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b细胞死亡的分子和免疫机制在1型糖尿病

像默罕默德*

动物学部、理学院、埃及开罗大学。

*通讯作者:
像默罕默德
动物学部门
理学院
开罗大学,12613
埃及吉萨金字塔
电子邮件: (电子邮件保护)

收到日期:15/06/2016;接受日期:10/08/2016;发表日期:16/08/2016

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文摘

T1DM的主要易感基因定位主要在HLA区域。除了HLA,许多基因,如人类胰岛素基因(INS),细胞毒性T-lymphocyte-associated蛋白4 (CTLA4)和PTPN22,也有助于T1DM的风险。T1DM的β-cell破坏的机制是复杂的。这种疾病的主要特征是淋巴细胞浸润或炎症胰岛细胞胰岛炎导致的破坏胰岛素生产β-cells。1型糖尿病的主要缺陷是自身抗原和免疫细胞的异常。本文概述了分子与免疫机制调解胰腺β-cells的破坏。

关键字

糖尿病、自身免疫性疾病、胰岛炎、β-cells HLA,自身抗原。

介绍

c最广泛的复杂的遗传疾病之一是1型糖尿病(T1DM),这通常是由于自身免疫破坏胰腺和结果的β-cells胰岛素不足(1]。T1DM的主要易感基因定位主要在HLA区域。除了HLA,许多基因,如人类胰岛素基因(INS),细胞毒性T-lymphocyte-associated蛋白4 (CTLA4)和PTPN22,也有助于T1DM的风险(2]。针对β-cell T1DM的特点是一个特定的适应性免疫抗原。T1DM的β-cell破坏的机制是复杂的,仍然不清楚。但是人们普遍认为,β-cell汽车抗原和免疫细胞参与自身免疫性疾病。这种疾病的主要特征是淋巴细胞浸润或炎症胰岛细胞称为“胰岛炎。“胰岛炎引起破坏的胰岛素生产β-cells,导致糖尿病(3]。本文概述了分子与免疫机制调解胰腺β-cells的破坏。

T1DM的分子机制

人类白细胞抗原(HLA)

p21 6号染色体上的HLA区域是一个关键的易感性位点对许多人类自身免疫性疾病,包括T1DM (图1)[4]。有两种组合的HLA基因是特别重要的。DR3-DQ2和DR4-DQ85]。基因型结合2易感性DR4-DQ8and DR3-DQ2贡献T1DM的风险最大,是最常见的儿童6]。此外,据估计HLA区域尤其是HLA二类DQB1基因编码和DRB1提供40:50% T1DM的家族聚集性7]。机制的HLA二类基因赋予易感性β-cells破坏通过结合肽可能来自胰岛素原,胰岛瘤-相关抗原2 (IA-2)、谷氨酸脱羧酶(GAD),和锌转运蛋白8 (ZnT8)抗原递呈细胞(apc) [8]。此外,其他地区HLA位点包括等位基因类我HLA-B, MHC类我链相关基因(云母)和第三类在T1DM易感性相关的基因已经被9]。

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图1:β-cell死亡的分子机制在1型糖尿病。

人类胰岛素基因(INS)

人类胰岛素(INS)基因位于染色体11 p15.5,由2 3外显子和内含子的9]。这些外显子编码信号肽,β-chain, c -肽,α-chain胰岛素分子(10]。不奇怪,突变可能导致胰岛素地区T1DM易感性(11]。串联重复序列(VNTRs)在INS基因起源于三种形式,类I, II和III等位基因(12]。有一个更高的阶级出现我和T1DM等位基因的个体,而保护T1DM与第三类等位基因(13]。在INS VNTRs基因的机制影响T1DM未知的风险。它已经表明,VNTRs可以调节胰岛素信使核糖核酸(mRNA)转录在胰腺和胸腺(2]。皮毛,它建立了这类我等位基因与更高的INS表达胰腺与第三类等位基因相比,但对比是真的在胸腺类我等位基因表达水平在2-3-fold低(14]。

细胞毒性t淋巴球抗原(CTLA-4)基因

CTLA-4基因位于染色体2 q33和编码co-stimulatory表面分子表达激活T细胞(15]。CTLA-4分子和CD28分子(co-stimulatory休息和激活T细胞表面的表达),扮演着一个重要的角色在T细胞抗原反应演示(16]。可渗透的研究证明,CTLA4可以增加T细胞的表达变化self-reactivity和可能导致开发T1DM [17]。已经证明这种分子的作用容易T1DM [17]。

蛋白质酪氨酸磷酸酶N22基因(PTPN22)

蛋白质酪氨酸磷酸酶N22基因(PTPN22)编码lymphoid-specific磷酸酶(LYP)正在考虑的一个重要装置T细胞激活(18]。LYP主要表达于T细胞和抑制T细胞受体中发挥了重要的作用(TCR)信号三脱磷酸化激酶在细胞信号通路2]。此外,LYP与Cterminal Src酪氨酸激酶(埋头)抑制T细胞激活19]。C1858T PTPN22多态性,被发现在不同的白人人口与T1DM [18]。

白介素2受体α链(IL2RA)

据报道,白介素2受体α(IL2RA)地区10号染色体上p15与T1DM [20.]。形成了三个基因参与信号- 2,IL2RA亚基是第一个被发现与T1DM [21]。这个基因编码的α-subunit IL2受体,同样被称为CD25,它是一个标记定义的调节性T细胞(22]。CD25负责绑定- 2和调节性T细胞的增殖作用。它已经建立,CD25的突变可能导致自身免疫的发展(2]。

小ubiquitin-like修饰符4 (SUMO4)

SUMO4 SUMO4蛋白质编码的基因位于6号染色体q25 [23]。SUMO4基因被发现参与免疫反应包括自身免疫和炎症通过NF-κB监管和热休克转录因子激活(24]。一个常见的单核苷酸多态性编码methionine-to缬氨酸在密码子替换55 (M55V)已被确定在SUMO4基因(25]。这种替代结果显著减少sumoylation容量和更高的NF -κB活动以及高分泌IL12B [26]。转录因子NF-κB有中央监管作用的免疫反应和参与自身免疫性糖尿病的发展27]。

统计

可渗透的研究发现多态性在转录STAT信号传感器和催化剂与T1DM[有关28]。STAT4激活外周血单核细胞表达细胞(PBMCs),树突状细胞(dc)和巨噬细胞炎症的网站(29日]。STAT4涉及il - 12和γIFN的信号,以及IL-23 IL-12-induced分化起着关键作用的T细胞(30.]。STAT4也可能参与生产的IL-17 Th17细胞,以回应IL-23 (Th17通路)30.]。

IFIH1

与HLA类II基因,它强烈影响发病的胰岛自身抗体,协会IFIH1基因仅限于后发展为糖尿病胰岛自身免疫的发展(31日]。IFIH1基因编码解旋酶C域1,调节刺激病毒RNA干扰素反应(32]。协会IFIH1多态性包括罕见变异T1DM已经明显的因为他们的链接到传染性病原体引起的炎症反应,包括肠道病毒(33]。

T1DM的免疫学机制

T1DM的自身抗原

主要的自身抗原与β-cell组件相关联,包括胰岛素、谷氨酸脱羧酶(GAD),胰岛细胞antigen-2n (IA-2)和锌转运蛋白8 (ZnT8) (图2)[34,35]。

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图2:免疫机制β-cell死亡1型糖尿病。

胰岛素

胰岛素是第一个抗原目标发现在糖尿病的早期发展(36]。胰岛素自身抗体被发现在50 - 70%的1型糖尿病的儿童体内,进行自身免疫过程的第一个信号(37]。多个国家的研究报道,胰岛素自身抗体(IAA)发挥重要作用在糖尿病的预测38]。之前的研究表示,转基因的表达小鼠胰岛素原二世在MHC II级基因抑制糖尿病的发展非肥胖糖尿病(NOD)小鼠(39]。此外,其他的实验表明,粘膜注射胰岛素阻止糖尿病的发病糖尿病的点头模型(40,41]。这些结果表明,胰岛素自身抗原T1DM的发展中起着重要的作用。

谷氨酸脱羧酶(GAD)

迦得的酶在神经传递中扮演重要的角色在中枢神经系统也在胰腺(发布42]。迦得存在于两个亚型,迦得迦得- 65和- 67,这是两个不同的基因和不同的产品大大只的氨基端区域(43]。先前的研究表示,血清从迦得T1DM患者被发现沉淀44]。只有迦得β-cells - 65表达的人类胰岛自身抗体的反应主要是同种型,和迦得- 67抗体加上小T1DM的检测45]。迦得的百分比- 65抗体被发现在70 - 75%的T1DM患者和健康人的1 - 2% (46]。

胰岛细胞抗原IA-2

IA-2 IA-2b有高度的同源性和位于分泌颗粒(44]。IA-2和IA-2b蛋白质酪氨酸磷酸酶家族的成员,被认为是主要的自身抗原T1DM [44]。可渗透的研究显示,大约65%的诊断T1DM患者自身抗体IA-2和35%至50%的1型糖尿病患者有IA-2b自身抗体47]。

锌转运蛋白8 (ZnT8)

ZnT8是胰岛β-cell分泌颗粒膜蛋白最近确认为一个T1DM的自体抗体抗原(48]。强烈β-cell具体与迦得和IA-2 [48]。透光试验代表,ZnT8受到自身抗体在60 - 80%的发作T1DM [35]。不像迦得和IA2, ZnT8高度β-cell具体,因此ZnT8抗体测量可能是有用的监测胰岛破坏(35]。

Islet-specific glucose-6-phosphatase催化subunit-related蛋白(内部网关路由选择协议)

内部网关路由选择协议是一个假定的酶,特别是表达胰岛,本地化的地方主要在胰岛素生产β-cells [49]。内部网关路由选择协议)被认为是自身免疫性1型糖尿病的一个主要自身抗原(50]。在人类T1DM内部网关路由选择协议的确切作用尚不清楚。T1DM的易感性位点IDDM7映射内部网关路由选择协议内的轨迹,表明内部网关路由选择协议的可能性是一种疾病易感性基因(51]。

胰十二指肠同源框蛋白1 (Pdx1)

Pdx1是一个关键的转录因子参与调节胰岛素基因表达,表达高水平的β-cells胰岛细胞(52]。Pdx1及其关键的角色在胰腺β细胞功能的开发和维护53),促进β细胞再生(54),预防胰腺β-细胞凋亡(55),重组non-pancreatic细胞变成胰岛素生产细胞(56]。

Chromogranin (ChgA)

ChgA人类胰腺癌细胞中高度表达,WE14肽的序列的人类形体是几乎相同的鼠标的形式(57]。此外,I-Ag7和人类hla dq等位基因之间的相似性与1型糖尿病有关(58)绑定和演示的肽表明WE14可能提出的MHC II级分子在人类易患1型糖尿病。这个想法是值得追求的。

免疫细胞

许多免疫细胞如T细胞、B细胞、NK细胞、装甲运兵车和其他先天免疫细胞参与胰岛β细胞的损伤,最终导致T1DM [49]。

CD8 + T细胞

CD8 + T细胞介导β-cellβ-cell杀伤性杀害是一个主要的机制(50]。关键因素导致β-cell死亡是细胞毒性CD8 +淋巴细胞分泌穿孔素,细胞因子IFN-c, TNF-a, IL-1b Fas-Fas-L交互和一氧化氮合成(51]。此外,在大多数T1DM的病人,有一个特定的CD8 + T细胞识别的缺陷HLA-E / Hsp60sp,伴随着失败的自我/ non-self-discrimination [52]。此外,其他研究显示,CD8 + T细胞在insulitic损伤被发现在老鼠和人类点头,和可以摧毁β-cells激活通过MHC类我表达胰腺β-cells [53]。

CD4 + T淋巴细胞

CD4 + T细胞可以分类为1型T辅助(Th1), Th2, Th17,调节性T细胞(T - reg)等根据其细胞因子的分泌。Th1细胞因子通常认为加剧,而从T1DM Th2细胞因子保护49]。然而,许多研究表明,Th1、Th2细胞因子似乎在推动合作β-islet-cell破坏,最终导致高血糖症(54]。Th17 T辅助细胞生产IL-17的子集。增加产量的IL-17外周血T细胞检测到在T1DM的孩子55]。

巨噬细胞

许多研究点头老鼠建立,CD4 + T细胞行为主要通过激活这些细胞(56),阻止他们进入小岛保护糖尿病(57]。在动物实验中,巨噬细胞可以发挥致病作用β-cells通过他们的促炎细胞因子的生产TNF-α和IL-1β58]。此外,要求巨噬细胞细胞毒性T细胞的激活,会破坏胰腺β-cells [59]。

树突细胞

树突状细胞(dc)是重要的抗原呈递细胞(apc)仪器T1DM的起始和延伸。观察T1DM患者建议失调在T细胞抗原反应表示DCs (3]。t - reg控制DCs中发挥重要作用,能够诱导的t - reg扩散在缺乏外源表达上调2抑制活动在体外(60]。细胞因子分泌DCs视为关键调解人T1DM的IFN-α和IFN-β都分泌大量的血浆树突细胞在自身免疫性疾病。干扰素的表达升高T1DM确诊患者的胰腺(61年]。il - 1还可以作用于T淋巴细胞调节(62年)IL - 1信号作用在β-细胞功能障碍和破坏通过NF-jB和mitogen-activated-protein -激酶通路,导致内质网和线粒体的压力,最终激活凋亡机制(62年]。

调节性T细胞亚群)

调节性T细胞(Treg细胞)发挥关键作用在控制T1DM的致病性自身免疫过程(63年]。亚群antigen-activated免疫反应的抑制自我和non-self-antigens [64年]。在T1DM的病人,说有细胞凋亡增加,因此,减少可行性和t - reg的函数65年]。此外,注入islet-specific Treg细胞可以反向建立糖尿病NOD小鼠(66年]。白介素2(2),一个促进Treg细胞生存和功能的细胞因子,在T1DM可能具有治疗能力(63年]。

自然杀伤细胞(NK)

NK细胞可能参与T1DM发作,鉴于他们杀死靶细胞的能力和与APC和T细胞。NK细胞的主要来源IFN-γ考虑,一个重要的促炎细胞因子(67年]。先前的研究显示减少发生T1DM患者NK细胞的激活受体的表达和降低表面NKp30 NKp46以及IFN-c mRNA水平较低和穿孔素在NK细胞的患者长期T1DM [68年]。此外,动物实验表明,扩散和激活NK细胞只发现前驱糖尿病的早期浸润[69年]。大多数胰腺癌点头小鼠的NK细胞成为hyporesponsive T1DM的后期阶段,所反映的细胞因子分泌的减少,减少能力布满针对特定抗体激活受体(70年]。

总结

在这次审查中,我们总结了当前分子与免疫机制参与开发的1型糖尿病。在分子机制有助于T1DM的风险,HLA基因,人类胰岛素基因(INS),细胞毒性T-lymphocyte-associated蛋白4 (CTLA4)和PTPN22。免疫机制贡献β-cells死亡,自身抗原包括胰岛素、谷氨酸脱羧酶(GAD),胰岛细胞antigen-2n (IA-2)和锌转运蛋白8 (ZnT8)。另外,许多免疫细胞如T细胞、B细胞、NK细胞、装甲运兵车和其他先天免疫细胞参与胰岛β细胞的损伤,最终导致T1DM。

引用

全球技术峰会