胰島細胞與供者抗原特異性調節性 T 細胞共移植

張偉杰 李明 王海灝

胰島移植是治療1型糖尿病（ Type 1 diabetes, T1DM）的一種很有前途的方法。近年來按照 Edmond 方案進行的移植，已大大提高了1年不依賴胰島素率，但遠期療效仍然很低[1]。即使在目前全球效果最好的加拿大 Edmonton Alberta 大學，其5年不依賴胰島素率也只有8.5﹪[2]。遠期療效欠佳的重要原因之一便是成功的胰島移植除了要克服同種排斥反應外，還必須控制糖尿病個體的自身免疫損傷[3]，這與心臟、肝臟和腎臟等其它臟器移植是絕然不同的。

T1DM 發病機制為機體對自身抗原如胰島素等缺乏耐受，從而產生由自身反應性T細胞介導的胰島β細胞破壞。臨床觀察發現[1,3]，T1DM患者在胰島移植后常發生移植胰島炎和選擇性β細胞破壞，而且移植失敗常伴有自身抗體滴度的上升和T細胞應答的增強。這些都證實，胰島移植后自身免疫同樣會攻擊移植的胰島。據國際胰島移植登記處報告[4]，治療因胰腺切除而致的糖尿病，自體胰島移植（無排斥反應，亦無自身免疫損傷）和同種胰島移植（有排斥反應，但無自身免疫損傷）的1年不依賴胰島素率分別為71﹪和47﹪，而對于T1DM患者（有排斥反應，亦有自身免疫損傷），同種胰島移植1年后僅9﹪的受者不依賴胰島素（圖1），表明糖尿病的自身免疫因素對移植后胰島的功能存活有著極大的影響。因此，對胰島移植治療T1DM而言，只有在克服同種排斥反應的同時，控制自身免疫損傷，才能從根本上治愈疾病。

圖1 不同的糖尿病受者胰島移植后的胰島素不依賴率比較

令人遺憾的是，胰島移植后所使用的免疫抑制方案，不僅不能完全阻斷這種自身免疫損傷，而且與免疫抑制相關的副作用也比預計的要嚴重得多[1-3]。如在 Alberta 大學進行的65例胰島移植患者中[2]，4例需進行視網膜激光光凝治療或玻璃體切除術治療；5例由微量白蛋白尿發展到大量蛋白尿，需要聯合藥物降壓治療的比例由移植前的6﹪升高到42﹪，需要他汀類藥物治療的比例由移植前的23﹪升高到83﹪；部分患者因嚴重副作用而停用免疫抑制劑，這在其它臟器移植中是非常少見的。

既然T1DM的自身免疫損傷如此難以控制，而現行的免疫抑制方案副作用又如此之嚴重，那么我們能否通過誘導免疫耐受來解決這一難題呢？

近年來，一類具有主動調節免疫功能的CD4+T細胞亞群引起了醫學界廣泛的關注，這類T細胞首先在自身免疫性疾病的研究中被發現，統稱為調節性T細胞（regulatory T cell, Treg），其中CD4+、CD25+、Foxp3+Treg細胞被公認為具有顯著的免疫調節作用[5-7]。Treg可以分為天然性Treg（natural occurring regulatory T cell, nTreg）和誘生性的Treg（induced occurring regulatory T cell, iTreg），其發育及功能依賴于轉錄因子Foxp3的表達，Foxp3是Treg可能的特異性標記分子。初始( Naive ) T細胞可通過轉導Foxp3基因或在樹突狀細胞（dendritic cells,DC）和某些細胞因子如TGF-β的作用下轉化為Foxp3+T細胞，從而發揮與天然Treg相同的作用。Treg是自然狀態下機體維持自身免疫耐受的決定因素之一，其數量和功能異常均可能造成自身免疫性疾病的發生，如T1DM[8-9]。

非肥胖型糖尿病小鼠( non-obese diabetic, NOD ）能自然發生1型糖尿病，是目前研究T1DM的理想動物模型。小鼠通常于4～5周齡開始出現胰島炎，胰島β細胞進行性破壞，于 10～12 周齡時出現明顯糖尿病癥狀，至30周齡時雌性小鼠累計發病率可達到80﹪。正常情況下人和小鼠外周 CD4+CD25+Treg 占總CD4+T細胞的5﹪～10﹪，其數量和活性足以維持機體的正常自身免疫耐受[5]。但在NOD小鼠，CD4+CD25+Treg僅占T細胞總數的5﹪以下[10,11]，而在T1DM患者中該比率甚至低于2﹪[5]。因此，近年預防T1DM發生的一個熱點就是利用Treg來重建易感個體的自身免疫耐受，從而抑制T1DM的發生。

但是，只有胰島抗原特異性 Treg 才能對自身反應性T細胞發揮充分的抑制作用，非抗原特異性Treg也具有一定的抑制作用，但作用較弱且不具特異性。在NOD小鼠致病的眾多自身抗原中，谷氨酸脫羧酶 -65(GAD-65) 作為致病的關鍵自身抗原而日益引起關注[13-14]。在誘導生成 Treg 的過程中若加入GAD-65刺激，則可生成胰島特異性Treg。給 5 周齡前尚未發病的NOD小鼠輸注這種胰島特異性Treg，可以成功地抑制自身免疫對胰島細胞的攻擊，阻止其自發性糖尿病的發生[14-16]。這些證實，胰島特異性Treg在維持自身免疫耐受和控制自身免疫性糖尿病的過程中起著關鍵作用。

既然給尚未發病的NOD小鼠輸注Treg可以重建自身耐受并阻止胰島細胞的破壞，那么若在胰島移植治療已發生的糖尿病時聯合輸注胰島特異性Treg ，也應該可以保護移植的胰島。

除了在維持自身耐受中有著關鍵作用外，Treg 細胞在誘導移植耐受中也發揮著重要作用[17]。最典型的例子就是早期發現的“傳染性耐受”（infectious tolerance）現象[18-19]，即從已誘導出同種抗原特異性耐受的小鼠中分離出CD4+Treg細胞并過繼輸注于同系Naive小鼠，后者同樣獲得對同種移植物的穩定耐受，并具有供者抗原特異性。新近證實，輸注供者抗原特異性Treg可以促進供、受者間嵌合的形成，抑制小鼠同種皮膚移植和心臟移植強烈的急性和慢性排斥反應，獲得長期存活并產生耐受[20]。在肝臟移植和骨髓移植中[21-22]，輸注供者特異性Treg也可以明顯減輕排斥反應，誘導移植耐受。隨著研究的深入，越來越多的資料證實，Treg對同種反應性T細胞具有強烈的抑制作用，在移植耐受的誘導和維持中扮演十分重要的角色。而利用供者抗原特異性Treg誘導同種移植免疫耐受，已成為目前一種新的耐受誘導策略[17,19-22]。

因此，綜合上述研究進展，可以得出幾個基本結論：(1)胰島移植后同時面臨著兩種免疫攻擊，即同種排斥反應及自身免疫損傷，它們分別由同種反應性T細胞和自身反應性T細胞所介導；(2) Treg在誘導同種移植耐受和維持自身耐受中均起著關鍵作用；(3)對于胰島移植治療T1DM，若在體外首先誘導產生供者特異性Treg和胰島特異性Treg，在胰島移植的同時，共同輸注這兩種抗原特異性Treg，則理論上有可能既誘導產生同種移植耐受，也能抑制自身免疫性損傷。

關于Treg的具體作用機制尚有爭議[5]。Treg可以分泌一些抑制性細胞因子，如IL-10和TGF-β1，同時其膜表面表達傳遞抑制信號的CTLA4分子。因此，Treg可以通過分泌細胞因子和細胞接觸兩種方式起作用。如果Treg的作用依賴于細胞接觸，則其充分發揮免疫調節作用必須有一富集免疫細胞的場所。那么，這一場所是在移植物局部，還是在胸腺、脾臟等免疫器官？如果Treg的作用依賴于細胞因子，而細胞因子的作用又是抗原非特異性的，那么該如何解釋傳染性耐受具有明確的抗原特異性這一現象？這些問題都值得進一步的探討。

通過共移植胰島細胞和供者抗原特異性Treg，可以在誘導同種移植耐受的同時，兼顧原發病的發病機制，重建機體的自身免疫平衡，阻止原發病的自身免疫損傷，為治療自身免疫性糖尿病開拓了一種更為科學的耐受誘導方案。

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