GLP1-E2疗法延缓晚期糖尿病前期NOD小鼠的自身免疫性糖尿病,并增强低剂量抗CD3疗法的疾病保护作用

GLP1-E2 therapy delays autoimmune diabetes in late-stage prediabetic NOD mice and potentiates low-dose anti-CD3 therapy for enhanced disease protection

作者信息Laure Degroote, Jędrzej Chrzanowski, Pierre Lemaitre, Amber Wouters, Stephanie Bourgeois, Annelore Van Mulders, Julie Pierreux, Sophie Coenen, Lien Willems, Gunter Leuckx, Marijke Viaene, Marc Packbier, Jonathan D Douros, Bin Yang, Yves Heremans, Chantal Mathieu, Willem Staels, Conny Gysemans, Nico De Leu
PMID42149241
发布时间2026-08
DOI10.1007/s00125-026-06750-1

实验完整度

文献包含动物疾病模型(晚期前驱糖尿病NOD小鼠)以及空间转录组学、免疫染色、流式细胞术、代谢监测等多个独立的证据层级,并明确包含功能验证(治疗效果评估)和机制验证(转录组学和蛋白水平验证)。

主要模型

晚期前驱糖尿病雌性NOD小鼠 NODscid小鼠

重点核对

分组:12周龄正常血糖NOD小鼠分为未治疗组、aCD3组(n=43)、GLP1-E2组(n=33)、联合组(n=41)及未治疗对照组(n=44) aCD3给药:2.5 µg/天,静脉注射,连续5天(D0-D4) GLP1-E2给药:100 nmol kg−1 day−1,皮下注射,从12周龄至30周龄(共18周) 糖尿病定义:非空腹血糖≥11.1 mmol/l连续两天 统计分析:Kaplan-Meier曲线采用Gehan-Breslow-Wilcoxon检验,BH校正;空间转录组学数据采用ssGSEA和ANOVA

摘要

目的/假说:抗CD3单克隆抗体(aCD3)通过调节自身免疫活性,延缓高危个体向3期1型糖尿病的进展。然而,应答仍然多变且短暂,治疗仅提供间接的β细胞保护。我们研究了胰高血糖素样肽-1-17β-雌二醇偶联物(GLP1-E2),一种靶向β细胞的融合化合物,能否增强短程低剂量aCD3疗程在NOD小鼠中预防自身免疫性糖尿病的作用。我们假设同时靶向免疫失调和β细胞脆弱性将提供互补且可能协同的益处,从而比任一单药治疗产生更持久的保护。方法:将晚期糖尿病前期的雌性NOD小鼠随机分为四组:未治疗对照组、aCD3单药治疗组、GLP1-E2单药治疗组和联合治疗组。aCD3以2.5 µg/天静脉注射,连续5天,而GLP1-E2以100 nmol kg−1 day−1皮下注射,持续18周。对小鼠进行纵向监测以评估糖尿病发病。通过空间转录组学和免疫染色分析胰腺,以评估免疫浸润、β细胞完整性和分子通路改变。结果:在30周龄时,未治疗对照组的糖尿病发病率为77%,aCD3单药治疗组为66%,GLP1-E2单药治疗组为61%。联合治疗显著降低糖尿病发病率至38%(p≤0.001),并延迟疾病发作6周,在治疗停止后持续保护5周。GLP1-E2单药治疗减少胰岛免疫细胞浸润的程度与aCD3单药及联合治疗相似,且不影响外周淋巴细胞计数。空间转录组学显示,在疾病进展过程中,与β细胞应激(Hspa5, Eif2ak3, Xbp1, Ddit3)、去分化(Cd81)、“非允许”基因(Oat, Igfbp4)、抗原呈递(H2-K1, H2-Q6, H2-Ab1, H2-Eb1)和炎症(Cxcl10, Cxcl9, Ccl5)相关的基因应答增加。这些过程被单药和联合治疗减弱,其中aCD3主要恢复β细胞身份,GLP1-E2减少β细胞应激和免疫原性。对17周龄治疗小鼠的CD81和TUNEL染色显示,其水平与12周龄正常血糖NOD小鼠相当,而在17周龄未治疗小鼠中则增加。这种减少的β细胞去分化和死亡与改善的β细胞保护以及26.5周时β细胞质量的更好保留相关,与初发(糖尿病)小鼠相比。结论/解释:低剂量aCD3或GLP1-E2单药治疗延缓了雌性NOD小鼠的糖尿病发病并保留了β细胞质量,而联合治疗提供了显著更优的保护。同时靶向免疫失调和β细胞脆弱性突显了联合治疗在1型糖尿病中增强和延长免疫治疗功效的潜力。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
研究探究同时靶向免疫失调(通过低剂量aCD3)和β细胞脆性(通过GLP1-E2)是否能在自身免疫性糖尿病中提供比单药治疗更优越的保护。
核心机制
GLP1-E2通过激活雌激素信号通路,减轻β细胞内质网应激和炎症,抑制去分化和免疫原性,从而增强β细胞存活和身份维持;aCD3通过免疫调节(T细胞耗竭,Treg比例增加)和促进β细胞身份恢复,二者协同打破β细胞应激与自身免疫之间的恶性循环。
主要证据
在晚期前驱糖尿病雌性NOD小鼠中的随机对照试验显示,联合治疗显著降低30周龄糖尿病发病率至38%(p≤0.001),中位发病时间未达;空间转录组学(Visium)显示GLP1-E2降低应激相关基因(Hspa5等)和免疫原性基因表达,aCD3恢复成熟β细胞身份基因;免疫荧光证实联合治疗降低CD81阳性去分化β细胞和TUNEL阳性凋亡,而Ki67增殖无变化。
研究意义
该研究首次证明同时靶向免疫和β细胞途径的联合策略在预防自身免疫性糖尿病方面具有潜力,为开发延缓或预防1型糖尿病的新疗法提供了临床前框架。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

动物模型与分组治疗

评估单药或联合治疗对糖尿病发病率和发病时间的影响。

使用12周龄晚期前驱糖尿病雌性NOD小鼠,随机分为四组:未治疗、aCD3单药、GLP1-E2单药、联合治疗。aCD3静脉注射连续5天,GLP1-E2皮下注射18周,纵向监测血糖和体重。

2

代谢监测和糖尿病评估

确定治疗对血糖稳态和糖尿病发病进程的影响。

每周测量体重和非空腹血糖;定期进行IPGTT;记录糖尿病发病。

3

外周免疫细胞分析

评估aCD3对循环免疫细胞的影响。

在治疗前和治疗第4天收集外周血,进行血细胞计数和流式细胞术分析T细胞亚群。

4

胰腺组织学与β细胞质量分析

评估治疗对胰岛炎症和β细胞质量的影响。

对胰腺切片进行H&E染色和胰岛素免疫组化,进行胰岛炎评分和胰岛素体积定量。

5

空间转录组学分析

解析治疗对β细胞转录状态和分子通路的影响。

使用10x Genomics Visium平台对胰腺组织进行空间转录组分析,聚焦无胰岛炎胰岛,进行ssGSEA和基因表达差异分析。

6

β细胞身份、凋亡和增殖的免疫荧光评估

验证空间转录组学发现,评估β细胞去分化、凋亡和增殖。

对胰腺切片进行CD81(去分化标志)、TUNEL(凋亡)和Ki67(增殖)免疫荧光染色,定量阳性细胞比例。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
NOD/ShiLtJ小鼠Charles Riverstrain code: 001976
NODscid小鼠Charles Riverstrain code: 249809
抗CD3抗体(克隆145-2C11)BioXcell--
GLP1-E2偶联物Novo Nordisk--
Vet abc Plus+血液分析仪Scil Animal Care Company--
L/D Blue活力染料InvitrogenL23105
CD45 BUV395抗体BD Biosciences564279
CD3 BUV508抗体eBioscience368-0032-82
CD8 Spark Violet 538抗体BioLegend155020
CD4 APC-Cy5.5抗体eBioscience14-0041-82
FoxP3 APC抗体eBioscience17-5773-82
Sony ID7000光谱流式细胞分析仪Sony Biotechnology--
10x Genomics Visium平台10x Genomics--
Leica TP1020组织脱水机Leica Biosystems--
Aperio GT450玻片扫描仪Leica Biosystems--
奥林巴斯BX61显微镜Olympus--
FlowJo软件FlowJo--
Fiji软件----
GraphPad Prism软件GraphPad Software--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型与分组
雌性NOD小鼠(品系代码001976)、NODscid对照(品系代码249809),年龄、体重、饲养条件,分组及样本量(未治疗44、aCD3 43、GLP1-E2 33、联合41),干预方案(aCD3剂量和方案、GLP1-E2剂量和周期)
阅读提示:Methods: Animals, Treatment, metabolic follow-up and experimental endpoints; Figure 1 legend
给药与剂量
aCD3剂量(2.5 µg/天)、给药途径(静脉注射)、给药天数(5天,D0-D4)及GLP1-E2剂量(100 nmol/kg/天)、给药途径(皮下注射)、给药周期(12-30周龄)
阅读提示:Methods: Treatment, metabolic follow-up and experimental endpoints
疗效评估指标
糖尿病定义(非空腹血糖≥11.1 mmol/l连续两天)、监测频率(每周)、IPGTT频率(每4-5周)及终点(人道终点或实验终点)
阅读提示:Methods: Treatment, metabolic follow-up and experimental endpoints
免疫细胞分析
外周血采集时间点(治疗前和末次aCD3后3小时)、流式抗体组合、样本处理及数据分析流程
阅读提示:Methods: Haematology and spectral flow cytometry analysis
胰岛病理组织学分析
胰腺组织处理(固定、包埋、切片厚度5 µm)、胰岛炎评分标准(0-4级)、β细胞质量评估方法(总胰岛素体积)
阅读提示:Methods: Tissue collection, Insulitis grading, Immunostaining; Figure 3 legend
空间转录组学
Visium处理流程(去石蜡化、染色、解码交联)、分析流程(质量控制、集成、批量校正、空间域定义)、胰岛信息注释及无免疫浸润胰岛的选择
阅读提示:Methods: Spatial transcriptomics; ESM Methods
统计方法
Kaplan-Meier曲线统计检验(Gehan-Breslow-Wilcoxon)及多重比较校正(BH-FDR)、空间转录组数据统计(ssGSEA)、免疫荧光数据统计(one-way ANOVA,Tukey's post hoc)、显著性阈值p≤0.05
阅读提示:Methods: Statistics