临床分子免疫学2014年1型糖尿病的免疫治疗课件

1型糖尿病的免疫治疗 凌雁复旦大学附属中山医院内分泌科 1型糖尿病 疾病的本质 是一种器官特异的自身免疫疾病 产生胰岛素的胰岛 细胞遭到免疫损伤 以出现胰岛细胞特异的自身抗体为标志 临床特征 进行性发展的胰岛 细胞功能减退导致胰岛素分泌缺乏和血糖明显升高 需要每日注射胰岛素维持生命治疗 胰岛素是有效的治疗手段 但是患者仍然出现血糖的明显波动 酮症酸中毒和严重低血糖 和糖尿病慢性并发症 细胞发挥 调节器 作用 感知血糖并释放胰岛素 保持血糖在相对较窄的正常范围1型糖尿病患者 细胞被破坏 失去了血糖自我调节的能力外源性胰岛素注射难以模拟生理的胰岛素释放 1型糖尿病 流行病学 地域差异大发病率增长迅速 以每年3 的速率递增 环境因素的巨大作用 1型糖尿病 病因学研究现状 是遗传易感性 环境因素和一些随机事件共同导致的后果确切的免疫学 遗传学和生理学机制还有待阐明 1型糖尿病的胰岛自身免疫反应 是一种T细胞介导的器官特异性自身免疫病参与的免疫细胞致病性CD4 和CD8 T淋巴细胞调节性T淋巴细胞 Treg B淋巴细胞树突状细胞单核巨噬细胞自然杀伤细胞胰岛自身免疫反应归因于免疫系统的失衡 主要是致病性T细胞的进行性激活与调节性T细胞数目减少和功能减低 1型糖尿病中的免疫细胞crosstalk 免疫系统失衡是发病的关键环节 1型糖尿病的发病机制 Accordingtothismodel thediseaseprocessistriggeredbyanexogenousfactor drivenbyanotherenvironmentaldeterminant andmodifiedbyaseriesofenvironmentalfactorsinindividualswithincreasedgeneticdiseasesusceptibility Progressionfromgeneticsusceptibilitytooverttype1diabetes DIABETES VOL 54 SUPPLEMENT2 DECEMBER2005 遗传与环境的共同作用导致1型糖尿病 遗传易感性 环境因素 1型糖尿病 1型糖尿病的遗传易感性 HLA基因是最为主要的1型糖尿病易感基因风险位点 单倍型DR4 DQ8与DR3 DQ2 90 患者携带 保护位点 单倍型DRI5 DQ6 20 普通人群携带 最大风险 基因型组合DR4 DQ8 DR3 DQ2 在发病极早的儿童患者常见GWAS研究发现26个易感基因 其中19个与免疫调节有关 1型糖尿病non HLA的易感基因 4个最重要的与1型糖尿病相关的基因 HLA基因 编码MHCclassII分子 参与抗原递呈胰岛素基因 编码最重要的自身抗原胰岛素CTLA4基因 编码细胞毒T淋巴细胞抗原4 CTLA4 T细胞激活的抑制剂PTPN22基因 编码淋巴样酪氨酸磷酸酶 LYP T细胞激活的抑制剂 1型糖尿病发病的环境因素 环境因素参与促发1型糖尿病 10 的携带易感基因的个体发展为1型糖尿病生活在不同地区的人群1型糖尿病发病率差异可超过10倍携带同样易感基因的同卵双生子 发生1型糖尿病的一致性不足40 在过去的50年1型糖尿病发病率增高数倍人群迁徙后1型糖尿病发病率的改变确切的环境因素尚未阐明 感染和饮食因素可能参与其中肠道病毒感染牛奶喂养维生素D3缺乏谷蛋白饮食DHA 1型糖尿病的促发环境因素 促发因素的特点呈现明显的季节性变化 在寒冷季节更易出现不同年份有差异不同时诱导同一家庭易感同胞的胰岛自身免疫 季节性变化的1型糖尿病促发因素 肠道病毒感染 1型糖尿病易感儿童出现自身抗体阳性的例数的季节性变化 实验室诊断的肠道病毒感染的季节性变化 Diabetes54 Suppl 2 S125 S136 2005 驱动1型糖尿病发展的抗原 驱动抗原的特点人群中较常见的暴露 该暴露存在人群内和人群间的差异具有和HLA分子结合的结构 可被APC递呈给T细胞 牛胰岛素 可能的驱动抗原 牛胰岛素是最有可能的驱动抗原胰岛素抗体常常是1型糖尿病发病过程中第一个出现的自身抗体幼年儿童的1型糖尿病的胰岛素抗体的阳性率远高于青少年或成年人1型糖尿病牛奶是婴儿最早 最通常接触的异种蛋白 其内含有牛胰岛素牛胰岛素诱导免疫反应 可与人胰岛素发生交叉免疫反应 使得 细胞内的胰岛素成为免疫攻击的对象 牛胰岛素与人胰岛素结构的差异 Thereisathree aminoaciddifferencebetweenhumanandbovineinsulin 与1型糖尿病发生有关的修饰因子 一系列外源性因子影响了1型糖尿病发生的命运和速率 主要是饮食 营养因素婴儿早期暴露于复杂的外源性蛋白质影响其免疫系统的发育 使其易于发生自身免疫反应肠道淋巴组织是人体最大的免疫器官 1型糖尿病存在肠道免疫反应激活早期的营养因素是1型糖尿病发生的危险因子 健康的饮食和益生菌维持肠道正常的免疫屏障功能 可以诱导对外来抗原的免疫耐受不健康的饮食 肠道感染和抗生素的滥用导致肠道菌群失调 免疫屏障功能破坏 容易发生自身免疫反应 与1型糖尿病相关的营养因素 牛奶喂养与母乳喂养母乳喂养 3月 1型糖尿病的发病风险增高1 4倍 4月开始牛乳喂养 1型糖尿病的发病风险增高1 5倍母乳喂养时间过短以及过早开始牛奶喂养与胰岛自身免疫反应相关谷类食物婴儿期过早开始谷类食物喂养与胰岛自身免疫的发生有关维生素D婴儿期补充维生素D减少1型糖尿病风险 体重因素 婴儿期体重过度增长是发生1型糖尿病的危险因素胰岛 细胞负荷增加胰岛素抵抗发生发展活化的 细胞更易受到细胞因子的损伤 诱导 细胞应激 1型糖尿病发病的要素 胰岛的自身免疫炎症 Isletautoantibodies percentageofpatientswithT1DM IA 2A 73 GAD65 56 ZnT8R 54 ZnT8W 47 Insulin 33 ZnT8Q 32 93 ofpatientsscreenedhadatleastoneisletautoantibody Survivaldistributionfunctioninrelationtothenumberofisletautoantibodies Lernmark Larsson H E 2013 Immunetherapyintype1diabetesmellitusNat Rev Endocrinol doi 10 1038 nrendo 2012 237 1型糖尿病发病的要素 胰岛 细胞功能下降 血清C肽水平的下降C肽与胰岛素等分子分泌 反映胰岛 细胞功能测定不受外源性胰岛素的影响 Representationoftype1diabetesmellitusaetiologyandpathogenesis whichindicatesthepointsatwhichprimaryprevention secondarypreventionorinterventioncanbeattempted Lernmark Larsson H E 2013 Immunetherapyintype1diabetesmellitusNat Rev Endocrinol doi 10 1038 nrendo 2012 237 1型糖尿病的阶段性干预 免疫治疗的干预靶点 抗原特异性治疗非抗原特异性治疗 一级预防 对象 具有1型糖尿病易感基因的个体目的 阻止胰岛自身免疫的出现 非抗原特异的一级预防 针对饮食因素的预防研究牛奶喂养维生素D3谷蛋白饮食DHA 牛奶与水解酪蛋白配方奶在1型糖尿病中的作用 常规牛奶含有牛胰岛素诱导对人胰岛素的自身免疫反应酪蛋白配方奶高度水解 不含有完整蛋白质阻止早期暴露于完整牛胰岛素减少肠道的通透性诱导肠道淋巴组织调节性T淋巴细胞的成熟改善肠道菌群 TheTRIGRtrial TrialtoReduceInsulin dependentDiabetesMellitusintheGeneticallyatRisk 旨在验证婴儿期喂食水解酪蛋白含量较高的配方奶是否可以降低携带易感基因的婴儿发生1型糖尿病的风险 是否可以降低幼儿中糖尿病相关自身抗体的累计发生率 国际性研究 15个国家参与 2159名受试者母乳喂养6 8月后 婴儿接受水解酪蛋白配方乳或常规牛奶配方乳喂养 Am J Clin Nutr 94 Suppl 6 1814 1820 2011 pilotstudyofTRIGRtrial theFinnishTRIGRStudyGroup 中位随访时间10年 水解酪蛋白配方乳可以减少胰岛自身免疫的发生风险出现至少1个自身抗体阳性的风险比为0 51 95 CI0 28 0 91 p 0 02 出现至少2个自身抗体阳性的风险比为0 47 95 CI0 19 1 07 p 0 07 NEnglJMed2010 363 1900 8 TRIGRtrial最终结果 中位随访时间7年 与传统配方奶粉相比 应用水解配方奶粉并未降低有1型糖尿病危险的婴儿糖尿病相关自身抗体的发生率 这些结果不支持应用水解配方奶粉能够获益 2个胰岛自身抗体阳性的未校正风险比为1 21 95 CI0 94 1 54 2个胰岛自身抗体阳性的校正风险比 校正HLA危险 母乳喂养时间 维生素D应用 研究配方的食用时间和食用量以及地域 为1 23 95 CI0 96 1 58 JAMA2014 311 22 2279 2287 维生素D预防研究 维生素D补充可以升高调节性T淋巴细胞比例 可能起到预防1型糖尿病的作用 DiabetesMetabResRev2011 27 942 945 抗原特异性一级预防 诱导针对胰岛素 GAD65 IA 2 ZnT8的免疫耐受 从而预防胰岛自身免疫反应的发生机制 持续给予抗原刺激 使得T细胞经历几轮增殖和应答后进入低功能期 从而产生外周适应性的免疫耐受 口服或鼻喷胰岛素预防研究 PrimaryInterventionwithOralInsulinforPreventionofT1DM Pre POINT 正在进行中高危儿童 18月 7岁 携带基因型组合DR4 DQ8 DR3 DQ2 父母之一患有1型糖尿病 尚未产生胰岛自身抗体口服或经鼻胰岛素治疗是否能阻止胰岛自身免疫的出现胰岛素作为一种粘膜疫苗儿童1型糖尿病的发展首先经历对胰岛素产生自身免疫反应 Curr Diab Rep 8 87 93 2008 二级预防 对象 胰岛自身免疫已经启动的的个体 胰岛自身抗体阳性的个体 目的 阻止胰岛自身免疫炎症进展为1型糖尿病 非抗原特异的二级预防研究 各种非抗原特异的二级预防试验均告失败环孢素卡介苗 BCG 酮替芬烟酰胺去谷蛋白饮食 抗原特异的二级预防研究 胰岛素治疗胰岛素可以在亚临床1型糖尿病的状态下减轻 细胞的负担诱导机体的免疫耐受胰岛素治疗的途径胃肠外胰岛素治疗口服胰岛素治疗鼻内胰岛素治疗 DPT 1研究 DiabetesPreventionTrial 随机 对照的临床试验筛查84228名糖尿病患者的一级 3 45y 和二级 3 20y 亲属的胰岛细胞抗体筛出3152名胰岛自身抗体阳性 其中2103名进行了遗传学 免疫学和代谢的检查 评估其发生1型糖尿病的风险胰岛细胞抗体 胰岛素抗体测定静脉葡萄糖耐量试验评估1相胰岛素分泌能力口服葡萄糖耐量试验评估糖代谢状态排除携带HLA保护型基因型者胃肠外胰岛素治疗研究高危者 5年糖尿病风险 50 口服胰岛素治疗研究中危者 5年糖尿病风险26 50 NEnglJMed2002 346 1685 91 DPT 1研究 胃肠外胰岛素治疗研究 372名5年内发生1型糖尿病的风险 50 其中339名纳入研究 随机分为干预组和观察组干预组给予每日两次长效胰岛素皮下注射 0 25U kg体重 每年4天持续静脉胰岛素输注每6个月进行口服葡萄糖耐量试验 中位随访时间3 7年主要终点事件 1型糖尿病 胰岛素未能阻止和延缓1型糖尿病的发生 胰岛素未能阻止和延缓1型糖尿病的发生 胰岛素治疗未能改善胰岛 细胞功能 胃肠外胰岛素为何无预防效果 干预时间过晚 5年糖尿病风险 50 将干预时间提前 5年糖尿病风险25 50 低剂量的胰岛素不能使 细胞充分休息采用不同剂量方案胃肠外胰岛素不如口服胰岛素免疫调节作用强 DPT 1研究 口服胰岛素治疗研究 388名5年内发生1型糖尿病的风险26 50 其中372名纳入研究 随机分为干预组和安慰剂组干预组给予口服胰岛素 7 5mg 日 每6个月进行口服葡萄糖耐量试验 中位随访时间4 3年主要终点事件 1型糖尿病 DiabetesCare28 1068 1076 2005 口服胰岛素未能阻止1型糖尿病发生 口服胰岛素为何无预防效果 口服胰岛素本身没有作用纳入的受试者IAA滴度过低 掩盖了治疗效果使用的胰岛素剂量不足以刺激免疫系统 诱导免疫耐受 胰岛素抗体 IAA 滴度高者发生1型糖尿病风险更高 亚组分析 口服胰岛素可以减少高滴度IAA个体的糖尿病风险 DPT 1随访研究 对DPT 1口服胰岛素研究的受试者在研究结束后进行随访 以明确口服胰岛素的有益效应的持续性 DiabetesCare34 1585 1590 2011 全部受试者随访未发现口服胰岛素的保护作用 IAA 80nU ml受试者随访显示口服胰岛素的保护作用 IAA 80nU ml者口服胰岛素使用和停用影响糖尿病发病率 IAA 80nU ml者安慰剂使用与停用不影响糖尿病发病率 IAA 80nU ml者口服胰岛素使用与停用不影响糖尿病发病率 IAA 80nU ml者安慰剂使用与停用不影响糖尿病发病率 DPT 1随访研究的提示意义 IAA滴度与口服胰岛素的反应性相关在IAA 80nU ml组 口服胰岛素的有益效应持续整个随访时期 然而口服胰岛素一旦停用 口服胰岛素组的糖尿病发病率与安慰剂组相似口服胰岛素诱导oraltolerance Oraltolerance 定义 通过口服途径给予抗原 特异性地抑制针对该抗原的细胞免疫和 或 体液免疫反应免疫学机制 发生于肠道生理环境 外源性抗原驱动的持续性自然免疫反应抗原进入肠道后 与肠道共生菌一起持续接触肠道粘膜 外源性抗原与自身成分的屏障 诱导调节性T细胞 后者分泌IL 4 IL 10 TGF 等免疫抑制细胞因子外源性抗原逐渐变成 自身成分 而逃避机体的免疫攻击 鼻内胰岛素治疗的预防研究 DIPP研究 DiabetesPredictionandPreventionTrial 224名携带易感基因 胰岛细胞抗体和IAA均阳性的高危儿童胰岛素或安慰剂经鼻给药 每日一次 未发现保护作用INITII研究 IntranasalInsulinTrialII 正在进行的随机 双盲 安慰剂对照临床试验 三级预防 干预研究 对象 新诊断1型糖尿病患者 有残存胰岛 细胞功能的患者 目的 阻止或延缓新诊断1型糖尿病患者残存胰岛 细胞的进一步凋亡 强化胰岛素治疗 新诊断1型糖尿病的基础治疗 一日4次皮下胰岛素注射或者胰岛素泵治疗 旨在保护新诊断1型糖尿病患者残存的 细胞功能 并增强其功能多达60 的新诊断1型糖尿病患者在接受胰岛素治疗后出现临床缓解期 蜜月期 此期患者胰岛素剂量大大减少 甚至停用 蜜月期 定义 每日胰岛素剂量 0 5u Kg体重且HbA1c 7 每日胰岛素剂量较初始剂量减少50 且血糖控制良好胰岛素校正的HbA1c 9 实际HbA1c 4 胰岛素剂量 U Kg d 蜜月期的缓解可以是部分的 也可以是完全的缓解 蜜月期的提示意义 新诊断患者体内还有相当数量的残存胰岛 细胞病程早期采取干预措施可以保留残存胰岛 细胞甚至逆转胰岛 细胞功能蜜月期的出现仅仅是给予外源性胰岛素后胰岛 细胞得到休息的结果吗 蜜月期的发生机制 代谢机制胰岛素治疗后胰岛 细胞得到 休息 胰岛素治疗使得高糖毒性消退免疫机制持续给予抗原刺激 使得T细胞经历几轮增殖和应答后进入低功能期 从而产生外周适应性的免疫耐受 非抗原特异的三级预防研究 抗CD3单克隆抗体teplizumab hOKT3 1 Ala Ala otelixizumab ChAglyCD3 TRX518 TRX4 抗CD20单克隆抗体 rituximabIL 1 受体拮抗剂 anakinra卡介苗抗胸腺细胞球蛋白CTLA4 Ig 细胞毒性T淋巴细胞蛋白4与免疫球蛋白的融合蛋白 DiaPep277 与热休克蛋白60相关的合成多肽 抗CD3抗体的临床试验 抗CD3抗体的临床试验 抗CD3 抗体的临床效果 ClinicalImmunology 2013 149 268 278 抗CD3抗体的临床试验 不同研究的结果差异较大研究人群的人口学特征 代谢和免疫学特点与治疗的效果有关 抗原特异的三级预防研究 重组人GAD65疫苗 GAD为基础的明矾混悬药物 对保护残存胰岛 细胞功能可能有一定作用 但是研究结果不一致NBI 6024 胰岛素B链9 23氨基酸的疫苗 不能维持或改善残存胰岛 功能胰岛素原DNA疫苗BHT 3021 表达胰岛素原的质粒 胰岛素原DNA疫苗BHT 3021 研究假设 胰岛素原是1型糖尿病的主要自身抗原之一 表达胰岛素原的质粒可减少胰岛素原特异的T细胞 诱导针对胰岛素原的免疫耐受 减轻胰岛自身免疫反应 保存胰岛功能 80名T1DM 18y病程 5y SciTranslMed5 191ra82 2013 胰岛素原DNA疫苗BHT 3021提高C肽水平 SciTranslMed5 191ra82 2013 联合治疗 新诊断1型糖尿病多年前已经发生针对多种胰岛自身抗原的免疫反应 单一治疗效果欠佳 联合治疗可能使得免疫抑制的效果更为显著和持久重组人IL 2联合雷帕霉素 无效 且临床指标恶化麦考酚酯联合IL 2受体单克隆抗体 无效 且激活EB病毒值得研究的联合治疗 BCG联合重组人GAD65疫苗或胰岛素原DNA疫苗 抗原特异和非特异的预防手段的临床获益 免疫学改变以及安全性比较抗原特异性治疗的有效率更高抗原特异性治疗的安全性更高 ClinicalandExperimentalImmunology 172 186 202 什么是理想的治疗 诱导外周免疫耐受 调节整体免疫系统平衡 进而达到治疗或逆转1型糖尿病的目的 脐血多能干细胞免疫教育 stemcelleducator 治疗1型糖尿病 脐血多能干细胞 cordblood derivedmultipotentstemcells 是脐血中的干细胞 不同于传统的造血干细胞和间充质干细胞 其生物学特征为 分子表型特征 CD45是其关键分子标志分子免疫学特征 免疫原性很低 表达非常低水平的HLA I 而HLA II阴性 治疗时无需进行HLA配型 没有排斥反应 表达程序化死亡配体1 PD L1 对淋巴细胞