自身免疫糖尿病的治療

1、生物醫(yī)學工程什么是糖尿病？ 糖尿病（糖尿?。?Diabetes Mellitus ,DM）是由）是由多種病因引起以慢性高血糖為特征的代謝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，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、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，病情嚴重或應激時可發(fā)生起多系統(tǒng)損害，病情嚴重或應激時可發(fā)生急性代謝紊亂。急性代謝紊亂。lobal PrGojections for the Diabetes Epidemic: 20032025(m

2、illions)25.039.759%10.419.788%38.244.216%1.11.7 59%13.626.998%World2003 = 189 million2025 = 324 million增加增加 7281.8156.1 91%北美北美中美中美南美南美非洲非洲歐洲亞州亞州18.235.997%中東中東大洋洲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%。糖尿病I型糖尿病II型糖尿病 原名胰島素依賴型糖尿病胰島素依賴型糖尿病，多發(fā)生在兒童和青少年。起病比較急劇，體內(nèi)胰島素絕對不足，容易發(fā)生酮癥酸中毒，必須用胰島素治療胰島素治療，否則將危及生命。I型糖

3、尿病是依賴胰島素治療的，也就是說病友從發(fā)病開始就需使用胰島素治療，并且終身使用終身使用。 又稱非胰島素依賴型糖尿病非胰島素依賴型糖尿病，是代謝性疾病。多發(fā)于中老年，占糖尿病患者90%以上。II型糖尿病患者體內(nèi)產(chǎn)生胰島素的能力并非完全喪失，有的甚至產(chǎn)生過多，但胰島素的作用效果較差胰島素的作用效果較差，因此患者體內(nèi)的胰島素是一種相對缺乏相對缺乏，可以通過某些口服藥物刺激體內(nèi)胰島素的分泌。但到后期仍有一些病人需要使用胰島素治療。環(huán)境因素環(huán)境因素遺傳因素遺傳因素免疫紊亂免疫紊亂HLA基因基因-DR3和和DR4病毒感染（柯薩奇）病毒感染（柯薩奇）某些食物、化學制劑某些食物、化學制劑胰島胰島B細胞免疫性損

4、害細胞免疫性損害GAD、ICA、IAA等（等（+）1型糖尿病型糖尿病胰島胰島B細胞進行性廣泛破細胞進行性廣泛破壞達壞達90%以上至完全喪失以上至完全喪失I 型型 糖糖 尿尿 病病 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，血清中存在胰島自身抗體，如谷氨酸脫羧酶抗體(GADA)、胰島細胞抗體(ICA)等是其免疫異常的標志。 免疫介導的胰島B細胞破壞導致了胰島素缺乏，但不同個體B細胞破壞的速度差異較大。部分患者發(fā)病后由于仍有相當數(shù)量的B細胞存在，可在較長時間中不依賴胰島素，故又稱為緩慢進展的1型糖尿病或成人遲發(fā)自身免疫性糖尿病(LADA)。 自身

5、免疫性糖尿病的胰島B細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。另一個方面是細胞免疫，包括巨噬細胞，樹突狀細胞，CD4+T細胞和CD8+T細胞。當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 .P0.01;百分率，括號內(nèi)為95% 可信區(qū)間。胰島功能變化胰島功能變化 眾所周知，目前的對癥治療并不能有效治愈1型糖尿病(T1DM)，而T1DM理想的治療方法是誘導機體的免疫耐受。 免疫系統(tǒng)是機體抵御病原菌侵犯的最重要的保衛(wèi)系統(tǒng)，在機體抗感染

6、過程中發(fā)揮著極為重要的作用。目前，國內(nèi)外許多學者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)糖尿病患者的機體內(nèi)存在體液免疫及細胞免疫的異常改變，因而，抗原特異性免疫治療是治愈T1DM的方向，即通過識別胰島特異性抗原，作用于胰島或者局部胰腺淋巴結(jié)，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能，同時不影響全身免疫應答。胰島素在靶組織胰島素在靶組織能量代謝中的作用能量代謝中的作用一、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。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)進行轉(zhuǎn)錄。健康機體通過胸腺的陰

7、性選擇清除針對這些胰島抗原的效應T細胞，維持對自身的免疫耐受。T1DM相關(guān)自身抗原相關(guān)自身抗原胰島素GAD65IGRP 由585個氨基酸組成的多肽，是B細胞抗原中首先被T細胞識別的抗原肽，在幼年NOD鼠和T1DM高危人群體內(nèi)可以檢測到針對GAD65的T細胞介導的免疫反應；反義GAD65基因轉(zhuǎn)導NOD鼠體內(nèi)B細胞的GAD65表達被特異性抑制，可以完全預防T1DM發(fā)病和抑制致糖尿病性T細胞的增殖。使用GAD65或其部分肽表位預處理糖尿病前期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，可介導對胰島的破壞作用。IGRP是一種鑲嵌于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的多

8、次跨膜糖蛋白，僅存在于胰島B細胞中，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于胰島B細胞，在疾病進展早期就可以發(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致T1DM的發(fā)生。HSP60 HSP既可以作為啟動炎癥應答的危險信號，也可誘導調(diào)節(jié)性T細胞(Tregs)發(fā)揮作用以減輕炎癥反應的強度。 HSP60是胰島B細胞的自身抗原之一，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防糖尿病。但在臨床研究中，多中心隨機、對照、雙盲研究發(fā)現(xiàn)口服胰島素不能改變新診斷的T1DM患者的糖尿病進程，鼻吸胰島素也

9、不能延緩殘存胰島B細胞功能的衰退，口服胰島素和小劑量胰島素注射均不能預防糖尿病高危人群糖尿病的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)鼻吸胰島素可誘導針對胰島素的免疫耐受，為糖尿病高危人群的初級預防提供理論依據(jù)。目前，口服和鼻吸胰島素的后續(xù)研究正在進行，以進一步確定T1DM預防的最佳劑量、時間和目標人群。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細胞功能有一定保護作用；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)的幾個治療策略由此引發(fā)的幾個治療策略 2、使用GAD65或其部分肽表位預處理糖尿病前期NOD鼠可以有效延遲T1DM發(fā)生。針對兒童和青少年新發(fā)T1DM的

10、期臨床研究也證實GADalum不僅可以保護殘存的胰島素分泌功能，而且顯著延緩空腹和刺激后C肽分泌水平下降速率。然而，隨后的期臨床研究卻發(fā)現(xiàn)經(jīng)過GADalum治療后的第15個月，刺激后C肽分泌水平下降速率、外源性胰島素需要量、糖化血紅蛋白和低血糖發(fā)生率無明顯改善。對于研究結(jié)果的大相徑庭，研究者分析可能是選取的研究對象不同、研究規(guī)模不同、季節(jié)不同，對研究結(jié)果造成一定的影響。 3、IGRP屬于葡萄糖-6-磷酸酶(G6Pase)蛋白家族中，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細胞中，可以作為特異性攻擊的靶點?？刂芓細胞介導的抗IGRP自身免疫通路可預防小鼠糖尿病的發(fā)生。 4、HSP是一組

11、高度保守且持續(xù)表達的蛋白，在免疫反應中發(fā)揮雙重作用，針對DiaPep277(HSP60在T1DM中的一個特殊表位)的臨床研究表明該抗原肽可以保護殘存胰島的胰島素分泌功能，有效延緩C肽分泌水平下降速率，但不能有效降低糖化血紅蛋白，外源性胰島素的需要量也沒有明顯變化。鑒于上述研究結(jié)果，目前的研究方向是以DiaPep277誘導的病理生理學改變作為預測胰島恢復的生物學標志?？乖禺愋哉{(diào)節(jié)性T細胞（Treg） 抗體的檢測對臨床診斷非常重要，從細胞免疫來說，近年來的研究熱點的是Treg細胞。 Treg細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

12、IL-2等細胞因子。免疫抑制性是通過細胞間接觸與細胞因子作用，在體內(nèi)和體外起到抑制CD4+、CD8+T細胞和NK、NKT細胞、B細胞和APE的激活、增殖和效應作用。 Treg具有多種高效的抗原特異性的免疫抑制機制，誘導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是誘導外周耐受的主要機制。Treg細胞 CD4+CD25+

13、Foxp3+ Treg除表達CD4分子和CD25分子外，其特征性標志為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細胞的發(fā)育中起重要作用，且對其發(fā)育和功能是必要的。Scurfy小鼠的淋巴細胞增殖病和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致Treg細胞免疫抑制功能的失活。Stub1 介導的FOXP3降解導致炎

14、癥微環(huán)境下Treg細胞免疫抑制功能的失活抗原特異性Treg的優(yōu)勢 對于預防和治療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治療自身免疫病。與多克隆Treg相比，自身抗原特異性Treg細胞治療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

15、結(jié)果表明皮下注射20g GAD-alum可以保護胰島素分泌，更高或更低的劑量對于預防糖尿病發(fā)病沒有明顯效果。 針對DiaPep277的研究表明0.2 mg及1.0 mg的抗原肽能有效的保護胰島功能，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Treg增殖而過高的抗原劑量可能會導致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，重復給予抗原才能有效預防疾病發(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。三、治療時機的選擇T1DM的治療時機可分為初級預防和次級干預。 初級預防主要針對T1DM高危人群，通過避免觸發(fā)自身免疫和(或)誘導自身免疫耐受獲得積極干預結(jié)果?，F(xiàn)有的預防性臨床試驗通過應用胰島特異性自身抗原誘導免疫耐受，由于自身免疫啟動機制尚未完全明確，尚存在一些需要解決的難題。 次級干預主要針對T1DM初發(fā)患者，通過各種免疫干預措施減輕或延緩自身免疫病程的進展，減少對胰島功能的進一步損傷，保護殘存的胰島功能。四、