Treg在1型糖尿病肾病中的作用*

杨智雄 综述,张 危,惠 丹,董 艳,陈卫文 审校

(1.昆明医科大学附属曲靖医院内分泌代谢科,云南 曲靖 655000;2.曲靖市第二人民医院内分泌代谢科,云南 曲靖 655000)

1型糖尿病(T1DM)是一种自身免疫性疾病,是由于某些外界因素(如病毒感染、化学毒物和饮食等)作用于有遗传易感性的个体,激活T淋巴细胞介导的一系列自身免疫反应、免疫细胞选择性攻击和破坏胰岛β细胞,从而导致胰岛素绝对缺乏,胰岛功能衰竭,出现糖代谢紊乱及一系列并发症。T1DM是儿童最常见的慢性代谢性疾病[1]。在3～5岁的患者中,“三多一少”的症状就开始出现。多数患者的血液中可检测出抗胰岛细胞抗体GAD65及相关抗体[2]作为诊断依据。在过去的几年,全球青少年的T1DM发病率平均升高约3%～5%[3]。过去10年间,我国15岁以下儿童发病率增加近4倍,新发的成人病例也不可小觑[4]。数据显示,2021年我国T1DM新发人数中,0～14岁为0.49万,0～19岁为0.61万;我国T1DM患病人数,0～14岁为2.96万,0～19岁为5.60万[5]。其中近15%～25%的T1DM患者因微血管病变最终发展到糖尿病肾病(DN)[6]。DN是糖尿病所引发的一种慢性肾脏病,是常见的糖尿病微血管病变。主要表现为尿白蛋白/肌酐比值(UACR)≥30 mg/g和(或)估算的肾小球滤过率(eGFR)< 60 mL/(min·1.73 m2),且持续超过3个月。糖尿病肾病还是终末期肾脏疾病(ESRD)的首位病因和心血管疾病的独立危险因素。近年来,DN的发病率正在迅速增长,ESRD的发病率也水涨船高,给家庭和社会带来巨大的经济负担。越来越多的证据表明,免疫炎症反应在DN的发病过程中起着至关重要的作用。研究发现,在患者的胰岛中存在CD4+T细胞、CD8+T细胞异常浸润,说明这2种T细胞参与了胰岛β细胞破坏[7]。Treg细胞具有免疫调节和抗炎功能,可抑制CD8+T细胞在胰岛和肾脏的异常浸润,进而可延缓DN的发展。T1DM的病因治疗有以下3方面:(1)早期预防易感个体胰岛β细胞丢失;(2)缓解期促进胰岛β细胞再生;(3)疾病慢性期胰岛移植术。这3点均可能通过Treg移植治疗来实现[8]。这提示Treg细胞的免疫抑制作用可能是T1DM和DN的新兴治疗手段。本文就Treg细胞防治DN的相关性研究进展进行综述。

1 DN概述

DN的病理特征是肾脏毛细血管损伤、肾小球膜细胞扩张、细胞外基质的积累、肾小球基底膜的增厚及足细胞和肾小球的损伤,导致肾小球硬化和肾小管间质纤维化[9-10]。目前,对DN患者提倡综合管理,将降低心血管风险与减缓肾脏疾病进展的因素相结合,即控制血糖和血压、抑制肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)、适当运动及戒烟等。其中使用心肾血管获益的降糖药物是目前治疗DN的主要手段[11]。治疗DN最好的药物是肾素-血管紧张素-醛固酮系统抑制剂和钠-葡萄糖协同转运蛋白2(SGLT-2)抑制剂[12-13]。然而,这些药物并不能完全阻止DN发展为终末期肾脏疾病。因此,临床医生迫切需要新的治疗手段。DN的发生和发展是高血糖环境下多种因素相互作用的结果[14-15]。以往认为,糖脂代谢紊乱、血流动力学改变、氧化应激等因素是DN的主要病因,但是目前研究表明免疫炎症反应在DN的进展中起关键作用[16]。T淋巴细胞是机体重要的一类免疫细胞,主导了DN的发生及发展过程,T细胞在肾脏异常浸润可能是DN的发病机制。

2 T淋巴细胞与DN

免疫系统失调是DN炎症反应的重要决定因素。目前,研究证明T淋巴细胞、B淋巴细胞和自然杀伤(NK)细胞是炎症的关键驱动因素。T淋巴细胞在肾间质内的活化和异常浸润是DN的发病基础。其中涉及炎症信号通路的上调,细胞因子和趋化因子的释放及免疫细胞的异常浸润[17]。目前,已知DN发病过程涉及白细胞介素(IL)-1、IL-6、IL-18和肿瘤坏死因子(TNF)-α的相互作用。IL-1促进前列腺素E的分泌和磷脂酶 A2的释放,加重肾小球内血流动力学的异常。IL-6促进中性粒细胞在肾小管间质的浸润,导致肾脏肥大,肾小球基底膜增厚,足细胞肥大,与白蛋白尿生成有关。IL-18刺激γ-干扰素(IFN-γ)和其他细胞因子的释放,增加黏附分子的表达,诱导内皮细胞凋亡。在重度蛋白尿患者血清中发现IL-18水平明显升高,提示其参与了肾脏微血管的病变过程。TNF-α可以诱导炎症细胞的分化,激活肾脏细胞的凋亡,改变肾小球血流动力学,增加血管内皮通透性和氧化应激反应。单核细胞和巨噬细胞是单核吞噬细胞系统的关键成员。活化的T细胞可以直接通过细胞毒作用引起肾脏损伤,也可以间接通过募集和激活巨噬细胞引起肾脏损伤:T淋巴细胞分泌的促炎细胞因子可直接激活邻近的巨噬细胞募集到肾组织或间接刺激系膜细胞产生集落刺激因子-1(CSF-1)和单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)引起炎症反应。巨噬细胞被激活后,会释放一氧化氮、活性氧、IL-1、TNF-α、补体因子和金属蛋白酶等物质加重炎症浸润[18-19]。随后,活化的巨噬细胞进一步释放更多的细胞因子,形成正反馈调节和炎症信号扩增[20-21]加重肾脏损伤。B淋巴细胞可以促进糖尿病患者的辅助性T细胞17(Th17)的增殖和促炎细胞因子的产生。在糖尿病小鼠模型中,T淋巴细胞和B淋巴细胞均渗入肾小球,然而,B淋巴细胞和NK细胞参与DN的证据较T淋巴细胞有限[22]。

3 Treg细胞与T1DM

Treg细胞是一种特定的CD4+T细胞谱系,可维持机体免疫稳态和限制过度免疫反应。目前,发现的Treg细胞根据CD分子标志物和功能可分为7种,分别在自身免疫耐受和抑制免疫应答中发挥不同的作用。研究显示T1DM发展是CD4+效应细胞(Teff)和Treg比例失衡引起的。Teff可以促进胰岛β细胞死亡和免疫球蛋白产生。Treg细胞通过产生抗炎细胞因子:IL-10和转化生长因子1(TGF-β1)来抑制初始T细胞活化并抑制效应T细胞的功能[23]。Treg细胞分为诱导型Treg细胞(iTreg)和天然型Treg细胞(nTreg)[24-25]。研究发现,iTreg是依靠细胞因子发挥免疫作用,nTreg细胞是通过直接接触细胞,进而抑制宿主细胞活性,这2种细胞均与T1DM有密切关联[26]。ZHOU等[27]对糖尿病小鼠注射体外培养的iTregs发现,iTregs可改善小鼠的病情,可以降低血糖水平,减少胰岛损伤和改善胰岛β细胞功能和形态,从而延缓小鼠T1DM进展。ZHANG等[28]通过研究动物模型发现,T1DM组的小鼠淋巴结中CD4+Foxp3+Treg的比例较正常对照组显著增加,但脾脏中CD4+Foxp3+Treg的比例保持不变。这提示随着自身免疫的发生,机体免疫系统随即启动了负反馈调控,淋巴结为抗炎所需产生了更多的CD4+Foxp3+Treg,从而维持内环境的稳态。进一步揭示了机体Treg细胞减少会加速T1DM的进展,并展现了Treg在T1DM中的预防和治疗作用。

4 Treg细胞与DN

Treg细胞是维持机体免疫耐受的关键介质,可能为DN的免疫损伤提供保护[29]。来自动物模型的研究结果表明,DN小鼠的血液和肾脏中存在Th17细胞和Treg细胞的失衡,表现为Th17细胞显著增加,而Treg细胞明显减少。更早的研究表明,血清/糖皮质激素调节激酶 1(SGK1)可通过影响细胞盐度来调节Th17/Treg细胞平衡[30]。Th17/Treg 细胞失衡通过诱导炎症反应加速了DN的发展。这提示DN的发生与Treg活性降低有关。WANG等[31]在小鼠实验中使用达格列净治疗DN小鼠,经治疗后DN小鼠肾脏中SGK1蛋白表达下降,血液中IL-17水平下降,IL-10水平升高,明显延缓了DN小鼠的病情进展。证实了达格列净可通过抑制DN小鼠的SGK1来重建Th17细胞和Treg细胞之间的平衡,从而延缓DN的进程。上述结果证实,Treg细胞可以通过限制促炎环境进而对肾脏提供保护。巨噬细胞分为经典激活的M1和激活的M2激活状态[32]。 M1巨噬细胞通过分泌促炎因子和活性氧促进炎症,而M2巨噬细胞通过释放生长因子消除炎症并诱导受损组织重塑。CD4+CD25+Treg细胞具有诱导单核细胞向M2巨噬细胞分化的能力。有研究认为,DN进展可能是由于CD4+CD25+Treg细胞减少,导致M2巨噬细胞生成减少,对M1巨噬细胞或单核细胞的抑制作用降低,导致M1/M2细胞比例失调,加重炎症反应导致肾损伤[33]。BAYRY等[34]采用Treg免疫疗法成功治疗了1例成年T1DM患者,临床症状明显缓解,且无不良反应。在另外一项试验中,试验者将12例T1DM患者分为3组,分别注射不同剂量的体外扩增自体Treg细胞(10×106、20×106、30×106kg-1),结果显示在治疗时间内患者无不良反应且临床症状缓解。在为期1年的随访中,患者血清C肽水平升高,外源性胰岛素需求下降[35-37],胰岛功能逐渐好转。这提示Treg细胞有可能成为T1DM的治疗靶点。虽然具体作用机制需要更深入探究,但以上研究均提示,Treg细胞的免疫抑制作用在DN的发病过程中起保护作用。因此,提高体外培养的Treg细胞活性和数量可能是DN潜在的治疗方法。

5 小 结

DN是糖尿病的常见且严重的并发症,也与心血管事件密切相关,并增加患者心血管病死率及全因死亡率,给临床医疗带来巨大挑战。目前,DN的新兴疗法侧重于调节控制肾脏功能和结构异常的炎症通路,针对某些趋化因子及其受体、炎症细胞及其细胞因子进行靶向治疗。大量动物模型、观察性研究均指出DN的发病是因为T淋巴细胞在肾脏的异常聚集,并分泌各类促炎细胞因子、黏附分子、趋化因子及相关炎症产物,活化或激活其他炎症细胞共同参与免疫损伤。DN发展的标志是T淋巴细胞的招募和聚集。各类免疫炎症细胞和炎性细胞因子促进了DN的进展。在T淋巴细胞和巨噬细胞的共同作用下,各种前炎性细胞因子、氧化产物、金属蛋白酶及生长因子等大量合成,进一步放大了炎症反应,造成肾脏细胞自身免疫损伤。Th17/Treg细胞失衡可诱导炎症反应进一步加重DN的病情。Treg细胞是一类具有自身免疫抑制功能的T淋巴细胞亚群,在炎症性和自身免疫性疾病中的地位越来越受到重视。但在DN中的具体作用机制仍不清楚,相关技术问题仍存在争议:Treg体外培养扩增技术;回输治疗的相关风险及预后;Treg归巢及靶器官定植等问题。在前期研究中发现,使用牙龈间充质干细胞治疗T1DM小鼠后,小鼠血清中CD4+和CD8+T细胞表达的IL-17和IFN-γ水平下调,体内Treg细胞数量出现扩增,细胞活性得到恢复,血糖及胰岛炎症程度降低[38]。我们设想利用Treg免疫调节机制作为DN的潜在治疗手段,通过增加机体Treg细胞数量及恢复细胞免疫活性来改善或延缓DN进展。结合国内外相关文献及前期成果,作者拟进行体外培养及扩增Treg细胞,通过回输治疗DN小鼠,对比观察治疗效果和病情变化,分析并逐一解决上述难题;通过检测血生化指标及对比分析肾脏病理变化,探究Treg细胞在DN中的作用机制及相关分子机制,以进一步明确Treg细胞与DN之间的关系。目前,Treg细胞在DN中的抗炎机制及治疗靶点仍存在诸多难点及疑点,但相信随着相关研究的深入,免疫细胞疗法会愈发成熟,Treg回输治疗技术也会更加稳定和普及,从而为DN的发病前预防、早期诊断及合理治疗提供更多的依据和手段。