CC BY
177
Молекулярно-генетические, иммунологические основы и перспективы профилактики сахарного диабета у детей
К.м.н. Е.В. ТИТОВИЧ
Molecular-genetic, immunological bases and prophylaxis of diabetes mellitus in children
E.V. TITOVICH
ФГУ Эндокринологический научный центр Минздравсоцразвития Российской Федерации, Москва
В течение 40 лет, с тех пор как стала известна аутоиммунная природа сахарного диабета 1-го типа (СД1), продолжаются исследования по совершенствованию методов прогнозирования и разработке, эффективных и безопасных методов профилактики этого заболевания. Однако до настоящего времени остается не до конца разрешенным ряд проблем, связанных с патогенезом развития данного заболевания. Большинство случаев СД1 (около 85%) развивается спорадически без отягощенного семейного анамнеза. Соответственно родственники I степени родства составляют лишь 15% от всех случаев заболевания. Риск развития СД1, рассчитанный сотрудниками детского отделения, в российской популяции, относительно небольшой и составляет 0,2%. Риск заболевания зависит от многих факторов: от количества больных и здоровых родственников, возраста манифестации диабета у членов семьи, возраста обследуемого. На основании проведенных молекулярно-генетических исследований у 599 больных СД1 детей и подростков выделены предрасполагающие и протекторные гаплотипы в отношении развития СД1 в российской популяции. На основании молекулярно-генетических, иммунологических исследований в семьях больных выделены группы риска по развитию заболевания, за которыми ведется динамическое наблюдение. Таким образом, оценка риска развития СД1 на основе определения молекулярно-генетических и мониторинга иммунологических маркеров является первым этапом в разработке профилактических мероприятий, направленных на отсрочку или предотвращение развития заболевания.
Ключевые слова: сахарный диабет 1-го типа, HLA 2-го класса, предрасполагающие и протекторные гаплотипы, аутоанти-тела к в-клеткам, программы профилактики.
Since the autoimmune nature of type 1 diabetes mellitus came to become known some 40 years ago, continuous investigations have been carried out in an attempt to improve approaches to prognostication of this disease and develop new safe and efficacious methods for its prevention. For all that, many aspects of diabetes pathogenesis still remain far from clear. In most cases (roughly 85%), type 1 diabetes mellitus (DM1) develops sporadically in the absence of a relevant familial or hereditary history of this condition. Accordingly, the first-degree relatives account for only 15% of all DM1 patients. The risk of development of DM1 in the Russian population estimated by the researchers of the Children' Department, Endocrinological Research Centre, is relatively low (0.2%). It depends on many factors, such as the number of ill and healthy relatives, the chronological age of a given patient and the age of onset of clinical manifestations in his (her) relatives. Type 1 diabetes-predisposing and protective haplotypes were identified in the Russian population based on the results of molecular-genetic studies involving 599 children and adolescents with DM1. These and immunological data were used to distinguish between risk groups in the families of diabetic patients and the rationale was proposed for the dynamic follow-up of these subjects. It is concluded that estimation of the risk of type 1 diabetes mellitus based on the results of molecular-genetic studies and monitoring immunological markers constitutes the first step in the elaboration of preventive measures designed to prevent or delay the development of the disease.
Key words: type 1 diabetes mellitus, class 2 HLA, diabetes-predisposing and protective haplotypes, anti-beta-cell autoantibodies, prophylactic programs for type 1 diabetes mellitus.
Некоторые аспекты патогенеза и прогнозирования СД 1-го типа
На протяжении последних десятилетий и врачей, и пациентов волнует один и тот же вопрос: «Когда же можно будет со 100% вероятностью прогнозировать развитие сахарного диабета 1-го типа и излечивать его?».
В течение 40 лет, с тех пор как была доказана аутоиммунная природа заболевания, продолжаются исследования по совершенствованию методов прогнозирования и разработке эффективных и безопасных методов профилактики СД 1-го типа (СД1) [1, 2]. Большой популярностью пользуется модель патогенеза СД1 Джорджа Айзенбарта, суть
которой состоит в следующем: у человека, родившегося с генетической предрасположенностью, при встрече с провоцирующим фактором окружающей среды возникают иммунологические нарушения в р-клетках — инсулит, проявляющийся появлением аутореактивных Т-клеток и аутоантител, с постепенным разрушением р-клеток, снижением инсу-линовой секреции и развитием СД1, когда уже погибают 90% и-клеток (рис. 1).
До настоящего времени ряд проблем, связанных с патогенезом развития заболевания, остается не до конца разрешенным [3].
Во-первых, в какой стадии запуска аутоиммунного процесса генетические факторы преобладают
© Е.В. Титович, 2011
e-mail: [email protected]
Факторы окружающей среды
IDDM1 IDDM2
IDDM12 (CTLA-4) PTPN22
Генетическая
предрасположенность
Иммунологические нарушения: — Активированные Т-лимфоциты, цитокины —Аутоантитела к ß-кпеткам (ICA, IAA, GAD, IA-2)
Снижение первой фазы инсулиновой секреции
Нарушение толерантности к глюкозе
Mark A. Atkinson, Е. Eisenbarth
Рис. 1. Патогенез развития СД1.
над факторами окружающей среды? Так, заболеваемость СД1 различается в зависимости от популяции (например, в Финляндии заболеваемость СД1 у детей — 42 на 100 тыс. детского населения, в России — 11, а в странах Юго-Восточной Азии — менее 3), что не является доказательством вклада факторов окружающей среды [4, 5].
В настоящее время известно множество факторов, участвующих в развитии патологического процесса: раннее введение в кормление грудного ребенка смесей на основе коровьего молока; короткий период грудного вскармливания; влияние вирусов, инфекций; «гигиеническая гипотеза»; а также улучшение медицинской помощи, приводящее к снижению заболеваемости простудными заболеваниями и, как следствие, к большей подверженности развитию аутоиммунных нарушений; влияние стрессов; употребление продуктов, содержащих нитрозомоче-вину. Другой проблемой является выявление генетических маркеров, предрасполагающих к развитию заболевания. Известно более 20 генетических локу-сов, отвечающих за развитие СД1, но вклад каждого до конца не определен [3, 6].
Остаются и другие не до конца решенные вопросы. Например, что является естественным течением СД1? Все ли новорожденные имеют 100% Р-клеток при рождении? Снижение массы р-клеток при развитии заболевания происходит линейно или скачкообразно, возможна ли их регенерация? Как взаимодействуют генетические факторы и факторы окружающей среды? Действительно ли манифестация СД1 происходит тогда, когда осталось лишь 5—10% р-клеточной массы [7, 8]?
В настоящее время схема патогенеза СД претерпела ряд существенных изменений. Известно, что примерно до 50% семейных случаев СД обусловлено генами ИЬЛ-2 класса. Наибольший вклад среди всех остальных вносят гены инсулина, гены СТЬЛ-4 (играет основную роль в механизме ответа Т-клеток на презентацию антигена, кодирует костимулирую-
щую молекулу, экспрессирующуюся на поверхности активизированного Т-лимфоцита), РТРК-22 (кодирует тирозиновую фосфатазу Т-лимфоцитов, которая является внутриклеточным белком, специфичным для клеток иммунной системы и одним из негативных регуляторов иммунной системы), выполняющие ключевую роль в координации иммунного ответа и др. [6]. Генетические факторы участвуют в развитии СД не только в процессе аутоиммунной индукции, а весь период до возникновения заболевания. При этом происходит взаимное влияние предрасполагающих и резистентных генов к развитию СД1. Факторы окружающей среды оказывают свое действие от самого рождения до начала заболевания, причем важно количественное и качественное воздействие ряда факторов. Разрушение р-клеток происходит волнообразно и зависит от активности инсулита и способности р-клеток к регенерации [3, 4, 9]. При этом маркерами инсулита являются не только аутоантитела к р-клеткам, но и Т-регуляторные клетки (рис. 2).
Отсюда возникает дилемма в прогнозировании и лечении: когда методы прогнозирования обладают высокой точностью (на поздних доклинических стадиях), к сожалению, профилактические мероприятия оказываются малоэффективными. И наоборот, когда превентивная терапия с большой вероятностью могла бы предотвратить развитие заболевания (на ранних доклинических стадиях), мы не имеем точных маркеров прогнозирования СД1 [3].
Заболеваемость зависит от частоты СД в популяции. Большинство случаев СД1 (около 85%, по данным литературы) развивается спорадически без отягощенного семейного анамнеза [10]. Соответственно родственники I степени родства составляют лишь 15% от всех случаев СД1. Риск развития СД1, рассчитанный сотрудниками детского отделения, в российской популяции относительно небольшой и составляет 0,2%. Эмпирическим путем получены риски развития СД для членов се-
Высокая эффективность превентивной терапии
Высокая эффективность методов прогнозирования
Низкая эффективность превентивной терапии
Низкая эффективность методов прогнозирования
Mailt A Atkinson, Е. Eisenbarth
Рис. 2. Дилемма прогнозирования и профилактики СД1.
70—90% Сниженная первая фаза инсулиновой секреции (DTP-1 — Diabetes Prevention Tria11)
40—70% ICA, CADA, IAA, IA2+HLA (DiMe — Childhood Diabetes in Finland)
18—50% Предрасполагающие HLA-гаплотипы (ENDIT—The European Nicotinamide Diabetes Intervention Trial)
16—18% HLA идентичные сибсы
6,5% Братья, сестры больных СД1 (возр. маниф. СД у пробанда 0—20 лет)
5% Средний риск для родственников I степени родства больных СД1
1,6% Братья, сестры больных СД1 (возр. маниф. ОД у пробанда 20—40 лет)
0,2% Популяционный риск
Рис. 3. Индивидуальные риски развития СД1.
мей, имеющих больных СД1. Максимальный риск имеют родственники I степени родства больных СД1: братья, сестры, дети, родители. В среднем он составляет 5%. При этом риск заболевания зависит от многих факторов: от количества больных и здоровых родственников, возраста манифестации диабета у членов семьи, возраста обследуемого. При манифестации СД в возрасте до 20 лет частота его возникновения составляет 6,4% для братьев и сестер, а при манифестации от 20 до 40 лет — всего 1,6%. Но если здоровый ребенок полностью HLA-идентичен с больным, то риск заболеть составляет 16—18% [11, 12].
Сами по себе предрасполагающие ^А-гаплотипы, по данным литературы, дают от 18 до 50% генетической предрасположенности к СД1, при
появлении положительных аутоантител этот риск повышается до 40—70%. При развитии сниженной инсулиновой секреции риск заболевания составляет 70—90% в течение 10-летнего периода наблюдения [13, 14] (рис. 3).
Кроме того, риск СД увеличивается с количеством пораженных родственников. Так, при наличии СД у одного родителя риск равен 4%, а при наличии у 2 родителей — увеличивается до 30%. Известно, что риск заболевания выше для детей от отцов с СД (3,6—8,5% против 1,1—3,6% от матерей) [11,1 2]. Интересные популяционные данные были получены в Финляндии в зависимости от пола родителя, пола ребенка и возраста манифестации СД1 у родителя [15]. Так, чем раньше развивался диабет у отцов, тем был выше риск заболевания для ребенка — 12%. При возникновении заболевания у матери в возрасте до 10 лет риск заболеть был выше для сына (7%), чем для дочери (3%) (рис. 4). Этот факт не может быть объяснен половыми различиями в заболеваемости мужчин и женщин, поскольку их не существует. Установлено, что чем сильнее генетический компонент, тем раньше установлен диагноз, тем выше риск для родственников I степени родства. Эти различия могут отражаться на гетерогенности передачи признака СД1 в зависимости от возраста постановки диагноза. Также известно, что протяженные области ряда хромосом, а иногда и целые хромосомы, унаследованные от родителя определенного пола, бывают инактивиро-ваны, т.е. гены в эти областях не экспрессируются (геномный импринтинг). Таким образом, экспрессия генов, несущих только предрасполагающие аллели на одной из парных хромосом, или напротив, инактивация генов, несущих предохраняющие аллели, может приводить к более высокой частоте
Возраст начала СД1:
У матери до 10 лет
У матери до 10 лет | | 2,7 девочки
У матери 0—39 лет I42
—
У отца 20—39 лет | 3,8
Уотца 15—19 лет
Уотца 10—14лет
У отца 5—9 лет
У отца 0—4 года
По данным Diabetes V.59, January 2010
Рис. 4. Риск развития СД1 у детей от больных родителей.
СД у потомков больных отцов по сравнению с матерями. Дети от матерей с СД1 более защищены от заболевания, так как, возможно, гомеостаз матери оказывает защитный эффект на будущее потомство за счет передачи иммунологической толерантности к аутоантигенам против р-клеток плодов. При этом мальчики в силу непонятных причин остаются более уязвимыми.
В настоящее время выделяют следующие этапы первичной профилактики:
1) выявление лиц с высоким генетическим риском развития СД1-предрасположенности;
2) определение лиц в доклиническом периоде путем определения иммунологических маркеров;
3) применение превентивной терапии.
Генетические и иммунологические маркеры
предрасположенности в семьях больных СД 1-го
типа
Важная роль в прогнозировании СД1 отводится молекулярно-генетическим исследованиям — определению HLA-гаплотипов [4, 12]. Гаплотип — комбинация аллелей, расположенных на одной хромосоме; их определение проводится на основе семейного материала.
У 599 больных СД1 детей и подростков (средний возраст 7,5±6,2 года) на основании молекулярно-генетических исследований были выделены предрасполагающие и протекторные гаплотипы в отношении развития СД 1 в российской популяции. Контролем служили результаты HLA-генотипирования клинически здоровых лиц без аутоиммунных заболеваний и отягощенной наследственности по ним (200 человек). Были выделены 5 предрасполагающих гаплотипов: DRB1*4-DQA1*301-DQB1*302 (ОР=4,7); DRB1*17-DQA1*501-DQB1*201 (ОР=2,7); DRB1*4-DQA1*301-DQB1*304 (ОР=4,0); DRB1*1-DQA1*101-DQB1*501 (ОР=1,9); DRB1*16-DQA1* 102-DQB1*502/4 (ОР=2,4); и 3 протекторных:
DRB1*15-DQA1*102-DQB1*602/8 (ОР=0,08); DRB1* 11-DQA1*501-DQB1*301 (ОР=0,14); DRB1*13-DQA1* 103-DQB1* 602/8 (ОР=0,16). Наши данные соответствуют европейским, где наиболее высокий риск определяют два гаплотипа: DRB1*4-DQA1*301-DQB1*302 и DRB1*17-DQA1*501-DQB1*201.
Вторым этапом исследования было формирование групп риска по развитию СД1 на основании семейных молекулярно-генетических исследований, которые были проведены в 143 простых семьях, имеющих одного больного СД1 (здоровые сибсы, 171 человек, средний возраст 11,9±5,8 года).
По данным международных исследований, наиболее высокий риск развития СД1 в европейских популяциях определяется гетерозиготным генотипом: DQA1*0501-DQB1*0201/DQA1*0301-DQB1*0302 DQA1*0301-DQB1*0302/
DQA1*0301-DQB1*0302 Умерен-
ный риск: DQA1*0501-DQB1*0201/DQA1*0501-DQB1*0201 DQA1*0301-DQB1*0302/Х
ДО8/Х), DQA1*0501-DQB1*0201/Х ДО2/Х), где Х — другой гаплотип, кроме DQA1*0301-DQB1*0302 ДО8), DQA1*0501-DQB1*0201 ДО2). Низкий риск: Х/Х. При этом, по данным других зарубежных публикаций, комбинации гаплотипов в генотипах различного генетического риска могут варьировать, но генотип высокого риска — DQ2/DQ8 — остается неизменным [16].
По результатам HLA-типирования, обследованные были разделены на 3 группы. Группу высокого риска составили 13,5% обследованных; в нее вошли сибсы, имеющие комбинацию высоко предрасполагающих гаплотипов: DQ2/DQ8 — DRB1*4-DQA1*301-DQB1*302/DRB1*17-DQA1*501-DQB1*201. В группу среднего риска вошли 49,7% обследованных с комбинациями из одного предрасполагающего гаплотипа с другим (нейтральным или защитным) — DQ2/неDQ8 и DQ8/неDQ2. Группа низкого риска (36,8%) характеризовалась
Здоровые сибсы (N=171; средний возраст 11,9±5,8 гада из 143 семей)
70
40
30
10
' х2 =7,93—19,98 (р<0,001 )
Защитные гаплотипы
*
I
*
лЛ
4-301-302 17-501-201 11-501-301 13-103-602/8/
15-102-602/8
□ Пробанды □ Сибсы ■ Популяция
' х2 =6,95—12,29 (р<0,0001)
DQ2/DQ8 DQ2/X и DQ8/X XIX
□ Пробанды □ Сибсы
Рис. 5. Частота HLA-гаплотипов и их комбинаций в семьях больных СД1 и в популяции.
отсутствием комбинаций предрасполагающих га-плотипов — Х/Х.
Затем была проанализирована частота встречаемости этих гаплотипов (предрасполагающих и защитных) среди больных и здоровых сибсов в семьях больных (рис. 5). Оказалось, что частота предрасполагающих гаплотипов была ниже у здоровых сибсов по сравнению с больными: DRB1*4-DQA1*301-DQB1*302 и DRB1* 17-DQA1*501-DQB1*201 — 45,6 и 31% по сравнению 61,5 и 51,7% соответственно (Х2=7,93, ¿<0,001; Х2=13,93, ¿<0,0001), однако на порядок выше по сравнению с популяцией, где частота встречаемости этих гаплотипов составила 8,5 и 10% соответственно (х2=66,7, ¿<0,0001; х2=25,7, ¿<0,0001). При этом частота защитных гаплотипов DRB1*15-DQA1*102-DQB1*602/8/DRB1*13-DQA1*103-DQB1*602/8 была выше у здоровых сибсов по сравнению с больными — 22,8 и 4,9% соответственно (х2=19,98, ¿<0,001) и не отличалась от частоты в популяции — 22% (х2=0,03, ¿=0,85). Это позволяет предполагать, что свою роль в подверженности заболеванию среди сибсов вносят и защитные гаплотипы, снижая у них уровень заболеваемости.
Исследование генетических маркеров имеет только прогностическое, но не диагностическое значение. Для диагностики ранней доклинической фазы важно иммунологическое обследование.
В настоящее время при скрининге определяют следующие виды аутоантител: островковоклеточные цитоплазматические (ICA), аутоантитела к инсулину (IAA), аутоантитела к глутаматдекарбоксилазе (GAD), тирозинфосфатазе (IA-2A). Считается, что эти аутоантитела появляются за несколько лет до
манифестации заболевания и выявляются с частотой 50—90% в дебюте СД1, а 1% — в популяции [10, 17]. Недавно были выявлены новые аутоантитела к транспортеру цинка 8, который является также одним из антигенов р-клеток. Считается, что эти аутоантитела могут обнаруживаться у 26% больных СД1, негативных на другие три вида аутоантител [18].
В течение многих лет проводятся большие международные семейные и популяционные исследования среди родственников больных СД1 по прогнозированию заболевания, данные из которых разнородны. В частности, данные бартс-оксфордского исследования, где только наличие аутоантител к островковым клеткам прогнозирует 6% риск развития заболевания в течение 10-летнего наблюдения, при присоединении любого одного аутоантитела он увеличивается до 30%, а при присоединении любых двух — возрастает до 90%. По данным других международных исследований, при выявлении множественных аутоантител в группах высокого генетического риска развитие диабета составляет около 50% в течение этого же срока наблюдения [19—21] (рис. 6).
Нами была проанализирована частота встречаемости аутоантител в группах различного генетического риска (рис. 7). Для аутоантител к GAD и к инсулину выявлено снижение частоты их встречаемости по мере уменьшения степени генетического риска. Так, GAD достоверно чаще определялись в группе с генотипом DQ2/DQ8 по сравнению с группой среднего и низкого генетического риска (65% по сравнению с 37,9 и 18% соответственно). Антитела к инсулину выявлялись в 19, 12,9 и 3,7% случаев со-
дования, поскольку требует длительного проспективного наблюдения.
За 11-летний период наблюдения манифестация СД1 произошла у 11 (6,4%) человек из 171 обследованного, что близко к данным финских ученых, по которым у 51 (6,8%) человека из 775 обследованных сибсов в течение 15-летнего периода наблюдения произошла манифестация заболевания [21]. В нашем исследовании из групп высокого и среднего риска заболели 8,7 и 8,3% обследованных соответственно, а из низкого риска — 3,2%. Таким образом, среди заболевших в 82% случаев определялись гаплоти-пы высокого риска (генотип DQ2/DQ8 встречался в 18,2% случаев, генотипы DQ2/Х и DQ8/Х — в 63,6%), и только 18,2% заболевших не имели предрасполагающих гаплотипов. Полученные данные еще раз подтвердили, что наличие предрасполагающих га-плотипов важно для прогнозирования заболевания, однако и отсутствие этих гаплотипов полностью не защищает от развития СД, что может быть обусловлено влиянием других предрасполагающих генов [6]. Таким образом, в наших исследованиях генотипы HLA-DQ2/DQ8, DQ2/Xи DQ8/Xпрогнозируют примерно с 8% вероятностью риск развития СД1 на протяжении 11-летнего периода.
В настоящее время финскими исследователями получены данные, согласно которым частота встречаемости генотипа высокого риска (DQ2/DQ8) у больных СД1 не изменилась с течением времени, но увеличилась частота встречаемости генотипов умеренного и низкого риска. Существует предположение о том, что если окружающая среда все больше влияет на развитие заболевания, то и вклад генетической предрасположенности с течением времени может изменяться. Неизменная частота гаплотипов высокого риска у больных СД1 предполагает, что он устойчив к влиянию окружающей среды, т.е. вклад HLA-гаплотипов изменился, но не уменьшился с течением времени [22].
Таким образом, оценка риска развития СД1 на основе определения молекулярно-генетических и
Высокий Средний Низкий Высокий Средний Низкий Высокий Средний Низкий
риск риск риск риск риск риск риск риск риск
Корреляция между частотой встречаемости GAD и степенью генетического риска Sperman /=0,32, р=0,00014
Рис. 7. Частота встречаемости аутоантител в группах различного генетического риска.
%
90—|ICA+2a/T I
50403020100
В течение 5—10-лвгнего наблюдения
Множественные а/т
N=10 тыс. ^И N=30 тыс. ^Ж N=90 тыс.
Barts-Oxfbrt! DiMe- ENDIT DTP1
Childhood (Diabetes
Prevention Trial)
Рис. 6. Риск развития СД1 в группах высокого генетического риска (по данным международных исследований).
ответственно. Коэффициент корреляции Спирмена между частотой встречаемости антител к GAD и степенью генетического риска составил 0,32. Для ICA такой закономерности не получено. Выявленная ассоциация комбинаций гаплотипов высокого риска с аутоантителами к инсулину и GAD подтверждена и другими международными исследованиями. По данным известного исследования DTP-1, для прогнозирования СД1 важно сочетание таких антител, как GAD и ICA — их титр и персистенция, а наличие антител к инсулину ассоциировано с низким риском развития заболевания [19]. Так, кумулятивный риск развития СД1 у GAD+-сибсов составляет 61% в течение 15-летнего наблюдения. По данным финских ученых, кумулятивный риск развития СД1 у ICA+-и IAA+-родственников I степени родства составил 59,6% в течение 5-летнего наблюдения [20].
Одним из основных доказательств роли генетических и иммунологических факторов остается изучение эволюции ранних доклинических стадий, которое является наиболее сложным этапом иссле-
мониторинга иммунологических маркеров является первым этапом в разработке профилактических мероприятий, направленных на отсрочку или предотвращение развития заболевания.
Программы профилактики сахарного диабета
Выделяют три основных уровня профилактики [23] (рис. 8).
Первичная профилактика проводится в группах высокого генетического риска, когда еще не развился аутоиммунный процесс в р-клетках. Чаще такие программы проводятся в популяциях с высоким уровнем заболеваемости.
Вторичная профилактика проводится уже при появлении признаков инсулита и в ее задачи входит приостановление процесса прогрессирования к клиническому диабету.
Третичная профилактика заключается в сохранении или восстановлении секреции инсулина, а в дальнейшем и в отсрочке острых и хронических осложнений у лиц в дебюте заболевания.
Современные подходы к профилактике СД1 включают [23, 24]:
1) исключение влияния экзогенных факторов среды (борьба за грудное вскармливание; здоровый образ жизни);
2) обогащение диеты дополнительными питательными веществами: доказагексаеновая кислота, витамин D;
3) поддержание нормальной массы тела (диета, дозированные физические нагрузки), что будет способствовать уменьшению нагрузок на р-клетки и снижению инсулинорезистентности;
4) антигенспецифическую терапию — создание иммунологической толерантности к собственным антигенам путем индуцирования регуляторных Т-клеток, не влияя на иммунитет в целом (преимущество — локальное воздействие и вследствие этого минимизация побочных эффектов);
5) антигеннеспецифическую терапию — от легкой иммуномодуляции до подавления иммунитета в целом в зависимости от препарата;
6) препараты, стимулирующие регенерацию р-клеток.
Программы первичной профилактики
Наиболее эффективным подходом к первичной профилактике было бы исключение факторов окружающей среды, вызывающих развитие СД1, но, к сожалению, конкретный фактор на сегодняшний день не известен. Национальными институтами здоровья (США) было утверждено исследование «Экзогенные детерминанты СД 1-го типа у молодых» (TEDDY The Enviromental Determinants of type 1 Diabetes in the Yung) для изучения ведущих факторов окружающей среды [23]. Существует и ряд других исследований.
Идея исследований TRIGR, FINDIA основывается на данных о меньшем риске диабета среди детей, находившихся на грудном вскармливании. Проводимые исследования направлены на исключения из питания у младенцев белков коровьего молока, присутствующие в различных смесях. Проводятся эти исследования как в группах высокого генетического риска в семьях больных, так и в популяции — Финляндии [23, 25].
Исследование BABY DIET, проводимое в Германии, направлено на исключение из питания младенцев до 1 года продуктов, содержащих глютен, который, как считается, также вызывает аутоиммунные нарушения в р-клетках [26]. Исследование TrialNet Nip направлено на включение в питание беременных женщин и новорожденных до 6 мес доказагексаено-вой кислоты, относящейся к полиненасыщенным жирным кислотам омега-3, которые являются незаменимыми элементами питания. Считается, что дети, принимающие доказагексаеновую кислоту, имеют меньший риск развития СД1 [27]. Другое исследование [23] касается применения витамина D в дозе 2000 ЕД у новорожденных с высоким генетическим риском. Эффект витамина D связан с его воздействием на антигенпрезентацию и активацию Т-клеток.
Известно, что одним из основных аутоантиге-нов в процессе аутоиммунного поражения является
Маркеры прогнозирования:
HLA-DQ|DR гены
Генетическая предрасположенность
TEDDY TRIGR BABY-DYET NIP
Pre-POINT Профилактика:
Первичная
Аутоантитвла: IAA.ICA, GAD, IA-2 ВВГТТ
DPT-1 ENDIT DIPP INITII
Вторичная
ОПТ НЬА1с
Вторичная
MMF/DZB Anti-CD3 GAD-peptlde
Третичная
Рис. 8. Стадии развития СД1 и программы профилактики.
инсулин. Исследование Pre POINT изучает применение интраназального и перорального инсулина путем вакцинации в качестве аутоантигенспецифи-ческой терапии у детей с высоким генетическим риском в возрасте [http://www.diabetes-point.org.].
Программы вторичной профилактики
Diabetes TrialNet — это группа исследований по патогенезу диабета, методов его профилактики и лечения, основанное в США по инициативе рабочей группы по изучению диабета. Diabetes TrialNet включает множество направлений и объединяет исследования, проводимые в 18 клинических центрах США, Канады, Австралии, Финляндии, Новой Зеландии, Великобритании, Италии и Германии. В исследование по применению перорального инсулина включены родственники I и II степени родства, входящие в группы высокого генетического риска и имеющие в двух образцах с 6-месячным интервалом положительные аутоантитела к инсулину, а в дальнейшем и множественные положительные аутоантитела [http://www.diabetestrialnet.org.].
Другое исследование INIT II является продолжением исследования INIT I и изучает применение интраназального инсулина (является проектом центра по разработке вакцин от диабета, учрежденного по инициативе австралийского правительства) [http://clinicaltrials.gov/ct2/show/record.].
Программы третичной профилактики
В последние годы ученые стали уделять пристальное внимание проведению исследований у пациентов с впервые выявленным СД, так называемой третичной профилактике, поскольку иммунотерапия после манифестации СД связана с более оправданным риском вмешательств в лечение, меньшей длительностью терапии и быстрым получением результата. Успех проводимых исследований оценивается по сохранению уровня С-пептида натощак и при стимуляции, а также применением более низких доз инсулина и более низким уровнем гликиро-ванного гемоглобина [23, 24].
В настоящее время третичная профилактика включает несколько направлений.
Применение антигенспецифической терапии. Одним из методов является применение изоформы рекомбинантной человеческой глутаматдекарбок-силазы (или диамид). Известно, что GAD экспрес-сируется в р-клетках поджелудочной железы и является одним из основных аутоантигенов при СД1. Введение препарата создает иммунологическую толерантность посредством индукции GAD специфических Т-регуляторных клеток. Закончился ряд исследований по применению диамида у пациентов с LADA-диабетом и у пациентов с впервые выявленным СД1 [28, 29]. Отмечено лучшее сохранение уровня С-пептида в течение 15—24 мес (в возрасте
от 10 до 18 лет), побочных эффектов не наблюдалось. При этом положительный эффект был более выражен у тех пациентов, у которых лечение было начато при длительности диабета до 3 мес. Таким образом, масса и-клеток является ключевым прогностическим фактором успеха.
Интересны и результаты по применению Dia-рер 277 (синтетический пептидный аналог р277 на основе белка теплового шока), который является одним из аутоантигенов, участвующих в аутоиммунном разрушении поджелудочной железы. Механизм действия его до конца не изучен, но считается, что он активирует Т-регуляторные клетки. При его применении у людей получены противоречивые результаты. Так, он был эффективен у взрослых пациентов с впервые выявленным СД1 (в течение 6 мес отмечалось сохранение секреции С-пептида, снижение дозы инсулина, уровня гликированного гемоглобина в группе лечения, получавшей его подкожные инъекции в дозе 1 мг по сравнению с группой плацебо) [30]. В педиатрической практике эффект от применения этого препарата отсутствовал [31]. (Препарат применялся у детей в возрасте от 7 до 14 лет: 30 человек с впервые выявленным СД1 длительностью от 53 до 116 дней. В результате в обеих группах произошло снижение уровня С-пептида, не было различий по дозе инсулина и гликированному гемоглобину.) Исследования по применению этого препарата продолжаются.
Применение неантигенспецифической терапии. Одним из примеров данной терапии служит использование препаратов анти-СD3 и анти-СD20. Анти-СD3 — моноклональное рекомбинантное аутоантитело, механизм действия которого заключается в том, что оно активирует рецептор СD3, приводит к высвобождению цитокинов и в конечном итоге блокирует пролиферацию и дифференциацию Т-клеток, а в отдаленном периоде отмечается индуцирование работы регуляторных Т-клеток. Результаты двух проведенных исследований (1-й и 2-й фаз) свидетельствовали о более сохранной секреции С-пептида, более низких уровнях гликированного гемоглобина и более низкой потребности в инсулине в группе лечения. Эти эффекты сохранялись в течение 12 мес, затем наступал «рецидив» снижения С-пептида. Кроме того, отмечались побочные эффекты в виде реактивации латентно протекающей вирусной инфекции Эпштейна—Барр и продукцией антител к самим аутоантителам. Для получения более хороших и длительных эффектов требуются, по-видимому, повторные введения препарата или в комбинации с другими препаратами, что изучается в настоящее время в других исследованиях [32].
Ритуксимаб — анти-СD20 представляет собой моноклональное аутоантитело, которое направлено на рецептор СD20, уникальный для р-клеток, и
ингибирует клеточную пролиферацию. Исследование TrialNet завершило 2-ю фазу, включающую 4-недельные инъекции ритуксимаба. Получены хорошие результаты по применению этого препарата. (Отмечены более сохранный уровень С-пептида, более низкие дозы инсулина и гликированного гемоглобина у пациентов с впервые выявленным СД1) [http://www.diabetestrialnet.org.].
В настоящее время проводится множество исследований 1—2-й фазы по применению таких препаратов, как антагонист рецептора ИЛ-1 (анакинра), ингибитор фактора некроза опухоли (этанерспет), рекомбинантный интерферон-гамма, анти CTLA-4 Ig (абатасепт), эффективность которых была доказана ранее при других аутоиммунных заболеваниях: ревматоидном артрите, болезни Крона. Механизм их действия — влияние на различные звенья Т-клеточного ответа [23, 24, 33, 34].
В дополнение к иммунотерапии будут использоваться препараты, которые вызывают регенерацию р-клеток [23, 35, 36]. Они будут использоваться как в моно-, так и в комбинированной терапии. Метод регенерации р-клеток воссоздает процесс неогене-за у развивающегося плода, когда р-клетки развиваются из примитивных предшественников. Применяют такие препараты, как эксенатид (аналог глюкагонподобного пептида-1), диазоксид (АТФ-чувствительный активатор К+-каналов, ингибирую-щий секрецию эндогенного инсулина), пиоглитазон (класс тиазолидиндионов). Идея их применения заключается в том, что хороший уровень глюкозы может способствовать защите р-клеток от перенагрузки, также отмечено, что помимо своих основных эффектов эксенатид стимулирует регенерацию р-клеток, уменьшает их апоптоз. (Применение эк-сенатида у пациентов в возрасте 28—50 лет при средней длительности заболевания 21 год показало свою неэффективность, что связано с большой длительностью заболевания. В настоящее время проводится исследование по применению эксенатида у пациентов в возрасте от 12 до 21 года при длительности заболевания более 1 года; оценивается прием 3 разных доз препарата) [35].
Диазоксид у взрослых сохранял достаточно неплохо остаточную инсулиновую секрецию, у детей же он был неэффективен. Также отмечались побочные эффекты. Планируется дальнейшее изучение этого препарата [36].
В настоящее время наиболее перспективным подходом к лечению СД1 представляется комбинированная терапия, которая может сочетать, например, системное подавление иммунитета с последующим антигенспецифическим индуцированием толерантности или регенерации р-клеток.
Diabetes TrialNet проводит исследование по комбинированной терапии микофенолатом мо-фетила (ингибитор инозинмонофосфатдегидро-
геназы) и даклизумабом (анти-СD25). Оба препарата с успехом применялись для лечения других аутоиммунных заболеваний и при трансплантации островковых клеток [37]. (Даклизумаб — рекомби-нантные гуманизированные антитела IgG, ингиби-рует Т-клеточную пролиферацию, опосредованную ИЛ-2. Микофенолата мофетил — новый иммуносу-прессивный препарат цитостатического механизма действия, нарушает синтез гуанозиновых нуклео-тидов, угнетает пролиферацию Т- и В-лимфоцитов, а также продукцию антител, блокирует созревание дендритной клетки.) В настоящее время завершен набор в исследование, которое будет продолжаться в течение 4 лет.
Другая комбинация препаратов — эксенатид и анти-СD3; механизм их действия основан на регенерации р-клеток и иммуномодуляции [23, 24]. (В настоящее время завершен набор в исследование пациентов в возрасте от 18 до 60 лет, с длительностью СД1 более 5 лет.) Комбинация эпидермаль-ного фактора роста и гастрина: считается, что эти препараты могут активировать процесс регенерации р-клеток с включением клеток-предшественников, присутствующих в панкреатическом протоке любого человека. Также планируется проведение исследований с применением анти-СD3 и интрана-зального инсулина. Считается, что эти препараты обладают синергическим действием, способствуя иммуномодуляции и индукции толерантности к антигенам, что в итоге способствует увеличению количества Т-регуляторных клеток. Применение анти-СD3 и эксенатида будет способствовать подавлению аутоагрессивных Т-клеток и регенерации р-клеток. Применение эксенатида и гастрина способствует регенерации р-клеток и их дифференци-ровке [23, 24].
Таким образом, первые клинические результаты по применению некоторых иммунных препаратов являются обнадеживающими (лечение анти-СD3, диамидом, диапеп 277, ингибитором фактора некроза опухолей). Но не в одном из проведенных исследований не получено нормогликемии, не потребовалась отмена инсулина, не произошло полного восстановления толерантности к р-клеткам, а у некоторых препаратов отмечались хоть и незначительные, но побочные эффекты. Понимание и дальнейшее изучение достаточно сложного, полиморфного иммунопатологического процесса, происходящего при СД1, будет способствовать появлению и внедрению новых, комбинированных препаратов, которые будут более эффективны.
Научные исследования по профилактике диабета быстро расширяются: в истории диабета уже совершено множество значительных открытий. Результаты кропотливого труда в прошлом воздаются сейчас сторицей, у профилактики СД1 должно быть блестящее будущее.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дедов И.И., Шестакова М.В. Сахарный диабет. Руководство для врачей. М 2003.
2. Gepts W. Pathologic anatomy of the pancreas in juvenile diabetes mellitus. Diabetes 1965;14:10:619—633.
3. Atkinson M.A. ADA Outstanding Scientific Achievement Lecture 2004. Thirty years of investigating the autoimmune basis for type 1 diabetes: why can't we prevent or reverse this disease. Diabetes 2005;54:5:1253—1263.
4. Дедов И.И., Кураева Т.Л., Петеркова В.А., Щербачев Л.Н. Сахарный диабет у детей и подростков. М 2002.
5. Eisenbarth G.S. Insulin autoimmunity: immunogenetics/im-munopathogenesis of type 1A diabetes. Ann N Y Acad Sci 2003;1005:109—118.
6. Petrone A., Spoletini M., Zampetti S. et al. The PTPN22 1858T gene variant in type 1 diabetes is associated with reduced residual beta-cell function and worse metabolic control. Diabet Care 2008;31:6:1214—1218.
7. Steele C., Hagopian W.A., Gitelman S. et al. Insulin secretion in type 1 diabetes. Diabetes 2004;53:2:426—433.
8. Holland A.M., Gonez L.J., Harrison L.C. Progenitor cells in the adult pancreas. Diabetes Metab Res Rev 2004;20:1:13—27.
9. Greenbaum C.J., Sears K.L., Kahn S.E., Palmer J.P. Relationship of beta-cell function and autoantibodies to progression and nonprogression of subclinical type 1 diabetes: follow-up of the Seattle Family Study. Diabetes 1999;48:1:170—175.
10. William E., Harris N., Schatz D. Immunological markers in the diagnosis and prediction of autoimmune type 1a diabetes. Clin Diabet 2002;20:4:183—191.
11. Кураева Т.Л., Петеркова В.А., Носиков В.В. и др. Возможности прогнозирования инсулинзависимого сахарного диабета в семьях больных на основе исследования генетических маркеров. Сахарный диабет 1998;1:34—38.
12. Дедов И.И., Петеркова В.А., Кураева Т.Л. и др. Прогнозирование и профилактика сахарного диабета в детском возрасте. М 2009;55.
13. Bingley P.J., Gale E.A.; European Nicotinamide Diabetes Intervention Trial (ENDIT) Group. Progression to type 1 diabetes in islet cell antibody-positive relatives in the European Nicotinamide Diabetes Intervention Trial: the role of additional immune, genetic and metabolic markers of risk. Diabetologia 2006;49:5:881—890.
14. Skyler J.S., Krischer J.P., Wolfsdorf J. et al. Effects oforal insulin in relatives of patients with type 1 diabetes: The Diabetes Prevention Trial — Type 1. Diabet Care 2005;28:5:1068—1076.
15. Harjutsalo V., Lammi N., Karvonen M., Groop P.H. Age at onset of type 1 diabetes in parents and recurrence risk in offspring. Diabetes 2010;59:1:210—214.
16. Decochez K., Truyen I., van der Auwera B. et al. Combined posi-tivity for HLA DQ2/DQ8 and IA-2 antibodies defines population at high risk of developing type 1 diabetes. Diabetologia 2005;48:4:687—694.
17. House D.V., Winter W.E. Autoimmune diabetes: the role of autoantibody markers in the prediction and prevention of insulin diabetes mellitus. Lab Clin North Am 1997;17:499—545.
18. Wenzlau J.M., Juhl K., Yu L. et al. The cation efflux transporter ZnT8 (Slc30A8) is a major autoantigen in human type 1 diabetes. Diabetes 2007;104:43:17040—17045.
19. Orban T., Sosenko J.M., Cuthbertson D. et al. Pancreatic islet autoantibodies as predictors of type 1 diabetes in the Diabetes Prevention Trial-Type 1. Diabet Care 2009;32:12:2269—2274.
20. Siljander H.T., Simell S., Hekkala A. et al. Predictive characteristics of diabetes-associated autoantibodies among children with HLA-conferred disease susceptibility in the general population. Diabetes 2009;58:12:2835—2842.
21. Siljander H.T., Veijola R., Reunanen A. et al. Prediction of type 1 diabetes among siblings of affected children and in the general population. Diabetologia 2007;50:11:2272—2275.
22. Fourlanos S., Varney M.D., Tait B.D. et al. The rising incidence of type 1 diabetes is accounted for by cases with lower-risk human leukocyte antigen genotypes. Diabet Care 2008;31:8:1546—1549.
23. Rewers M., Gottlieb P. Immunotherapy for the prevention and treatment of type 1 diabetes: human trials and a look into the future. Diabet Care 2009;32:10:1769—1782.
24. Bresson D., von Herrath M. Immunotherapy for the prevention and treatment of type 1 diabetes: optimizing the path from bench to bedside. Diabet Care 2009;32:10:1753—1768.
25. TRIGR Study Group. Study design of the Trial to Reduce IDDM in the Genetically at Risk (TRIGR). Pediatr Diabet 2007;8:3:117— 137.
26. Schmid S., Buuck D., Knopff A. et al. BABYDIET, a feasibility study to prevent the appearance of islet autoantibodies in relatives of patients with Type 1 diabetes by delaying exposure to gluten. Diabetologia 2004;47:6:1130—1131.
27. Norris J.M., Yin X., Lamb M.M. et al. Omega-3 polyunsaturated fatty acid intake and islet autoimmunity in children at increased risk for type 1 diabetes. JAMA 2007;298:12:1420—1428.
28. Agardh C.D., Lynch K.F., Palmer M. et al. GAD65 vaccination: 5 years of follow-up in a randomised dose-escalating study in adult-onset autoimmune diabetes. Diabetologia 2009;52:7:1363—1368.
29. Ludvigsson J., Faresjo M., Hjorth M. et al. GAD treatment and insulin secretion in recent-onset type 1 diabetes. N Engl J Med 2008;359:18:1909—1920.
30. Raz I., Elias D., Avron A. et al. Beta-cell function in new-onset type 1 diabetes and immunomodulation with a heat-shock protein peptide (DiaPep277): a randomised, double-blind, phase II trial. Lancet 2001;358:9295:1749—1753.
31. Lazar L., Ofan R., Weintrob N. et al. Heat-shock protein peptide DiaPep277 treatment in children with newly diagnosed type 1 diabetes: a randomised, double-blind phase II study. Diabet Metab Res Rev 2007;23:4:286—291.
32. Herold K.C., Gitelman S.E., Masharani U. et al. A single course of anti-CD3 monoclonal antibody hOKT3gamma1(Ala-Ala) results in improvement in C-peptide responses and clinical parameters for at least 2 years after onset of type 1 diabetes. Diabetes 2005;54:6:1763—1769.
33. Mastrandrea L., Yu J., Behrens T. et al. Etanercept treatment in children with new-onset type 1 diabetes: pilot randomized, placebo-controlled, double-blind study. Diabet Care 2009;32:7:1244— 1249.
34. Rother K.I., Brown R.J., Morales M.M. et al. Effect of ingested interferon-alpha on beta-cell function in children with new-onset type 1 diabetes. Diabet Care 2009;32:7:1250—1255.
35. Rother K.I., Spain L.M., Wesley R.A. et al. Effects of exenatide alone and in combination with daclizumab on beta-cell function in long-standing type 1 diabetes. Diabet Care 2009;32:12:2251— 2257.
36. Radtke M.A., Nermoen I., Kollind M. et al. Six months of diazox-ide treatment at bedtime in newly diagnosed subjects with type 1 diabetes does not influence parameters of {beta} — cell function and autoimmunity but improves glycemic control. Diabet Care 2010;33:3:589—594.
37. Gottlieb P.A., Quinlan S., Krause-Steinrauf H. et al. Failure to preserve beta-cell function with mycophenolate mofetil and da-clizumab combined therapy in patients with new-onset type 1 diabetes. Diabet Care 2010;33:4:826—832.
