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。
关键词
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。
图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
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。