На кафедре экспериментальной медицины CIRM под руководством профессора Юрия Захарова разработаны новые методы комбинированной иммунотерапии сахарного диабета 1 типа, где важную роль играют экзосомы.
At the Department of Experimental Medicine CIRM, under the leadership of Professor Yuri Zakharov, new methods of combined immunotherapy for type 1 diabetes mellitus have been developed, where exosomes play an important role.
СД1 представляет собой полигенное заболевание, при котором гены предрасположенности или генетические вариации вызывают риск заболевания, в первую очередь затрагивая область HLA на хромосоме 6 и несколько генов, специфичных для β-клеток. Патогенез СД1 характеризуется инфильтрацией островковых антиген-специфических Т-клеток и провоспалительных антиген-представляющих клеток (APC), а также сопутствующей потерей Treg-белка 3 forkhead box (Foxp3 + ). Развитие СД1 можно разделить условно на три большие этапа. На первой стадии скрытый аутоиммунный ответ на β-клетки предшествует клиническому началу СД1. АПК, такие как ДК и макрофаги, представляют аутоантигены, которые инициируют активацию Т-клеток, специфичных для β-клеток, главным образом CD4 + и CD8 + Т-клеток. Интерлейкин (IL)-12 вырабатывается для индукции генерации эффекторных Т-клеток CD4 + и CD8 + (Teffs), Th1 и Tc1, отмеченных экспрессией транскрипционного фактора T-bet и цитокинов, таких как интерферон (IFN)- γ и фактор некроза опухоли (TNF)-α. Аутореактивные Teffs затем мигрируют к островкам поджелудочной железы и вызывают разрушение β-клеток через перфорин и гранзим, путь лиганда Fas/FasL и TNFα-зависимый путь. Аутоиммунитет β-клеток запускается и сопровождается появлением AAb, нацеленных на β-клетки, против эндогенных антигенов. Гистологическое исследование островков показало уменьшение массы β-клеток и остаточных инсулинсодержащих островков, а также увеличение инфильтрации CD8 + , CD4 + и CD20 + Т-клеток у пациентов с СД1 в возрасте <7 лет. AAb, обычно наблюдаемые у пациентов с СД1, включают проинсулин (биосинтетический предшественник инсулина), СА-соединение проинсулина (С-пептид и соединение А-цепи проинсулина), декарбоксилазу глутаминовой кислоты (GAD) 65, тирозинфосфатазу IA-2 и IA-2β, цинк. транспортер 8 (ZnT8) и инсулин. Эти эпитопы могут индуцировать активацию CD4 + и CD8 + Т-клеток и разрушение β-клеток. Периферические Tregs (CD4 + , CD25 + и Foxp3 + Т-клетки) показали значительное снижение в группе детей с СД1. По мере того, как заболевание переходит на вторую стадию, люди страдают от разной степени потери β-клеток, которую можно обнаружить путем измерения уровня сывороточного С-пептида, побочного продукта синтеза инсулина. На первой и второй стадиях основной стратегией иммунотерапии СД1 является сохранение оставшейся массы β-клеток, а также подавление аутоиммунитета β-клеток. Назначение иммунодепрессантов детям с впервые выявленным СД1 может частично задержать процесс развития. Остаточные β-клетки все еще могут компенсаторно секретировать инсулин и поддерживать эугликемию.
При переходе заболевания на третью стадию масса β-клеток снижается на 70–90%. Остаточные β-клетки не способны синтезировать и секретировать достаточное количество инсулина, поэтому клинические проявления появляются постепенно. Следовательно, основная цель иммунотерапии на этом этапе — сохранить количество и функцию оставшихся β-клеток. Хотя CD4 + и CD8 + Т-клетки были идентифицированы как специфические эпитопы на β-клетках, трудно воздействовать на вызываемое ими аутоиммунное разрушение. Существуют значительные различия между инсулитом и разрушением β-клеток у пациентов с СД1. Например, хотя инсулит можно обнаружить в инсулинсодержащих островках у впервые диагностированных пациентов с СД1, он гораздо реже встречается в инсулиндефицитных островках. Примечательно, что у одного пациента с СД1 разные дольки островков, вероятно, демонстрировали разную степень инфильтрации и разрушения иммуноцитов. Кроме того, в инсулинсодержащих дольках обнаружена высокая экспрессия HLA-I и маркеров стресса эндоплазматического ретикулума (например, воспаления NLRP3). Имеющиеся данные указывают на то, что понимание того, как повысить частоту ответа на таргетную иммунотерапию у пациентов с СД1, является ключом к повышению эффективности и снижению нецелевых эффектов.
Целью иммунотерапии является предотвращение, задержка или даже обращение вспять развития СД1 путем ингибирования реактивных Т-клеток и/или индукции Т-клетками толерантности к антигенному эпитопу на β-клетках. Иммунотерапию СД1 можно разделить на неаутоантигенспецифические и аутоантигенспецифические вмешательства. Большинство иммунотерапевтических препаратов и цитокинов нацелены на Т-клетки, Трег-клетки, В-клетки и ДК, вызывая толерантность Т-клеток и регулируя аутоиммунный процесс.
Экзосомы играют роль не только в иммунной стимуляции, но и в иммунной толерантности, и они становятся альтернативным инструментом иммунотерапии СД1 для индукции и восстановления аутотолерантности. Текущие исследования показали, что экзосомы, полученные из стволовых клеток, обладают врожденным терапевтическим потенциалом и могут защищать β-клетки поджелудочной железы от аутоиммунной атаки, тем самым замедляя прогрессирование СД1. Экзосомы, выделенные из мезенхимальных стромальных клеток (МСК) менструальной крови, усиливали регенерацию β-клеток и секрецию инсулина через пути гомеобокса 1 поджелудочной железы и двенадцатиперстной кишки на модели СД1. Недавнее исследование показало, что у мышей с диабетом, индуцированным стрептозотоцином (STZ), получавших экзосомы, полученные из МСК, наблюдалось снижение уровня глюкозы в крови и повышение уровня инсулина в плазме, что указывает на активацию инсулин-продуцирующих β-клеток. Гистопатологическое исследование также продемонстрировало увеличение размера и количества β-клеток островков, а также уменьшение фиброза и воспаления островков. Примечательно, что некоторые исследователи отметили, что экзосомы могут использоваться в качестве альтернативы терапии стволовыми клетками, поскольку они безопаснее, быстрее, легче вводятся, более эффективны и имеют более длительный срок хранения и значительно менее высокую стоимость.
Экзосомы, полученные из МСК, также обладают иммуномодулирующим действием. Исследования in vitro показали, что экзосомы, полученные из МСК костного мозга (BMSC), ингибируют созревание ДК, снижают секрецию провоспалительного цитокина IL-12 и способствуют выработке противовоспалительного цитокина TGFβ, способствуя тем самым регуляции ДК. -индуцированные иммунные реакции. Эксперименты in vivo показали, что экзосомы, полученные из МСК жирового происхождения, оказывают защитное действие, путем увеличения количества Treg и их продуктов без изменения индекса пролиферации лимфоцитов.
Экзосомы облегчают осложнения диабета как при СД1, так и СД 2. Экзосомы, полученные из эндотелия головного мозга, улучшают когнитивную дисфункцию, путем улучшения церебральной сосудистой дисфункции и усиления нейрогенеза. Другое исследование показало, что экзосомы, полученные из жировых стволовых клеток, ингибируют активацию передачи сигналов MPC5 и mTOR, способствуя экспрессии миР-486, усиливая аутофагический поток и уменьшая повреждение подоцитов, тем самым улучшая симптомы диабетической нефропатии. Кроме того, экзосома, выделенная из мезенхимальных стволовых клеток пуповины человека, повышала экспрессию фактора роста эндотелия сосудов и TGFβ-1, способствуя регенерации грануляционной ткани и ангиогенезу, тем самым способствуя заживлению кожных ран. link.springer.com/article/10.1007/s40259-023-00594-6