)者認(rèn)為,巨噬細(xì)胞死亡的內(nèi)在缺陷,促進(jìn)了對(duì)胰腺β細(xì)胞的免疫攻擊和NOD鼠自身免疫性糖尿病的進(jìn)展。四、免疫抑制治療1型糖尿病的必要性綜上所述,1型糖尿病是遺傳易感性和環(huán)境因素共同觸發(fā)的結(jié)果,主要效應(yīng)機(jī)制顯然是一種自身免疫性反應(yīng)。我們研究發(fā)病機(jī)制的根本目的是要尋求治療方法,1型糖尿病的發(fā)病機(jī)制提示了臨床治療的兩個(gè)觀念:(1)我們把關(guān)于病因的知識(shí)用于預(yù)防1型糖尿病,要比發(fā)病后的治療更為關(guān)鍵。(2)發(fā)病或接近發(fā)病時(shí)的治療需要免疫抑制或免疫調(diào)節(jié)成分。研究者