血清IgE水平预示BioBreeding Gimap5-/-大鼠胰岛T淋巴细胞和巨噬细胞浸润的时序动态分析揭示1型糖尿病早期免疫机制

　　本研究针对1型糖尿病(T1D)早期免疫浸润机制不明的问题，通过定量分析BioBreeding Gimap5-/-大鼠模型，发现血清IgE升高与CD3+T淋巴细胞浸润及β细胞质量下降显著相关。全基因组测序(WGS)将风险区域精确定位至1.02 Mbp，提示Gimap4/Gimap5等基因在胰岛炎症中的关键作用，为T1D早期预警提供了新型生物标志物和干预靶点。

　　

在探索1型糖尿病（T1D）发病机制的长河中，科学家们一直试图揭示免疫系统是如何错误地攻击并摧毁胰腺中产生胰岛素的β细胞。BioBreeding（BB）大鼠自1978年被发现以来，就成为研究自发型糖尿病的重要动物模型。这些大鼠会发展出严重的胰岛炎症（insulitis），其特征是免疫细胞浸润并选择性破坏β细胞。然而，尽管经过数十年的研究，关于哪些免疫细胞最先到达胰岛、它们如何协调攻击以及是否存在可靠的早期生物标志物等问题，仍存在许多未解之谜。

尤其令人困惑的是，传统的自身抗体（如针对胰岛素、GAD65、IA-2和ZnT8的抗体）在人类T1D前期扮演着重要角色，但在某些BB大鼠模型中却几乎检测不到。这提示我们，可能存在一种不依赖于B细胞和自身抗体的致病机制，其中细胞免疫可能发挥着主导作用。近年来，研究人员发现，肥大细胞和嗜酸性粒细胞可能参与了炎症的启动过程，并且伴随着血清免疫球蛋白E（IgE）水平的升高。IgE在过敏反应中众所周知，但它在自身免疫性疾病（如T1D）中的作用却复杂且未被充分了解。

为了解决这些问题，一个国际研究团队利用先进的遗传学工具和定量成像技术，对一种新型的BB大鼠模型——携带Gimap5基因纯合突变（Gimap5^-/-）的糖尿病易感（DP）大鼠——进行了深入剖析。他们的研究成果发表在《Inflammation Research》上，揭示了血清IgE水平升高与胰岛内免疫细胞浸润顺序及β细胞丢失之间的动态关系，为理解T1D的早期发病机制提供了重要线索。

研究人员综合运用了多种技术方法：通过酶联免疫吸附测定（ELISA）动态监测血清免疫球蛋白（IgE、IgG、IgA、IgM）和嗜酸细胞活化趋化因子（Eotaxin）水平；利用HALO?人工智能平台对胰腺组织切片进行定量图像分析，精确计算胰岛内CD3⁺ T淋巴细胞和ED1⁺巨噬细胞的浸润密度及空间分布，并同时量化胰岛素和胰高血糖素阳性区域；通过流式细胞术分析外周血淋巴细胞亚群；采用全基因组测序（WGS）技术对糖尿病易感（DP）和抗性（DR）大鼠进行基因变异检测，以精细定位疾病相关基因座。

血清IgE升高是糖尿病前期的早期事件

研究发现，在血糖正常的sBBM Gimap5^-/- (Gimap5-DP)大鼠中，血清IgE水平随年龄增长而显著升高，这种升高早在糖尿病发生前20天就已开始。纵向监测显示，DP大鼠的IgE水平增长斜率显著高于DR对照组，表明IgE的快速上升与疾病进程密切相关。相反，其他免疫球蛋白如IgG、IgA和IgM的水平则未发生显著变化。

-

-/- (Gimap5-DP)大鼠的累积糖尿病发病率，显示发病无显著差异。'>

CD3⁺ T淋巴细胞先于巨噬细胞浸润胰岛

通过HALO?平台的空间分析发现，在糖尿病抵抗（DR）大鼠中，CD3⁺ T细胞更多地聚集在胰岛内部，而ED1⁺细胞（主要为巨噬细胞，可能包含部分树突状细胞）则主要分布于周围的外分泌组织中。在淋巴细胞的DP大鼠中，CD3⁺ T细胞在胰岛外围形成一个明显的密度高峰，但很少渗入胰岛核心；ED1⁺细胞则主要位于胰岛之外。到了糖尿病发病时，两种细胞都显示出大量浸润到胰岛内部的特点。

+ T细胞浸润的代表性图像。胰岛轮廓用绿色标出。B浸润免疫细胞空间分析示意图。C CD3⁺ T细胞（上图）和ED1⁺巨噬细胞（下图）在10μm分段中的细胞密度（细胞/mm2）量化。'>

IgE水平与β细胞质量呈负相关

定量分析显示，在DP大鼠中，血清IgE水平与胰岛素阳性胰腺组织重量（毫克）之间存在显著的负相关关系（r = -0.79, p = 0.019），即IgE越高，剩余的β细胞质量越少。混合效应模型证实，在控制了年龄和基因型后，IgE水平仍然是胰岛素阳性组织面积的显著预测因子。而胰高血糖素阳性细胞则未发现此种关联。

全基因组测序精确定位糖尿病风险区域

全基因组测序将胰岛炎症的风险区域缩小至4号染色体上1.02 Mbp的区段，该区域包含10个候选基因。通过比对DP和DR大鼠的序列，发现有3个基因存在高影响性的移码突变：Sspo、Gimap4和Gimap5。尤其是Gimap4和Gimap5，这两个GTP酶免疫相关核苷酸结合蛋白家族的成员，被推测为可能导致淋巴细胞减少和糖尿病发生的关键遗传因素。

缺乏传统胰岛自身抗体

与人类T1D不同，这些DP大鼠并未产生针对GAD65、IA-2或ZnT8的IgG型自身抗体，这突出了该模型的特点：β细胞的杀伤可能主要依赖于细胞免疫，而非体液免疫。

本研究通过精细的时序分析，揭示了血清IgE水平升高可作为BioBreeding Gimap5^-/-大鼠胰岛自身免疫的早期血清学生物标志物。它先于CD3⁺ T淋巴细胞的浸润和β细胞的丢失而发生。研究表明，在淋巴减少的背景下，T细胞可能是启动胰岛炎症的关键先驱细胞，而非巨噬细胞。全基因组测序不仅将致病风险区段精确缩小至1.02 Mbp，还强烈提示Gimap4和Gimap5基因是除MHC之外，调控T1D发生的关键遗传因素。

这些发现具有多重重要意义：首先，血清IgE或可作为一种新的、无创的早期预测指标，用于识别T1D的高危个体；其次，研究强调了T细胞在疾病初始阶段的核心作用，为开发针对T细胞的早期干预策略提供了方向；最后，Gimap4和Gimap5作为新的候选基因，为了解淋巴细胞稳态失调如何导致器官特异性自身免疫打开了新的窗口。这项研究不仅深化了对T1D发病机制的理解，也为未来开发新的治疗靶点奠定了坚实的基础。