1型糖尿病未完成之旅從分子發病機製到預防

作者:中南大學糖尿病中心 周智廣 來源:中國醫學論壇報 日期:09-08-13

  班廷 ((Banting)是美國糖尿病學會(ADA)的最高科學成就獎,該獎項以諾貝爾獎獲得者、胰島素發現者、加拿大科學家弗雷德裏克・班廷(Frederick Banting)爵士的名字命名,主要獎勵長期在糖尿病病因學、預防與治療研究領域做出顯著貢獻的個人。 

  

  2009年Banting獎授予了現任美國丹佛芭芭拉戴維斯(Barbara Davis)兒童糖尿病中心執行主任,科羅拉多大學醫學院喬治・艾森巴特(George Eisenbarth) 教授。這位從免疫學角度解釋1型糖尿病病因的先驅和領導者,多年的研究成果及理論成就直接指導著當今1型糖尿病的基礎研究、臨床診療和預防。 

  由Eisenbarth教授提出的經典1型糖尿病(即TIA型糖尿病)病程發展規律模型(圖)已被廣為應用,該模型分為以下6個發展階段:遺傳易感、環境觸發、自身免疫激活、持續代謝異常、明顯糖尿病症狀和胰島素依賴。本文對該模型和1型糖尿病的防治進展和未來展望簡介如下。 

  Eisenbarth教授在ADA年會上發表了題為“1型糖尿病未完成之旅:從分子發病機製到預防”的Banting獎獲獎演講,從1型糖尿病的臨床和動物模型方麵,闡述了1型糖尿病的病程發展規律、可能的致病根源、預防進展及今後的研究方向。

  

  圖 經典1型糖尿病病程發展規律模型

  經典1型糖尿病發展階段

  遺傳易感階段 單基因遺傳的1型糖尿病包括X染色體連鎖的先天免疫缺陷綜合征(IPEX)和多內分泌腺綜合征1型(APS-I)。IPEX綜合征是由於Foxp3基因突變,導致調節性T細胞功能改變所致,約有八成該綜合征患兒發展為糖尿病,通過骨髓移植可逆轉此病。APS-I是由於AIRE基因突變,導致胸腺喪失對周圍組織的耐受,產生如阿狄森氏病(Addison)、黏膜皮膚念珠菌病、甲狀旁腺功能減退等多種免疫異常,約18%的APS-I患者罹患糖尿病。 

  多基因遺傳的1型糖尿病包括多內分泌腺綜合征2型(APS-Ⅱ)和T1A糖尿病。Eisenbarth教授對83例1型糖尿病患者的未患病同卵雙生子隨訪後發現,同卵雙生子中的先證者發病年齡較輕, 隨著時間的流逝, 非先證者也陸續發病。一些自身免疫相關基因和胰島素及代謝相關基因均與1型糖尿病有關,特別是人類白細胞抗原(HLA)與1型糖尿病關係密切。DAISY研究(大型臨床流行病學調查)收集了2270例新生兒隊列及親子隊列 樣本。結果發現,在親子隊列中,如果與先證者有兩個相同的HLA單倍型,自身抗體陽性率和糖尿病發病率均高於有1個或無相同HLA單倍型親屬,提示遺傳在1型糖尿病發病機製中起重要作用。並非每一個具有遺傳背景的兒童最終均會發展成糖尿病。臨床上糖尿病的發生可能與某種環境因素誘發有關。 

  環境觸發階段 Eisenbarth教授指出,是普遍存在而非少見的環境因素誘發了1型糖尿病。目前,1型糖尿病的發病率每20年增加1倍,且發病年齡越來越小。在原因探究方麵,食物和病毒成為最主要的研究方向,衛生環境潔淨假說認為,清潔的環境使兒童感染機會逐漸減少,導致發生免疫紊亂的機會增多,從而增加糖尿病發生幾率。動物研究也支持環境因素在1型糖尿病發病中起重要作用。例如克氏(Kilham)大鼠病毒主要通過改變大鼠免疫狀態,而並非直接侵入胰島,誘發具有遺傳易感性的大鼠發生糖尿病,給予地塞米鬆可使該動物模型的糖尿發病率大為降低。 

  自身免疫激活階段 環境因素誘發後,進入自身免疫激活階段。目前已知的主要胰島自身抗體包括穀氨酸脫羧酶65(GAD 65)、磷酸酶(IA2)、鋅轉運蛋白(ZnT8)、胰島素自身抗體(IAA)及其他未知抗體。IAA首先出現,隨後為GAD 65抗體,晚期是IA2 和ZnT8抗體。陽性抗體數目越多,糖尿病發病率越高,說明胰島自身抗體和1型糖尿病發生關係密切。 

  從代謝紊亂至糖尿病發生 在免疫應答被激發後,機體逐漸出現代謝異常,進入持續代謝異常階段。在糖尿病發病前期,糖化血紅蛋白(HbA1c)水平緩慢升高。當血糖失代償後,進入顯性的糖尿病階段,當胰島功能完全喪失後,患者進展至胰島素依賴階段。 

  1型糖尿病防治進展

  目前針對1型糖尿病特異性抗原的治療包括口服胰島素、GAD疫苗等。針對免疫調節治療的研究領域包括CD3抗體、CD20抗體。 

  1型糖尿病預防研究(DPT-1)對1型糖尿病高危親屬進行研究後,並未發現口服胰島素與安慰劑的作用存在差異。但在IAA≥300 nU/ml的患者中,口服胰島素組的發病率明顯低於安慰劑組。對於新發糖尿病患者,單次給予GAD疫苗可更好地保護胰島功能,減緩C肽水平降低速度,但並不伴隨HbA1c水平的降低和胰島素用量的減少。這一結果尚難以解釋,目前正在進行重複試驗。與對照組相比,對發病6 周內的1型糖尿病患者單次應用CD3抗體1年後,混合殘存C肽反應水平較佳, 2年後依然有效,同時伴隨患者HbA1c水平和對胰島素依賴性的降低。 

  另有研究發現,在目前已公認的胰島自身抗體中, 唯有微型胰島素抗體(mIAA)滴度顯著下降,GAD抗體水平小幅度下降, IA2抗體水平保持不變。上述結果提示,雖然目前可以在一定程度上有效預防和治療1型糖尿病,但尚無公認有效、副作用較小且臨床可以廣泛應用的方法。 

  目前胰島素可能是首要的自身抗原,免疫調節和免疫抑製可有效延緩β細胞功能減退,抗原特異性治療在人體內有效,多靶標聯合治療已進入Ⅲ期臨床研究階段。但尚待解決的問題仍很多,如目標抗原單一抑或多種?各種預防治療措施是否針對根本病因?此外,T細胞受體序列尚不清楚,上述問題需要通過揭示T1A 糖尿病致病基本機製來回答。 

  糖尿病NOD小鼠是解決上述問題的重要動物模型, Eisenbarth 教授認為,糖尿病NOD小鼠的三聯複合體是糖尿病發病的根本病因所在。此三聯體包括胰島素肽段序列、主要組織相容性複合物(MHC)易感序列和人T細胞受體(TCR)可變區Va序列。針對此致病三聯體的抗體、預測性治療物質或環境中小分子可改變此致病三聯體,實現預防糖尿病的目的。上述動物研究結果提示,胰島素是最主要的作用靶點,糖尿病的致病三聯體可以被食物或環境中的小分子改變。 

  Eisenbarth教授指出了今後T1A糖尿病的研究熱點。

  1. 尋找環境中普遍存在的可能影響1型糖尿病發病的物質和因素; 

  2. 分離人T細胞,確定人類糖尿病致病的三聯體序列和功能; 

  3. 選擇目前成功治療方案並開展聯合治療,保護胰島功能; 

  4. 未來仍須深入研究針對致病三聯體的特異性治療方法。

關鍵字:糖尿病,Eisenbarth,班廷,(Banting),獎,

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