間充質(zhì)干細(xì)胞治療1型糖尿病的免疫調(diào)節(jié)機(jī)制研究進(jìn)展

吳 舟，張雙雙(綜述)，陳 宏(審校)

(1.南方醫(yī)科大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，廣州510282;2.南方醫(yī)科大學(xué)附屬珠江醫(yī)院內(nèi)分泌與代謝病科，廣州510282)

1型糖尿病(type 1 diabetes mellitus，T1DM)是一種由T細(xì)胞介導(dǎo)的自身免疫性疾病，以胰島β細(xì)胞被破壞為特征，從而引起血糖升高，既往曾稱為胰島素依賴型糖尿病［1］。治療T1DM的理想方法應(yīng)能保護(hù)殘存的胰島β細(xì)胞數(shù)量和功能，保護(hù)移植的胰島細(xì)胞不受自身免疫攻擊［2］。間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells，MSCs)是一類具有特殊免疫調(diào)節(jié)作用的干細(xì)胞，它可以產(chǎn)生一系列細(xì)胞因子，作用于抗原呈遞細(xì)胞、T細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞等免疫細(xì)胞而抑制機(jī)體免疫功能的發(fā)揮［3］。目前已證明，MSCs在同種異基因胰島移植中可抑制異體免疫反應(yīng)，減輕移植相關(guān)的排斥反應(yīng)，并明顯延長胰島的存活期［4］。MSCs成為廣為關(guān)注的有可能在抗移植排斥和自身免疫性疾病治療中最有應(yīng)用潛能的工具細(xì)胞［5-6］。有大量旨在闡明MSCs治療T1DM中作用機(jī)制的實(shí)驗(yàn)研究先后開展，相應(yīng)地提出了多個(gè)假說?，F(xiàn)就近來報(bào)道的關(guān)于MSCs治療T1DM免疫調(diào)節(jié)機(jī)制的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行簡要綜述。

1 MSC抑制T細(xì)胞免疫反應(yīng)途徑，阻止T1DM自身免疫發(fā)展

T淋巴細(xì)胞對(duì)胰島的浸潤和破壞是T1DM發(fā)病的中心環(huán)節(jié)，MSC可以通過抑制T細(xì)胞的活化和增殖來抑制T細(xì)胞參與的β細(xì)胞破壞的自身免疫過程。Madec等［7］研究發(fā)現(xiàn)可能是因?yàn)镸SCs能更早地遷移到胰淋巴結(jié)內(nèi)，阻止致病性的T細(xì)胞進(jìn)入胰島，從而阻止糖尿病的發(fā)生。MSCs的遷移能夠阻止致病性的T細(xì)胞減少調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cells，Tregs)的數(shù)量，抑制胰島素增殖和自體移植物引起的反應(yīng)。并且MSCs能誘導(dǎo)分泌白細(xì)胞介素 (interleukin，IL)-10的FOXP3+T細(xì)胞的產(chǎn)生。Urbán等［8］在糖尿病鼠的研究結(jié)果強(qiáng)烈提示，MSCs能抑制T細(xì)胞對(duì)新形成的β細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)，使其周圍免疫環(huán)境改變時(shí)β細(xì)胞得以存活，從而阻止T1DM的發(fā)展。MSC抑制T細(xì)胞的活化與增殖可能通過多種方式來實(shí)現(xiàn)，如通過釋放細(xì)胞因子來間接或直接調(diào)控T細(xì)胞相關(guān)性受體或配體，以及經(jīng)與靶細(xì)胞相互間接觸來抑制T細(xì)胞活化與增殖。

目前體外實(shí)驗(yàn)已證實(shí)MSC通過分泌免疫抑制因子，如肝細(xì)胞因子、轉(zhuǎn)化生長因子β1、吲哚胺2，3-過氧化酶(indoleamine 2，3，dioxygenase，IDO)、一氧化氮［9］、地諾前列酮［10］、IL-10發(fā)揮抑制T淋巴細(xì)胞增殖的作用。MSC可通過活化的T細(xì)胞分泌的干擾素γ (interferon，IFN-γ)正性調(diào)節(jié)MSC分泌的IDO，從而達(dá)到抑制T細(xì)胞增殖的目的。MSC還能通過分泌基質(zhì)金屬蛋白酶來抑制T細(xì)胞增殖［11］?；|(zhì)金屬蛋白酶能裂解T細(xì)胞胞外白細(xì)胞介素2受體α(IL-2 receptor α，IL-2Rα)，使IL-2的生成減少，從而抑制T細(xì)胞活化［12］。

2 MSC誘導(dǎo)輔助性T細(xì)胞的分化偏移發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用

目前認(rèn)為Th1/Th2細(xì)胞功能失衡是T1DM發(fā)病機(jī)制的重要因素，Th1細(xì)胞及其分泌的IFN-γ、IL-2、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)β等細(xì)胞因子對(duì)胰島β細(xì)胞具有損傷作用，Th2細(xì)胞及其分泌的IL-4、IL-5、IL-6、IL-10等細(xì)胞因子具有保護(hù)作用。這兩種細(xì)胞通過所分泌的細(xì)胞因子相互制約，處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。對(duì)于T1DM患者來說，若體內(nèi)Th1/ Th2細(xì)胞群功能失衡，前者強(qiáng)于后者，會(huì)導(dǎo)致胰島β細(xì)胞的損傷，胰島素的缺乏。

近來證實(shí)MSCs可以分泌細(xì)胞因子誘導(dǎo)Th1/ Th2細(xì)胞群的失平衡，使其向具有抗炎性反應(yīng)的Th2細(xì)胞群轉(zhuǎn)化［13］。它可以抑制Th1細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子的表達(dá)和上調(diào)Th2產(chǎn)生的細(xì)胞因子的表達(dá)。靜脈滴注MSCs引起Th1分泌細(xì)胞因子減少，特別是IFN-γ和TNF-α;MSCs通過促進(jìn)IL-10的分泌，抑制Th1和自然殺傷細(xì)胞釋放 IFN-γ，促進(jìn) Th2分泌 IL-4［10］。Fiorina等［14］將BALB/c-MSC小鼠和NOD小鼠作為對(duì)照，發(fā)現(xiàn)前者能表達(dá)更高水平的負(fù)性PD-L1分子，以此可以促進(jìn)向Th2細(xì)胞群的轉(zhuǎn)化，而且來自NOD小鼠的MSCs可以阻止處在糖尿病前期的小鼠發(fā)展為糖尿病。

3 MSC通過調(diào)控Tregs發(fā)揮免疫調(diào)控作用

Tregs是T細(xì)胞的一種特殊亞群，能表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子FOXP3［15］和抑制自身反應(yīng)性T細(xì)胞［16］，降低免疫反應(yīng)，從而調(diào)控自身免疫性疾病，對(duì)維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定和自我免疫耐受有著重要作用。在T1DM患者和NOD小鼠模型的研究都表明，數(shù)量降低和功能異常的Tregs都與T1DM的發(fā)病原因密切相關(guān)［17-18］。

Di等［18］發(fā)現(xiàn) MSC通過下調(diào)能抑制 FOXP3的CD127分子，以促進(jìn)FOXP3表達(dá)，進(jìn)而募集Tregs、調(diào)節(jié)并維持Tregs的表型和功能，從而達(dá)到免疫抑制功能。自體來源的大鼠骨髓MSC移植不僅可以促進(jìn)胰島中胰島素的分泌，還能促進(jìn)外周T細(xì)胞分泌IL-10，增加外周血中的的數(shù)量，從而維持血糖穩(wěn)定較長時(shí)間［19］。Prevosto等［20］認(rèn)為Tregs可以放大MSC的免疫抑制作用。Patel等［21］證實(shí)在BMSCs與外周血單核細(xì)胞共培養(yǎng)體系中，BMSCs分泌的轉(zhuǎn)化生長因子β1能增加Tregs的數(shù)量。MSC能通過分泌IDO來促進(jìn)Tregs生成，因?yàn)镮DO能促進(jìn)Tregs的產(chǎn)生［22］。

4 MSC通過與多種免疫活性細(xì)胞相互作用發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用

B淋巴細(xì)胞、DC等免疫活性細(xì)胞在T1DM的發(fā)病機(jī)制中同樣發(fā)揮重要作用。B細(xì)胞侵入胰島并發(fā)揮抗原呈遞細(xì)胞的作用，聚集其他免疫活性細(xì)胞至胰島并分泌腫瘤壞死因子及其他炎性因子還有自身抗體，從而直接導(dǎo)致胰島細(xì)胞的破壞。DC抑制T1DM的發(fā)生需要表達(dá)糖尿病特異性抗原［23-24］。DC能分泌TNF-α等細(xì)胞因子促進(jìn)胰島炎性反應(yīng)，同時(shí)也發(fā)揮抗原呈遞的作用。胰島細(xì)胞TNF-α表達(dá)的上調(diào)可以導(dǎo)致NOD小鼠T1DM的發(fā)生和發(fā)展［25］。

MSC分泌多種因子與B細(xì)胞、DC細(xì)胞等免疫活性細(xì)胞相互作用，形成一種相互交錯(cuò)的復(fù)雜關(guān)系，發(fā)揮其免疫調(diào)節(jié)作用。Abdi等［26］認(rèn)為MSCs不僅可以調(diào)控DC的功能從而間接控制糖尿病的發(fā)生，還可以調(diào)節(jié)T細(xì)胞功能，糾正B淋巴細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞的功能異常。

Steptoe等［27］將表達(dá)自身抗原的未成熟DC轉(zhuǎn)移給NOD鼠，其T1DM被阻止。MSC不僅可以抑制單核細(xì)胞分化為DC，還可以通過降低CD83表達(dá)和調(diào)節(jié)細(xì)胞因子來抑制DC的成熟，如TNF-α下調(diào)和IL-10上調(diào)等。Glennie等［28］發(fā)現(xiàn)MSCs能通過產(chǎn)生轉(zhuǎn)化生長因子β下調(diào)或阻斷IL-7來抑制B細(xì)胞的增殖分化。Corcione等［29］研究也發(fā)現(xiàn)MSCs有抑制B細(xì)胞的作用，主要通過使B淋巴細(xì)胞停留在G0/G1期來抑制其增殖。此外，當(dāng)MSCs與B淋巴細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí)，B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的IgM、IgG和IgA明顯下降。

5 小結(jié)

各種淋巴細(xì)胞及DC細(xì)胞對(duì)T1DM胰島炎的發(fā)生和胰島β細(xì)胞損傷起著不同的作用，而MSC能抑制T細(xì)胞和B細(xì)胞增殖活化、平衡Th1/Th2細(xì)胞群、誘導(dǎo)Tregs產(chǎn)生、抑制樹突狀細(xì)胞成熟，在誘導(dǎo)免疫耐受等方面可能對(duì)T1DM可以起到有效積極的預(yù)防和治療作用。

然而，盡管 MSCs顯示出抗移植排斥和治療T1DM的巨大潛能，但目前MSCs在誘導(dǎo)機(jī)體免疫耐受的理論仍不成熟，很多結(jié)論尚停留在推論的范疇，對(duì)MSCs的研究仍處于實(shí)驗(yàn)研究階段，需要大規(guī)模的樣本驗(yàn)證，離臨床應(yīng)用還有很長一段距離。此外，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)條件及MSCs的來源不同，MSCs對(duì)各種免疫細(xì)胞的抑制作用可能得出不同的結(jié)論，細(xì)胞治療國際協(xié)會(huì)對(duì)人類MSCs的來源提出了基本標(biāo)準(zhǔn)，日后相關(guān)的研究應(yīng)當(dāng)遵循指導(dǎo)方針［30］。但是MSCs針對(duì)T1DM發(fā)病原因提供了治療方案，如果能明確MSCs的免疫抑制機(jī)制，并與臨床研究相結(jié)合運(yùn)用，相信MSCs可以為T1DM治療帶來新的希望。

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