临床分子免疫学1型糖尿病的免疫治疗

1、1型糖尿病的免疫治疗 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

2、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 A c c o rd i n g to

3、t h i s model, the disease process is triggered b y a n e x o g e n o u s f a c t o r, d r i v e n b y another e n v i r o n m e n t a l d e t e r m i n a n t , a n d modified by a series of e n v i r o n m e n t a l factors in individuals w i t h i n c r e a s e d g e n e t i c d i s e a s e suscep

4、tibility. Progression from genetic susceptibility to overt type 1 diabetes. DIABETES, VOL. 54, SUPPLEMENT 2, DECEMBER 2005 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

5、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MHC class II 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5

6、0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 Diabetes 54 (Suppl. 2):S125S136, 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

7、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 There is a threeamino acid difference between human and bovine insulin 与1型糖尿

8、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 50%） 口服胰岛素治疗研究 中危者（ 5年

9、糖尿病风险26-50% ） N Engl J Med 2002; 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

10、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 Diabetes Care 28, 10681076 (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

11、，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 Diabetes Care 34:15851590, 2011 全部受试者随访未发现口服胰岛素的保护作用 IAA80nU/ml受试者随访显示口服胰岛素的保护作用 IAA80nU/ml者口服胰岛素使用和停用影响糖尿病发病率 IAA80nU/ml者安慰剂使用与停用不影响糖尿病发病率 IAA80nU/ml者口服胰岛素使用与停用不影响糖尿病发病率 IAA80nU/ml

12、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oral tolerance Oral tolerance 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（Diabet

13、es Prediction and Prevention Trial） 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 INIT II研究（Intranasal Insulin Trial II） 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%

14、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HbA1c7% 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HbA1c18y 病程80nU/ml者安慰剂使用与停用不影响糖尿病发病率 脐血多能干细胞免疫教育（stem cell educator）治疗1型糖尿病 脐血多能干细胞（cord blood-derived multipotent stem cells），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

15、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），对淋巴细胞产生抑制作用。 表达自身免疫调控因子（Autoimmune regulator, Aire），是控制自身免疫，诱导免疫平衡的 关键因素。 多能分化潜能：表达胰岛细胞特异的转录因子MafA和Nkx6.1，可被诱导分化为胰岛素产生细胞 治疗方法 患者血液通过血细胞分离机，分 离淋巴细胞 收集的淋巴细胞转移到干细胞教 育器，与脐血干细胞接触，两者 通过细胞膜分子和释放的可溶性 分子发挥相互作用 患者淋巴细胞在干细胞教育器闭 环系统中循环，与脐血干细胞在 体外共培养，然后回输患者体内 脐血干细胞通过细胞表面分子信号和释放的