Аутоантитела при сахарном диабете - smoking gun?

Июль 06, 2024

Аутоантитела при сахарном диабете - smoking gun?

Сахарный диабет 1 типа это заболевание, которое объединяет аутоиммунный (95%) и идиопатический (5%) варианты гибели β-клеток поджелудочной железы (ПЖ) с абсолютным дефицитом инсулина, различаемые по факту обнаружения или отсутствия аутоантител. В зависимости от степени и скорости деструкции β-клеток можно выделить три подтипа диабета.

При фульминантой форме аутоантитела обнаруживаются очень редко.

А при острой и медленно прогрессирующей формах (латентный диабет взрослых, LADA) - обнаружение аутоантител помогает в дифференциальной диагностике с диабетом II типа.

Лабораторные тесты на наличие антител могут также использоваться в случаях, когда необходимо определить риск развития диабета у сиблингов больных или у детей от родителей, страдающих диабетом I типа.
В любом случае антитела к антигенам β-клеток заслуживают внимания, учитывая их практическую ценность .

Однако закономерен вопрос, является ли выработка антител причиной иммунного воспаления или только свидетелем драмы?

Короткий ответ на этот вопрос: (пока) их рассматривают как свидетелей.

Считают, что в основе развития аутоиммунного диабета типа лежит реакция гиперчувствительности IV типа (Delayed-Type Hypersensitivity), которая не зависит от антител.

Иммунный ответ при этом опосредован цитотоксичными Т-лимфоцитами CD8 + и цитотоксинами CD4 + лимфоцитов, работающими в связке с макрофагами и поддерживающими воспалительный процесс. Подробнее о распознавании клетками своих - чужих здесь.

Возможно дальнейшие исследования прояснят роль аутоиммунных антител при DM 1. Но пока будем считать, что они образуются в результате гибели β-клеток с выходом во внеклеточное пространство цитозольных белков, которые являются мишенью для последующей иммунной реакции.
К сожалению, запомнить конкретные антитела даже в общем виде довольно сложно.

Пробежимся по списку известных аутоантител.

Скорее всего максимум, что осталось в памяти, так это антитела к инсулину и к ГАД-у (GAD-y).

Попробуем запомнить их ещё раз путём построения логических связей. Поставим себя на место β-клетки и представим, какие задачи нам предстоит решить при производстве инсулина и некоторых сигнальных молекул?

Коротко описать процесс можно как: синтезировать большую сложную молекулу, компактно упаковать её. И, когда будет подан сигнал, выкатить упакованное во внешнюю среду.

β-cell-flow-metabolism

Первую задачу решает эндоплазматический ретикулюм (ЭПР). В нем синтезируется пре-проинсулин, от которого далее отрезается сигнальный пептид, превращая пре-проинсулин в про-инсулин.

Далее наступает черёд незаменимого помошника ЭПР, аппарата Гольджи, в котором молекула проинсулина в полном и переносном смысле допиливается с получением инсулина и С-пептида. Следущим этапом будет отшнуровка вакуолей, с упакованными в них пептидами.

Вакуоли, расположенные ближе к ядру, наполнены незрелым инсулином, т.е находящимся в неагрегированной форме.

Но мы экономная клетка, да и места у нас лишнего нет, поэтому хочется сгруппировать и компактно уложить драгоценный продукт.

А для этого потребуются ионы цинка Zn ( β-клетки содержат необычайно большие запасы цинка, по сравнению с другими клетками организма ).

На поверхности мембраны вакуоли удобно располагается транспортёр цинка (ZnT8), с помощью которого молекулы Zn проникают в просвет вакуоли и участвуют в формировании кристаллических гексамерных агрегатов инсулина. Результатом является "зрелая" форма инсулина, которая образует плотное ядро гранулы. В гранулах также находятся С-пептид и амилин.

Теперь нужен сигнал 💥, который запустит механизм экзоцитоза, при котором инсулин и С-пептид в аликвотных количествах выведутся во внеклеточное пространство.

Триггеры экзоцитоза гранул с инсулином

Как известно, основная функция инсулина связана с утилизацией глюкозы. Логично предположить, что увеличение в плазме крови глюкозы запустит целый каскад реакций в β-клетке.

Глюкоза проникает в β-клетку через свой канал GLUT2 и перерабатывается в цикле Кребса, увеличивая концентрацию внутриклеточной АТФ.

АТФ чувствительные калиевые каналы (K+) улавливают это увеличение и закрываются. Соответствующее увеличение внутриклеточного К+ приводит к деполяризации мембраны.

В ответ на это просыпаются потенциал-зависимые Са 2+ каналы, и кальций оказывается в клетке. Именно он считается ключевым игроком, который запускает процесс движения гранул со зрелым инсулином к поверхностной мембране и слиянию с ней.       
Таким образом начинка гранулы (инсулин, С-пептид и амилин) оказывается за пределами β-клетки.

Другими сигналами к экзоциотозу гранул с инсулином являются некоторые аминокислоты (лейцин и аргинин), также стимуляция блуждающего нерва.

β-клетка как многоликая фабрика

Кроме инсулина β-клетка может также синтезировть некоторые нейротрансмиттеры и другие сигнальные молекулы, упакованные в synaptic-like микровезикулах (SLMVs).

Этим занимается в частности находящаяся там декарбоксилаза глутаминовой кислоты. Её иначе называют GAD-65, т.к. масса энзима составляет 65 kDa. Этот протеин GAD-65 катализирует превращение глютамата (возбуждающего нейротрансмиттера) в тормозящий нейротрансмиттер ГАМК (γ-гамма-амино-маслянную кислоту, GABA). В этом превращении участвует активная форма Вит В6 в роли ко-фактора.

Зачем островковым клеткам нужно синтезировать GABA?

Считается, что GABA нужна как аутокринный регулятор высовобждения гормонов из клеток ПЖ. Подобный процесс наблюдается в некоторых нейроэндокринных тканях ЦНС и гонадах.

Настало время обозначить на схеме β-клетки антитела к её компонентам

Обозначим некоторые из них красным крестиком X

Бросается в глаза, что большинство аутоантител направлено против протеинов секреторных гранул, особенно их много к антигенам гранул со зрелым инсулином.

DM1 islet-antibodies

Антитела к декарбоксилазе (её изоформе GAD-65, анти-GAD-65) 1990 г

Чем старше больной, тем больше вероятность, что будут обнаружены антитела к GAD-65. Этот вид антител особенно характерен для диабета LADA. В этом случае он является не только превалирующим, но и самым долгоживущим, так как он обнаруживается в больных и через 10 лет от дебюта заболевания.

Эти антитела иногда обнаруживают в случае фульминантного течения сахарного диабета.

У человека с генетической предрасположенностью к DM 1 типа (или LADA) и без признаков диабета наличие антител к GAD-65 указывает на увеличение риска его развития в 20 раз в течение 10 лет.

Эти антитела не являются специфическими для диабета. Они могут встречаться при некоторых редких неврологических заболеваниях. Их клиническая картина (мышечные спазмы, судороги синдром, "Синдром скованного человека") основана на том, что в определённых областях мозга баланс нейротрансмиттеров смещён в сторону возбуждающего глютамата. При этом уровень антител к GAD превышают таковые при сахарном диабете в 100 - 500 раз.

Вообще, антитела к GAD-65 встречаются у прим 1 % здоровых людей в популяции.

Антитела к транспортёру цинка (Zn transporter 8, ZnT8A) 2007 г

Антиген для этих антител расположен в мембране секреторной гранулы. Цинк требуется на многих этапах синтеза и высвобождения инсулина, в частности для кристаллизации инсулина на конечном этапе своего созревания. 
В противоположность к антителам к GAD-65, антитела к ZnT8 высокоспецифичны по отношению к β-клеткам, поэтому их наличие могут дополнить картину GAD 65 + позитивных пациентов.

Антитела к транспортёру цинка образуются сравнительно поздно с момента начала разрушения β-клеток и выявляются не всегда. А если выделяются, то  часто вместе с другими антителами.

Их наличие более характерно для LADA диабета, иногда  они могут быть единственными аутоантителами. 

Вообще наличие этих антител возможно предскажет быстрое приближение манифестации диабета и его более агрессивное течение.

Уровень антител к транспортёру цинка часто быстро снижается после манифестации заболевания.

Тестирование на ZnT8A используется после трансплантации ПЖ для оценки риска отторжения.

Аутоантитела к инсулину (IAA) 1983 г

Аутоантитела к инсулину являются специфичным маркёром повреждения β-клеток, так как в организме только они вырабатывают инсулин. Эти антитела больше характерны для детей с повышенным риском DM 1 типа, а у взрослых они выявяются очень редко. IAA появляются рано и к моменту диагноза присутствуют в высокой концентрации. После дебюта диабета их уровень снижается.

У больных с диагнозом DM 1 типа и начатой терапии инсулином могут появляться антитела к экзогенно вводимому инсулину. Поэтому тестирование после начала лечения инсулином практически не имеет смысла. Тест также не рекомендуются к определению при диагностике сахарного диабета у взрослых.

Антитела Ig G к протеинам островковых клеток (ICA) 1974 г

Определяются с помощью иммунофлюоресценции и , в отличии от тестов на антитела к GAD-65 и IA-2, требуют продвинутого уровеня лаборатории и достаточного опыта для оценки результата

Аутоантигены обнаруживаются в мембране секреторной гранулы и в других компартаментах β-клеток. Они вероятно участвуют в созревании инсулина в грануле.

Это частая находка при дебюте DM 1 типа у детей. Однако эти антитела могут выявляться и при других аутоиммунных заболеваниях (Болезнь Аддисона, тиреоидите Хашимото и др), а соответственно не подходят в качестве первого теста при оценке риска развития заболевания у родственников первой линии родства. В этом случае рекомендуется сначала тестировать кровь на наличие антител к GAD65 и IA-2, а у детей ещё и на антитела к инсулину, и только потом на ICA.

После манифестации заболевания концентрация этих антител снижается, а через полгода может уже и не определяться.

В общей популяции эти антитела могут выявляться в 0.5% случаев, и только в небольшом проценте у этих людей разовьётся DM 1 типа.

Аутоантитела к тирозинфосфатазе (IA-2, tyrosine phosphatase‐related molecules‐2, protein tyrosine phosphatase-like protein (PTP)) 1994 г 

IA-2 относится к семейству тирозиновых фосфатаз. Это большой трансмембранный гликопротеин, находящийся в мембране везикулы с инсулином.

Предполагают, что этот протеин регулирует процесс экзоциотоза инсулиновых гранул и рост β-клеток.

Антитела к нему появляются задолго до заболевания, выявляются чаще у детей и являются маркёром более агрессивного иммунного процесса. На момент клинического диагноза DM 1 типа эти аутоантитела присутствуют в 60% случаев. Их наличие у родствеников больного повышает риск развития заболевания.

Добавим несколько общих замечаний об аутоантителах

HLA генотип определяет экспрессию аутоантител и вид аутоантител, образующихся у больного.

Некоторые антитела специфичны для повреждения β-клеток поджелудочной железы ( IAA и ZnT8A), а некоторые - нет (анти-GAD-65).

Многие аутоантитела можно обнаружить в организме задолго до нарушения толерантности к глюкозе и/или клинических проявлений заболевания. Одни возникают очень рано, другие - на более поздних стадиях.

У детей и взрослых палитра аутоантител и частота их встречаемости различаются.

У детей часто раньше всех появляются антитела к инсулину (IAA). К моменту клинических проявлений DM 1 типа антитела часто обнаруживают в комбинации.

У взрослых с LADA очень рано появляются анти-GAD-65 и к моменту диагноза их выявление приближается к 100%. Примерно так же часто к началу развития гипергликемии у них выявляются антитела ICA. Реже IA-2, в этом случае практически всегда вместе с анти-GAD-65 Значительно реже обнаруживают антитела к транспортёру цинака (Zinc transporter 8), но иногда они являются единственными антителами, позволяющими поставить диагноз диабета LADA. В отличии от детей, антитела против инсулина, являющихся специфическим маркёром DM 1 , не особо актуальны в случае скрининга LADA.

Наблюдаются различия и в динамике изменения их концентрации после поcтановки диагноза. Чаще всего концентрация антител снижается вплоть до уровня, который не определяем лабораториями. Однако антитела к GAD-65  определяются и после 10 лет заболевания.

Трудно сказать, как эта динамика образования АТ отражает этапы деструкции β-клеток. Более важным фактором является наличие в плазме более одного антитела у человека без признаков гипергликемии. Обычно это свидетельствует о значительно повышенном риске развится диабета. Особенно это касается родственников 1 линии родства с больным. Например, наличие двух аутоантител к GAD65 и IA2 у сиблинга повышает риск диабета до 60-70% в ближайшие пять лет, а обнаружение трёх аутоантител приближает его к 100%.

Вообще, оценка риска развития сахарного диабета у детей, чьи родители болеют диабетом, является отдельной темой. Однако, было выявлено, что болезнь отца повышает риск диабета у детей несколько больше (4-7 %), чем диабет у матери ( 2-4 %). Риск развития DM 1 типа у сиблинга больного около 3-6%. У монозиготного близнеца от 35% до 50 %.

В данном обзоре упомянуты лишь те антитела, которые чаще используются в клинике. В процессе изучения другие аутоантитела: Heat shock protein 60, антитела к GLUT2, Tetraspanin-7 и другие.

Заключительное слово

Диагноз сахарного диабета типа 1 ставится на основе значений глюкозы в крови и результата теста гликозилированного гемоглобина HbA1C. Определение антител играет при этом вспомогательную роль.

Вероятнее всего они не являются причиной аутоиммунного поражения β-клеток, а её следствием.

Аутоантитела при DM 1 типа и диабете LADA помогают подтвердить диагноз и отделить от других видов и форм диабета. Причём определение антител должно выполняться во возможности как можно раньше от момента диагноза, так как уровень большинства антител далее снижается.

Скрининг родственников первой линии родства не носит решающий вклад в раннее выявление людей с высоким риском развитися DM 1 типа в общей популяции, так как существенная часть заболевших не имеет семейной отягощённости.

Наличие более одного антитела у человека с нормальной или нарушенной толерантностью к глюкозе, но при отсутствии симптомов диабета, указывает на быстрое приближение манифестации заболевания и более агрессивное течение.

Учитывая, что клинические картины LADA и DM 2 типа часто на момент диагноза неотличимы, то определение антител может стать решающим. Анти-GAD-65 являются наиболее частыми аутоантителами при LADA, но когда их нет, то вторым шагом целесообразно определить другие антитела (ZnT8A и IA-2).

В будущем возможно появятся более специфичные тесты, которые помогут выделить группу больных для тагетной иммунной терапии.



Комментарии : 1