临床-分子免疫学-2014年1型糖尿病的免疫治疗

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 According to this model, the disease process is triggered by an exogenous factor, d r i v e n b y a n o t h e r environmental determinant, and modified by a series of environmental factors in individuals with increased g e n e t i c d i s e a s e susceptibility.Progression from genetic susceptibility to overt type 1 diabetes. DIABETES, VOL. 5 4 , SUPPLEMENT 2 , DECEMBER 2 0 0 5 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（9 0 %患者携带）保护位点：单倍型DRI5 -DQ6（2 0 %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2 6个易感基因，其中1 9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 PTPN2 2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 1 0 %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1 0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4 0 %在过去的5 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 5 4 (Suppl. 2 ):S1 2 5 S1 3 6 , 2 0 0 5 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There is a threeamino acid difference between human and bovine insulin 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 5 0 %）口服胰岛素治疗研究 中危者（ 5年糖尿病风险2 6 -5 0 % ）N Engl J Med 2 0 0 2 ; 3 4 6 :1 6 8 5 -9 1 DPT-1研究-胃肠外胰岛素治疗研究 3 7 2名5年内发生1型糖尿病的风险5 0 %，其中3 3 9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 .2 5 U/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5 0 %）将干预时间提前（ 5年糖尿病风险2 5 -5 0 % ）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 3 8 8名5年内发生1型糖尿病的风险2 6 -5 0 %，其中3 7 2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 .5 mg/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 2 8 , 1 0 6 8 1 0 7 6 (2 0 0 5 ) 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Diabetes Care 3 4 :1 5 8 5 1 5 9 0 , 2 0 1 1 全部受试者随访未发现口服胰岛素的保护作用 IAA8 0 nU/ml受试者随访显示口服胰岛素的保护作用 IAA8 0 nU/ml者口服胰岛素使用和停用影响糖尿病发病率 IAA8 0 nU/ml者安慰剂使用与停用不影响糖尿病发病率 IAA8 0 nU/ml者口服胰岛素使用与停用不影响糖尿病发病率 IAA8 0 nU/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-1 0，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（Diabetes Prediction and Prevention Trial） 2 2 4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6 0 %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 .5 u/Kg体重且HbA1 c7 %每日胰岛素剂量较初始剂量减少5 0 %且血糖控制良好胰岛素校正的HbA1 c1 8 y病程5 y Sci Transl Med 5 , 1 9 1 ra8 2 (2 0 1 3 ) 胰岛素原DNA疫苗BHT-3 0 2 1提高C肽水平 Sci Transl Med 5 , 1 9 1 ra8 2 (2 0 1 3 ) 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GAD6 5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Clinical and Experimental Immunology, 1 7 2 : 1 8 6 2 0 2 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（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：CD4 5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可溶性分子在体外对患者的淋 巴细胞进行修复和处理，没有进入患者体内，显著区别于传统干细胞治疗BMC Medicine 2 0 1 2 , 1 0 :3 BMC Medicine 2 0 1 2 , 1 0 :3 BMC Medicine 2 0 1 2 , 1 0 :3 治疗的分子免疫学机制表达诱导免疫耐受的关键因子Aire，Aire通过调控自身抗原的表达而删除自身反应性T细胞，诱导免疫耐受纠正Treg的功能缺陷恢复血液中Th1 /Th2细胞因子的平衡，拮抗胰岛局部炎症在胰岛周围形成保护性TGF-1分子环，导致浸润淋巴细胞和其他免疫细胞凋亡，对抗免疫细胞再攻击抑制胰岛细胞特异性T细胞克隆增殖 BMC Medicine 2 0 1 2 , 1 0 :3 BMC Medicine 2 0 1 2 , 1 0 :3 1型糖尿病免疫治疗的经验（1）大型的1型糖尿病免疫干预临床试验是可行的通过筛查易感基因、胰岛自身抗体并结合家族史可以预测个体的发病风险，找到适合进行干预的对象免疫治疗是延缓胰岛细胞功能衰退非常有希望的手段病程早期干预效果好 1型糖尿病免疫治疗的经验（2）免疫抑制剂效果微弱而副反应较严重，而1型糖尿病患者通过注射胰岛素已经可以获得几乎正常的生活，因此此类治疗值得进行费用效益分析抗原特异的治疗已经显示疗效，且安全性高。可以进一步设计临床试验评估不同剂量的疗效，不同的给药途径，以及联合治疗的效果，尤其是二级预防中脐血干细胞免疫教育治疗是非常有希望的新的治疗手段，需要更大规模的临床试验证实其有效性与安全性 谢 谢！