Treg在1型糖尿病腎病中的作用*

楊智雄 綜述,張 危,惠 丹,董 艷,陳衛(wèi)文 審校

(1.昆明醫(yī)科大學(xué)附屬曲靖醫(yī)院內(nèi)分泌代謝科,云南 曲靖 655000;2.曲靖市第二人民醫(yī)院內(nèi)分泌代謝科,云南 曲靖 655000)

1型糖尿病(T1DM)是一種自身免疫性疾病,是由于某些外界因素(如病毒感染、化學(xué)毒物和飲食等)作用于有遺傳易感性的個體,激活T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的一系列自身免疫反應(yīng)、免疫細(xì)胞選擇性攻擊和破壞胰島β細(xì)胞,從而導(dǎo)致胰島素絕對缺乏,胰島功能衰竭,出現(xiàn)糖代謝紊亂及一系列并發(fā)癥。T1DM是兒童最常見的慢性代謝性疾病[1]。在3～5歲的患者中,“三多一少”的癥狀就開始出現(xiàn)。多數(shù)患者的血液中可檢測出抗胰島細(xì)胞抗體GAD65及相關(guān)抗體[2]作為診斷依據(jù)。在過去的幾年,全球青少年的T1DM發(fā)病率平均升高約3%～5%[3]。過去10年間,我國15歲以下兒童發(fā)病率增加近4倍,新發(fā)的成人病例也不可小覷[4]。數(shù)據(jù)顯示,2021年我國T1DM新發(fā)人數(shù)中,0～14歲為0.49萬,0～19歲為0.61萬;我國T1DM患病人數(shù),0～14歲為2.96萬,0～19歲為5.60萬[5]。其中近15%～25%的T1DM患者因微血管病變最終發(fā)展到糖尿病腎病(DN)[6]。DN是糖尿病所引發(fā)的一種慢性腎臟病,是常見的糖尿病微血管病變。主要表現(xiàn)為尿白蛋白/肌酐比值(UACR)≥30 mg/g和(或)估算的腎小球?yàn)V過率(eGFR)< 60 mL/(min·1.73 m2),且持續(xù)超過3個月。糖尿病腎病還是終末期腎臟疾病(ESRD)的首位病因和心血管疾病的獨(dú)立危險因素。近年來,DN的發(fā)病率正在迅速增長,ESRD的發(fā)病率也水漲船高,給家庭和社會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。越來越多的證據(jù)表明,免疫炎癥反應(yīng)在DN的發(fā)病過程中起著至關(guān)重要的作用。研究發(fā)現(xiàn),在患者的胰島中存在CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞異常浸潤,說明這2種T細(xì)胞參與了胰島β細(xì)胞破壞[7]。Treg細(xì)胞具有免疫調(diào)節(jié)和抗炎功能,可抑制CD8+T細(xì)胞在胰島和腎臟的異常浸潤,進(jìn)而可延緩DN的發(fā)展。T1DM的病因治療有以下3方面:(1)早期預(yù)防易感個體胰島β細(xì)胞丟失;(2)緩解期促進(jìn)胰島β細(xì)胞再生;(3)疾病慢性期胰島移植術(shù)。這3點(diǎn)均可能通過Treg移植治療來實(shí)現(xiàn)[8]。這提示Treg細(xì)胞的免疫抑制作用可能是T1DM和DN的新興治療手段。本文就Treg細(xì)胞防治DN的相關(guān)性研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 DN概述

DN的病理特征是腎臟毛細(xì)血管損傷、腎小球膜細(xì)胞擴(kuò)張、細(xì)胞外基質(zhì)的積累、腎小球基底膜的增厚及足細(xì)胞和腎小球的損傷,導(dǎo)致腎小球硬化和腎小管間質(zhì)纖維化[9-10]。目前,對DN患者提倡綜合管理,將降低心血管風(fēng)險與減緩腎臟疾病進(jìn)展的因素相結(jié)合,即控制血糖和血壓、抑制腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(RAAS)、適當(dāng)運(yùn)動及戒煙等。其中使用心腎血管獲益的降糖藥物是目前治療DN的主要手段[11]。治療DN最好的藥物是腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)抑制劑和鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2(SGLT-2)抑制劑[12-13]。然而,這些藥物并不能完全阻止DN發(fā)展為終末期腎臟疾病。因此,臨床醫(yī)生迫切需要新的治療手段。DN的發(fā)生和發(fā)展是高血糖環(huán)境下多種因素相互作用的結(jié)果[14-15]。以往認(rèn)為,糖脂代謝紊亂、血流動力學(xué)改變、氧化應(yīng)激等因素是DN的主要病因,但是目前研究表明免疫炎癥反應(yīng)在DN的進(jìn)展中起關(guān)鍵作用[16]。T淋巴細(xì)胞是機(jī)體重要的一類免疫細(xì)胞,主導(dǎo)了DN的發(fā)生及發(fā)展過程,T細(xì)胞在腎臟異常浸潤可能是DN的發(fā)病機(jī)制。

2 T淋巴細(xì)胞與DN

免疫系統(tǒng)失調(diào)是DN炎癥反應(yīng)的重要決定因素。目前,研究證明T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞和自然殺傷(NK)細(xì)胞是炎癥的關(guān)鍵驅(qū)動因素。T淋巴細(xì)胞在腎間質(zhì)內(nèi)的活化和異常浸潤是DN的發(fā)病基礎(chǔ)。其中涉及炎癥信號通路的上調(diào),細(xì)胞因子和趨化因子的釋放及免疫細(xì)胞的異常浸潤[17]。目前,已知DN發(fā)病過程涉及白細(xì)胞介素(IL)-1、IL-6、IL-18和腫瘤壞死因子(TNF)-α的相互作用。IL-1促進(jìn)前列腺素E的分泌和磷脂酶 A2的釋放,加重腎小球內(nèi)血流動力學(xué)的異常。IL-6促進(jìn)中性粒細(xì)胞在腎小管間質(zhì)的浸潤,導(dǎo)致腎臟肥大,腎小球基底膜增厚,足細(xì)胞肥大,與白蛋白尿生成有關(guān)。IL-18刺激γ-干擾素(IFN-γ)和其他細(xì)胞因子的釋放,增加黏附分子的表達(dá),誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡。在重度蛋白尿患者血清中發(fā)現(xiàn)IL-18水平明顯升高,提示其參與了腎臟微血管的病變過程。TNF-α可以誘導(dǎo)炎癥細(xì)胞的分化,激活腎臟細(xì)胞的凋亡,改變腎小球血流動力學(xué),增加血管內(nèi)皮通透性和氧化應(yīng)激反應(yīng)。單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞是單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)的關(guān)鍵成員?；罨腡細(xì)胞可以直接通過細(xì)胞毒作用引起腎臟損傷,也可以間接通過募集和激活巨噬細(xì)胞引起腎臟損傷:T淋巴細(xì)胞分泌的促炎細(xì)胞因子可直接激活鄰近的巨噬細(xì)胞募集到腎組織或間接刺激系膜細(xì)胞產(chǎn)生集落刺激因子-1(CSF-1)和單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)引起炎癥反應(yīng)。巨噬細(xì)胞被激活后,會釋放一氧化氮、活性氧、IL-1、TNF-α、補(bǔ)體因子和金屬蛋白酶等物質(zhì)加重炎癥浸潤[18-19]。隨后,活化的巨噬細(xì)胞進(jìn)一步釋放更多的細(xì)胞因子,形成正反饋調(diào)節(jié)和炎癥信號擴(kuò)增[20-21]加重腎臟損傷。B淋巴細(xì)胞可以促進(jìn)糖尿病患者的輔助性T細(xì)胞17(Th17)的增殖和促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生。在糖尿病小鼠模型中,T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞均滲入腎小球,然而,B淋巴細(xì)胞和NK細(xì)胞參與DN的證據(jù)較T淋巴細(xì)胞有限[22]。

3 Treg細(xì)胞與T1DM

Treg細(xì)胞是一種特定的CD4+T細(xì)胞譜系,可維持機(jī)體免疫穩(wěn)態(tài)和限制過度免疫反應(yīng)。目前,發(fā)現(xiàn)的Treg細(xì)胞根據(jù)CD分子標(biāo)志物和功能可分為7種,分別在自身免疫耐受和抑制免疫應(yīng)答中發(fā)揮不同的作用。研究顯示T1DM發(fā)展是CD4+效應(yīng)細(xì)胞(Teff)和Treg比例失衡引起的。Teff可以促進(jìn)胰島β細(xì)胞死亡和免疫球蛋白產(chǎn)生。Treg細(xì)胞通過產(chǎn)生抗炎細(xì)胞因子:IL-10和轉(zhuǎn)化生長因子1(TGF-β1)來抑制初始T細(xì)胞活化并抑制效應(yīng)T細(xì)胞的功能[23]。Treg細(xì)胞分為誘導(dǎo)型Treg細(xì)胞(iTreg)和天然型Treg細(xì)胞(nTreg)[24-25]。研究發(fā)現(xiàn),iTreg是依靠細(xì)胞因子發(fā)揮免疫作用,nTreg細(xì)胞是通過直接接觸細(xì)胞,進(jìn)而抑制宿主細(xì)胞活性,這2種細(xì)胞均與T1DM有密切關(guān)聯(lián)[26]。ZHOU等[27]對糖尿病小鼠注射體外培養(yǎng)的iTregs發(fā)現(xiàn),iTregs可改善小鼠的病情,可以降低血糖水平,減少胰島損傷和改善胰島β細(xì)胞功能和形態(tài),從而延緩小鼠T1DM進(jìn)展。ZHANG等[28]通過研究動物模型發(fā)現(xiàn),T1DM組的小鼠淋巴結(jié)中CD4+Foxp3+Treg的比例較正常對照組顯著增加,但脾臟中CD4+Foxp3+Treg的比例保持不變。這提示隨著自身免疫的發(fā)生,機(jī)體免疫系統(tǒng)隨即啟動了負(fù)反饋調(diào)控,淋巴結(jié)為抗炎所需產(chǎn)生了更多的CD4+Foxp3+Treg,從而維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。進(jìn)一步揭示了機(jī)體Treg細(xì)胞減少會加速T1DM的進(jìn)展,并展現(xiàn)了Treg在T1DM中的預(yù)防和治療作用。

4 Treg細(xì)胞與DN

Treg細(xì)胞是維持機(jī)體免疫耐受的關(guān)鍵介質(zhì),可能為DN的免疫損傷提供保護(hù)[29]。來自動物模型的研究結(jié)果表明,DN小鼠的血液和腎臟中存在Th17細(xì)胞和Treg細(xì)胞的失衡,表現(xiàn)為Th17細(xì)胞顯著增加,而Treg細(xì)胞明顯減少。更早的研究表明,血清/糖皮質(zhì)激素調(diào)節(jié)激酶 1(SGK1)可通過影響細(xì)胞鹽度來調(diào)節(jié)Th17/Treg細(xì)胞平衡[30]。Th17/Treg 細(xì)胞失衡通過誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)加速了DN的發(fā)展。這提示DN的發(fā)生與Treg活性降低有關(guān)。WANG等[31]在小鼠實(shí)驗(yàn)中使用達(dá)格列凈治療DN小鼠,經(jīng)治療后DN小鼠腎臟中SGK1蛋白表達(dá)下降,血液中IL-17水平下降,IL-10水平升高,明顯延緩了DN小鼠的病情進(jìn)展。證實(shí)了達(dá)格列凈可通過抑制DN小鼠的SGK1來重建Th17細(xì)胞和Treg細(xì)胞之間的平衡,從而延緩DN的進(jìn)程。上述結(jié)果證實(shí),Treg細(xì)胞可以通過限制促炎環(huán)境進(jìn)而對腎臟提供保護(hù)。巨噬細(xì)胞分為經(jīng)典激活的M1和激活的M2激活狀態(tài)[32]。 M1巨噬細(xì)胞通過分泌促炎因子和活性氧促進(jìn)炎癥,而M2巨噬細(xì)胞通過釋放生長因子消除炎癥并誘導(dǎo)受損組織重塑。CD4+CD25+Treg細(xì)胞具有誘導(dǎo)單核細(xì)胞向M2巨噬細(xì)胞分化的能力。有研究認(rèn)為,DN進(jìn)展可能是由于CD4+CD25+Treg細(xì)胞減少,導(dǎo)致M2巨噬細(xì)胞生成減少,對M1巨噬細(xì)胞或單核細(xì)胞的抑制作用降低,導(dǎo)致M1/M2細(xì)胞比例失調(diào),加重炎癥反應(yīng)導(dǎo)致腎損傷[33]。BAYRY等[34]采用Treg免疫療法成功治療了1例成年T1DM患者,臨床癥狀明顯緩解,且無不良反應(yīng)。在另外一項(xiàng)試驗(yàn)中,試驗(yàn)者將12例T1DM患者分為3組,分別注射不同劑量的體外擴(kuò)增自體Treg細(xì)胞(10×106、20×106、30×106kg-1),結(jié)果顯示在治療時間內(nèi)患者無不良反應(yīng)且臨床癥狀緩解。在為期1年的隨訪中,患者血清C肽水平升高,外源性胰島素需求下降[35-37],胰島功能逐漸好轉(zhuǎn)。這提示Treg細(xì)胞有可能成為T1DM的治療靶點(diǎn)。雖然具體作用機(jī)制需要更深入探究,但以上研究均提示,Treg細(xì)胞的免疫抑制作用在DN的發(fā)病過程中起保護(hù)作用。因此,提高體外培養(yǎng)的Treg細(xì)胞活性和數(shù)量可能是DN潛在的治療方法。

5 小 結(jié)

DN是糖尿病的常見且嚴(yán)重的并發(fā)癥,也與心血管事件密切相關(guān),并增加患者心血管病死率及全因死亡率,給臨床醫(yī)療帶來巨大挑戰(zhàn)。目前,DN的新興療法側(cè)重于調(diào)節(jié)控制腎臟功能和結(jié)構(gòu)異常的炎癥通路,針對某些趨化因子及其受體、炎癥細(xì)胞及其細(xì)胞因子進(jìn)行靶向治療。大量動物模型、觀察性研究均指出DN的發(fā)病是因?yàn)門淋巴細(xì)胞在腎臟的異常聚集,并分泌各類促炎細(xì)胞因子、黏附分子、趨化因子及相關(guān)炎癥產(chǎn)物,活化或激活其他炎癥細(xì)胞共同參與免疫損傷。DN發(fā)展的標(biāo)志是T淋巴細(xì)胞的招募和聚集。各類免疫炎癥細(xì)胞和炎性細(xì)胞因子促進(jìn)了DN的進(jìn)展。在T淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的共同作用下,各種前炎性細(xì)胞因子、氧化產(chǎn)物、金屬蛋白酶及生長因子等大量合成,進(jìn)一步放大了炎癥反應(yīng),造成腎臟細(xì)胞自身免疫損傷。Th17/Treg細(xì)胞失衡可誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)進(jìn)一步加重DN的病情。Treg細(xì)胞是一類具有自身免疫抑制功能的T淋巴細(xì)胞亞群,在炎癥性和自身免疫性疾病中的地位越來越受到重視。但在DN中的具體作用機(jī)制仍不清楚,相關(guān)技術(shù)問題仍存在爭議:Treg體外培養(yǎng)擴(kuò)增技術(shù);回輸治療的相關(guān)風(fēng)險及預(yù)后;Treg歸巢及靶器官定植等問題。在前期研究中發(fā)現(xiàn),使用牙齦間充質(zhì)干細(xì)胞治療T1DM小鼠后,小鼠血清中CD4+和CD8+T細(xì)胞表達(dá)的IL-17和IFN-γ水平下調(diào),體內(nèi)Treg細(xì)胞數(shù)量出現(xiàn)擴(kuò)增,細(xì)胞活性得到恢復(fù),血糖及胰島炎癥程度降低[38]。我們設(shè)想利用Treg免疫調(diào)節(jié)機(jī)制作為DN的潛在治療手段,通過增加機(jī)體Treg細(xì)胞數(shù)量及恢復(fù)細(xì)胞免疫活性來改善或延緩DN進(jìn)展。結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)及前期成果,作者擬進(jìn)行體外培養(yǎng)及擴(kuò)增Treg細(xì)胞,通過回輸治療DN小鼠,對比觀察治療效果和病情變化,分析并逐一解決上述難題;通過檢測血生化指標(biāo)及對比分析腎臟病理變化,探究Treg細(xì)胞在DN中的作用機(jī)制及相關(guān)分子機(jī)制,以進(jìn)一步明確Treg細(xì)胞與DN之間的關(guān)系。目前,Treg細(xì)胞在DN中的抗炎機(jī)制及治療靶點(diǎn)仍存在諸多難點(diǎn)及疑點(diǎn),但相信隨著相關(guān)研究的深入,免疫細(xì)胞療法會愈發(fā)成熟,Treg回輸治療技術(shù)也會更加穩(wěn)定和普及,從而為DN的發(fā)病前預(yù)防、早期診斷及合理治療提供更多的依據(jù)和手段。