免疫细胞在糖尿病性外周动脉疾病中的作用及中药单体干预的研究进展
doi: 10.3969/j.issn.1007-6948.2025.02.029
牛文晶1,2 , 王刚1,2 , 王军1,2 , 刘振斌1,2 , 李梦虎1,2 , 徐阳1,2 , 郭燕玲1,2 , 唐佳琦1,2 , 蒋宜彪1,2
1. 天津中医药大学第一附属医院(天津 300381 )
2. 国家中医针灸临床医学研究中心(天津 300381 )
基金项目: 国家自然科学基金项目(81973854) ; 区域协调发展主题案例项目(ZT-231006331) ; 院级拓新课题(2023012)
摘要
糖尿病性外周动脉疾病(T2DM-PAD)是糖尿病常见的大血管并发症之一,以下肢动脉硬化闭塞症最为多见。最新观点认为T2DM-PAD是高糖下靶向动脉壁的免疫相关性疾病。免疫细胞是免疫反应的主要参与者,其引发的动脉硬化斑块核心不断扩大是T2DM-PAD的病理基础。但目前关于T2DM与PAD的联合报道较少,免疫细胞在其中的作用尚不明确。本文就免疫细胞与T2DM-PAD的相关性及中药单体的干预作用做一综述,以期为疾病的免疫治疗提供参考。
2 型糖尿病(type2 diabetes mellitus,T2DM)发病率逐年上升,相关的外周动脉病变(periphqeral vascular disease,PAD)也逐渐引起重视,且以下肢动脉硬化闭塞症为多[1]。目前认为T2DM与PAD同时诊断具有负面协同效应[2-3]。T2DM-PAD的中心病理机制是高糖与动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)相互作用,导致动脉管腔狭窄或闭塞,而这一过程与免疫细胞失常相关[4]。高糖高脂环境下白细胞介素家族、趋化因子、促炎因子、黏附分子等分泌增加,造成免疫细胞应激,机体过度炎症损伤、内皮细胞障碍、免疫应答异常,使得外周血管斑块核心扩大。本文梳理了固有免疫细胞、适应免疫细胞与T2DM-PAD的相关性(图1),并总结中药单体的干预作用,以期为疾病免疫治疗及研究提供参考。
1免疫细胞在糖尿病性外周动脉疾病中的作用
1 固有免疫细胞与T2DM-PAD
1.1 单核细胞(monocytes,MO)与巨噬细胞(macrophage,Mø)
MO、Mø参与固有免疫应答,在免疫炎症控制、升级及组织修复等生物活动中发挥重要作用。组织中的MO可在数小时内分化为具有特殊功能的炎症Mø,并通过趋化因子、吞噬和抗原呈递等放大局部免疫反应[5]
T2DM-PAD涉及糖代谢、脂代谢紊乱,由此引发过度炎症及内皮损伤,这一过程与MO、Mø的生物活动关系密切。据报道血糖失控可上调循环MO水平,募集更多的MO在动脉壁累积,内皮素-1(Endothelin 1)、e-选择素(E-selectin)、细胞间黏附分子1(ICAM-1)等表达上调,增强了对内皮细胞的黏附作用,导致内皮功能障碍;且低密度脂蛋白-血小板复合物激活MO并放大炎症,加速了T2DM血管并发症的进展[6]。有研究表明,与非T2DM患者相比,T2DM患者组织中被CD68标记的Mø含量增加,斑块病变坏死核心扩大,增加了AS负担[7]。其原因可能是Mø数量增多加速了早期脂肪条纹病变中糖胺聚糖的积累、低密度脂蛋白异常糖基化修饰、Mø脂质负荷过大等,促使形成泡沫细胞,加速AS进展[8-9]。故单核细胞、巨噬细胞在T2DM-PAD疾病进展中担任重要角色,这一观点为临床治疗及靶向免疫药物研发提供了参考。
1.2 中性粒细胞(neutrophils,NE)
NE是一种髓系白细胞,在人体循环白细胞中占50%~70%,NE是宿主防御的第一道防线,执行细菌、真菌及其他病原体刺激后的免疫应答[10]。与T2DM相关的高糖状态会改变NE的行为和功能。持续高糖下,葡萄糖转运体-1(GLUT-1)高表达,提高了NE的糖酵解代谢速率,导致活性氧(ROS)过量累积,激活DNA损伤修复机制,诱导中性粒细胞胞外陷阱(NETs)发生,募集更多免疫细胞到该部位,发出炎症持续增强信号,这一过程增加了AS的发生风险[11]。值得注意的是,血糖水平控制更好的患者暴露于短暂性间歇性高血糖(TIH)[12],也可导致血浆S100A8/A9(最早发现的NE中具有免疫原性的蛋白)水平升高,使得NE维持在永久活跃状态[13]。一项横断面研究发现,T2DM-PAD患者中性粒细胞/高密度脂蛋白比率(NHR)、单核细胞/高密度脂蛋白比率(MHR)水平较高,且与临床严重程度独立相关[14],这对T2DM-PAD疾病进展有一定的预测价值。
1.3 自然杀伤细胞(natural killer cell,NK)
根据CD16和CD56差异表达,NK细胞分为两个亚组,产生差异效应功能。未成熟的NK细胞亚群中CD56高表达而CD16低表达,这类NK细胞具有炎症或免疫调节特性,产生一系列与CD4+ T辅助细胞亚群相当的细胞因子。而成熟NK细胞亚群中CD56低表达而CD16高表达,具有高细胞毒性,与病毒感染细胞的清除有关[15]
NK可在硬化斑块的脂质核和纤维帽附近聚集,活化后识别细胞表面受体进行“锁定”,通过胞吐作用释放穿孔素,插入靶细胞的胞膜,导致穿孔,使颗粒酶进入细胞内,诱发凋亡[16]。另,NK与T2DM-PAD的炎症反应相关:肥胖时内脏脂肪组织中NK被过度活化,晚期糖基化终末产物(AGEs)可与活化的NK表面受体结合,进一步释放IL-6、肿瘤坏死因子(TNF)-α及γ-干扰素(Interferon-γ,IFN-γ)等因子,强化促炎环境,加重T2DM血管病变[17]。此外,在外界机械刺激下,NK激活JNK、ERK通路及整合素信号等炎症信号,重塑肌动蛋白细胞骨架,并发出微管组织中心极化信号,影响NK细胞在靶部位的积累[18]。故NK细胞的毒性及炎症调节特性,使其成为新一代免疫疗法独特的“现成”候选者。NK杀伤靶细胞、机械传导等机制为NK免疫调节在T2DM-PAD中的研究提供了思路。
2 适应免疫细胞与T2DM-PAD
2.1 T细胞
T细胞识别抗原提呈细胞呈现的相关抗原,分化为CD4+或CD8+等不同亚群,CD4+T细胞可进一步分化为Th1、Th2、Th17等细胞。T细胞在炎症反应、血管生成等多个表型中扮演重要角色,是AS的关键驱动因素和修饰因子,参与斑块起始、进展、消退和最终破裂[19]
T细胞不同亚群在斑块病变区域积累,促炎因子分泌增加[20]。其中CD4+T细胞激活受到钙黏蛋白-11(CDH11)调控,CDH11缺失导致细胞表面主要组织相容性复合体II类分子(MHCII)表达上调,协调激活CD4+T细胞,增加辅助T细胞群,释放AS相关的炎症强化信号,加快动脉病变进程[21-22]。此外,诱导性T细胞共刺激因子(ICOSL)是一种在活化T细胞中表达的二聚体蛋白,ICOSL及其受体ICOSL在高糖和AGEs刺激下上调,引起炎症反应和血管内皮功能障碍[23]。同时,T细胞亚群CD8+可调节内皮血管新生,可通过识别自身抗原被激活,分泌血管内皮生长因子(VEGF)等,促进血管再生[24]
2.2 B淋巴细胞
目前已被鉴定的B细胞亚群可分为B1型、B2型及调节性B细胞(Bregs)。B1型和Breg细胞通过产生天然免疫球蛋白(IgM)、抗炎因子IL-10抑制炎症,Breg细胞还可抑制T淋巴细胞介导的过度炎症[25]。而多数B2型细胞通过产生炎症细胞因子和免疫球蛋白G(IgG),促进T细胞炎症反应。
B细胞具有促AS和抗AS的双重特性,T2DM患者胰岛β细胞功能缺陷,引发B细胞数量及功能异常,其中亚群决定了对动脉壁的影响。B淋巴细胞刺激因子(BAFF)及其驱动产生的IL-17可升高糖化血红蛋白(HbAlc)[26]。在AS中,B细胞免疫调节受到高同型半胱氨酸血症(HHcy)的影响,HHcy模型小鼠可诱导炎症细胞浸润,B细胞在抗原呈递过程中起了主导作用,并加重动脉斑块的形成;且HHcy增加B细胞中丙酮酸激酶M2(PKM2)的表达,上调MHC II,参与B细胞介导的CD4+T细胞激活[27]。另外,正性共刺激分子ICOS与其配体(ICOS-L)、肿瘤坏死因子受体超家族成员4(OX40)及其配体(OX40L)、CD40蛋白及其配体(CD40L)是T细胞、B细胞活化的协同刺激信号[28],这一结论提示T2DM-PAD可能存在T细胞、B细胞免疫稳态失衡。
2.3 树突状细胞(dendritic cells,DCs)
DCs是体内专职的抗原提呈细胞,调节炎症和组织修复。基于其转录编程、功能和发育的差异将DC细胞分为多个亚群,主要包括经典树突状细胞(cDC)和浆细胞样树突状细胞(pDC),cDC又分为1型树突状细胞(cDC1)、2型树突状细胞(cDC2)[29]
cDC对于AS的疾病发展、糖尿病脂肪组织代谢具有重要调节作用,涉及调节脂质摄取,细胞增生和抗原呈递、抗炎细胞因子或趋化因子分泌等[30]。在T2DM小鼠模型中,cDC主要积聚在脂肪组织的间质血管部分并不断积累,激活初始T细胞并引起辅助T细胞Th17/Th1表达;cDC耗竭显著降低了糖尿病小鼠脂肪组织中促炎因子TNF-α、IL-6的产生,减少慢性炎症[31]。近年来,DCs机械转导维持炎症成为研究的新兴领域。DCs可能通过介导YAP/TAZ上调激活Hippo信号通路,将来自组织刚度的细胞外物理信号转化为细胞反应[32];同时物理力改变细胞质膜的张力,导致DC中机械敏感离子通道打开,细胞外Ca2+离子进入,激活蛋白激酶C(PKC)/丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)途径或钙调磷酸酶/NF-κb途径,从而增强炎症反应[33-34]
综上,DCs在T2DM-PAD中的作用涉及炎症启动、脂代谢重塑、机械转导增强炎症信号等,提示DCs免疫调控治疗T2DM-PAD是重要研究方向。
3 中药单体调控免疫细胞治疗T2DM-PAD
3.1 黄芪甲苷
它是一种四环三萜皂苷,主要来源于中药黄芪,可抗炎、抗氧化,调控NE、Mø的生物活动[35]。AS-IV可下调NE表面的整合素CD11b/CD18及其受体ICAM-1表达;阻断NE中Toll样受体4(TLR4)的激活,下调LPS诱导的趋化因子受体CXCR2表达,减少NE向损伤感染部位的迁移;下调IL-1β、TNF-α等炎症因子水平缓解巨噬细胞炎症反应,从而减少糖尿病及其并发症造成的机体损伤[36]
3.2 牡丹酚
它是一种酚类化合物,主要来源于牡丹皮、徐长卿等中药[37],可上调SOCS1蛋白表达,调控Mø的炎症反应;还可改善内皮细胞黏附功能;抑制NE浸润,下调ROS和NE脱颗粒水平,减少NETs形成,发挥抗AS的作用[38]
3.3 葛根素
它是异黄酮类衍生物,主要来源于中药葛根的提取物,抑制炎症因子iNOS、C反应蛋白的表达,缓解巨噬细胞炎症[39],激活(ERK)5/KLF2信号减少动脉粥样硬化病变[40]
3.4 姜黄素
它是一种从姜黄根茎中提取色素,可抗炎、抗氧化[41]。姜黄醇提物可显著降低T2DM患者的HbA1C水平和其他代谢参数[42];腹腔注射姜黄素脂质体缓解了糖尿病大鼠氧化损伤[43];含有姜黄素的新型敷料可减轻炎症,缓解高糖引发的血管功能障碍,促进糖尿病大鼠溃疡愈合[44]
3.5 丹参酮IIA
它是一种二萜醌类化合物,来自丹参[45]。TanII.A可抑制糖尿病AS模型大鼠动脉平滑肌细胞凋亡;通过抑制TLR4/NF-κB炎症信号通路,调控TLR4及NF-κB mRNA表达,有效降低炎症因子水平[46]
3.6 黄芩素
BE主要提取于唇形科植物高黄芩的根部,属于黄酮类化合物,具有抗炎、抗氧化、抗AS的作用[47]。BE可抑制与内皮一氧化氮合酶(eNOS)相关氧化应激,抑制人血管内皮细胞中凝集素样氧化LDL受体1(LOX-1)蛋白的表达,缓解机体氧化损伤;缓解血管紧张素II/氧化低密度脂蛋白引发的炎症,减缓AS进展,展现出对动脉粥样硬化的治疗潜力[48]
4 小结
免疫稳态失衡是导致T2DM-PAD的重要原因。免疫细胞通过调控炎症反应、免疫应答、内皮功能等发挥作用。探讨T2DM-PAD的免疫相关机制并进行干预,或能成为免疫治疗的热点问题。中医药具有调控免疫细胞治疗T2DM-PAD的巨大潜力,目前单体的研究已逐渐引起重视,但中药复方的探讨仍待加强。
1免疫细胞在糖尿病性外周动脉疾病中的作用
Hingorani A, LaMuraglia GM, Henke P,et al. The management of diabetic foot:a clinical practice guideline by the society for vascular surgery in collaboration with the American podiatric medical association and the society for vascular medicine[J]. J Vasc Surg,2016,63(2):3S-21S.
Viigimaa M, Sachinidis A, Toumpourleka M,et al. Macrovascular complications of type 2 diabetes mellitus[J]. Curr Vasc Pharmacol,2020,18(2):110-116.
Barnes JA, Eid MA, Creager MA,et al. Epidemiology and risk of amputation in patients with diabetes mellitus and peripheral artery disease[J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol,2020,40(8):1808-1817.
Xue C, Chen K, Gao Z,et al. Common mechanisms underlying diabetic vascular complications:focus on the interaction of metabolic disorders,immuno-inflammation,and endothelial dysfunction[J]. Cell Commun Signal,2023,21(1):298.
Locati M, Curtale G, Mantovani A. Diversity,mechanisms,and significance of macrophage plasticity[J]. Annu Rev Pathol,2020,15:123-147.
Hossain U, Das AK, Ghosh S,et al. An overview on the role of bioactive α-glucosidase inhibitors in ameliorating diabetic complications[J]. Food Chem Toxicol,2020,145:111738.
Fabris E, Berta B, Roleder T,et al. Thin-cap fibroatheroma rather than any lipid plaques increases the risk of cardiovascular events in diabetic patients:insights from the COMBINE OCT-FFR trial[J]. Circ Cardiovasc Interv,2022,15(5):e011728.
Nedosugova LV, Markina YV, Bochkareva LA,et al. Inflammatory mechanisms of diabetes and its vascular complications[J]. Biomedicines,2022,10(5):1168.
Castaño D, Rattanasopa C, Monteiro-Cardoso VF,et al. Lipid efflux mechanisms,relation to disease and potential therapeutic aspects[J]. Adv Drug Deliv Rev,2020,159:54-93.
Liew PX, Kubes P. The neutrophil’s role during health and disease[J]. Physiol Rev,2019,99(2):1223-1248.
Johnson J, Jaggers RM, Gopalkrishna S,et al. Oxidative stress in neutrophils:implications for diabetic cardiovascular complications[J]. Antioxid Redox Signal,2022,36(10/11/12):652-666.
Flynn MC, Kraakman MJ, Tikellis C,et al. Transient intermittent hyperglycemia accelerates atherosclerosis by promoting myelopoiesis[J]. Circ Res,2020,127(7):877-892.
Sreejit G, Abdel Latif A, Murphy AJ,et al. Emerging roles of neutrophil-borne S100A8/A9 in cardiovascular inflammation[J]. Pharmacol Res,2020,161:105212.
Song Y, Zhao Y, Shu Y,et al. Combination model of neutrophil to high-density lipoprotein ratio and system inflammation response index is more valuable for predicting peripheral arterial disease in type 2 diabetic patients:a cross-sectional study[J]. Front Endocrinol(Lausanne),2023,14:1100453.
Kucuksezer UC, Aktas Cetin E, Esen F,et al. The role of natural killer cells in autoimmune diseases[J]. Front Immunol,2021,12:622306.
欧阳思雨, 李靓, 刘尚铭, 等. 自然杀伤细胞和自然杀伤T细胞在动脉粥样硬化形成中的作用[J]. 生理科学进展,2019,50(3):189-194.
van Weel V, Toes RE, Seghers L,et al. Natural killer cells and CD4+ T-cells modulate collateral artery development[J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol,2007,27(11):2310-2318.
Wong DCP, Ding JL. The mechanobiology of NK cells-‘Forcing NK to Sense’target cells[J]. Biochim Biophys Acta BBA Rev Cancer,2023,1878(2):188860.
Narasimhan PB, Marcovecchio P, Hamers AAJ,et al. Nonclassical monocytes in health and disease[J]. Annu Rev Immunol,2019,37:439-456.
Ożańska A, Szymczak D, Rybka J. Pattern of human monocyte subpopulations in health and disease[J]. Scand J Immunol,2020,92(1):e12883.
Kneuer JM, Grajek IA, Winkler M,et al. Novel long noncoding RNAHEAT4Affects monocyte subtypes,reducing inflammation and promoting vascular healing[J]. Circulation,2024,150(14):1101-1120.
Johnson CL, Riley L, Bersi M,et al. Impaired macrophage trafficking and increased helper T-cell recruitment with loss of cadherin-11 in atherosclerotic immune response[J]. Am J Physiol Heart Circ Physiol,2021,321(4): H756-H769.
Zhang HY, Ruan LB, Li Y,et al. ICOS/ICOSL upregulation mediates inflammatory response and endothelial dysfunction in type 2 diabetes mellitus[J]. Eur Rev Med Pharmacol Sci,2018,22(24):8898-8908.
Liang C, Yang KY, Chan VW,et al. CD8+ T-cell plasticity regulates vascular regeneration in type-2 diabetes[J]. Theranostics,2020,10(9):4217-4232.
付林, 杨杨, 张同存.2型糖尿病免疫发病机制研究进展[J]. 中国糖尿病杂志,2021,29(5):393-396.
叶国娟, 金国玺, 裴晓艳, 等.2型糖尿病患者血清B细胞激活因子、IL-17表达水平及其临床意义[J]. 牡丹江医学院学报,2020,41(2):94-97.
Ma XL, Deng JC, Han LL,et al. Single-cell RNA sequencing reveals B cell-T cell interactions in vascular adventitia of hyperhomocysteinemia-accelerated atherosclerosis[J]. Protein Cell,2022,13(7):540-547.
林媛媛, 黄雪梅, 邹欣婷, 等. 正性共刺激分子ICOS/ICOSL、OX40/OX40L对老年2型糖尿病免疫炎症的调节作用[J]. 中国老年学杂志,2020,40(11):2280-2283.
Zhao YF, Zhang J, Zhang WJ,et al. A myriad of roles of dendritic cells in atherosclerosis[J]. Clin Exp Immunol,2021,206(1):12-27.
Subramanian M, Tabas I. Dendritic cells in atherosclerosis[J]. Semin Immunopathol,2014,36(1):93-102.
Qiu TY, Li M, Tanner MA,et al. Depletion of dendritic cells in perivascular adipose tissue improves arterial relaxation responses in type 2 diabetic mice[J]. Metabolism,2018,85:76-89.
Lee M, Du H, Winer DA,et al. Mechanosensing in macrophages and dendritic cells in steady-state and disease[J]. Front Cell Dev Biol,2022,10:1044729.
Michalick L, Kuebler WM. TRPV4-a missing link between mechanosensation and immunity[J]. Front Immunol,2020,11:413.
Song MS, Nam JH, Noh KE,et al. Dendritic cell-based immunotherapy:the importance of dendritic cell migration[J]. J Immunol Res,2024,2024:7827246.
Liang Y, Chen B, Liang D,et al. Pharmacological effects of astragaloside IV:a review[J]. Molecules,2023,28(16):6118.
Zhang Y, Yuan Y, Zhang J,et al. Astragaloside IV supplementation attenuates cognitive impairment by inhibiting neuroinflammation and oxidative stress in type 2 diabetic mice[J]. Front Aging Neurosci,2022,14:1004557.
He RJ, Li J, Huang YL,et al. Structural characterization and assessment of anti-inflammatory and anti-tyrosinase activities of polyphenols from Melastoma normale[J]. Molecules,2021,26(13):3913.
Yu W, Ilyas I, Aktar N,et al. A review on therapeutical potential of paeonol in atherosclerosis[J]. Front Pharmacol,2022,13:950337.
Zhou H, Li X, Shang Y,et al. Radical scavenging activity of puerarin:a theoretical study[J]. Antioxidants(Basel),2019,8(12): E590.
Jiang ZL, Cui XN, Qu PR,et al. Roles and mechanisms of puerarin on cardiovascular disease:a review[J]. Biomed Pharmacother,2022,147:112655.
Sami DG, Abdellatif A, Azzazy HME. Turmeric/oregano formulations for treatment of diabetic ulcer wounds[J]. Drug Dev Ind Pharm,2020,46(10):1613-1621.
Kaushik S, Masand N, Iyer MR,et al. Preclinical to clinical profile of Curcuma longa as antidiabetic therapeutics[J]. Curr Top Med Chem,2023,23(24):2267-2276.
Pathomwichaiwat T, Jinatongthai P, Prommasut N,et al. Effects of turmeric(Curcuma longa)supplementation on glucose metabolism in diabetes mellitus and metabolic syndrome:an umbrella review and updated meta-analysis[J]. PLoS One,2023,18(7):e0288997.
Bozkurt O, Kocaadam-Bozkurt B, Yildiran H. Effects of curcumin,a bioactive component of turmeric,on type 2 diabetes mellitus and its complications:an updated review[J]. Food Funct,2022,13(23):11999-12010.
符杰, 邓红艳, 李玉凯, 等. 丹参酮ⅡA抑制糖尿病动脉粥样硬化大鼠动脉平滑肌细胞凋亡及机制[J]. 中南医学科学杂志,2023,51(1):37-40.
Chen LD, He WJ, Peng B,et al. Sodium Tanshinone IIA sulfonate improves post-ischemic angiogenesis in hyperglycemia[J]. Biochem Biophys Res Commun,2019,520(3):580-585.
Zhang X, Qin Y, Ruan W,et al. Targeting inflammation-associated AMPK//Mfn-2/MAPKs signaling pathways by baicalein exerts anti-atherosclerotic action[J]. Phytother Res,2021,35(8):4442-4455.
Froldi G, Ragazzi E. Selected plant-derived polyphenols as potential therapeutic agents for peripheral artery disease:molecular mechanisms,efficacy and safety[J]. Molecules,2022,27(20):7110.

用微信扫一扫

用微信扫一扫