Аутоиммунный сахарный диабет (1 типа)

Сахарный диабет 1 типа является следствием аутоиммунной деструкции (3-клеток поджелудоч­ной железы, причем этот процесс развивается года­ми. Нарушение толерантности к глюкозе и клини­ческие проявления болезни возникают при разру­шении большинства (3-клеток. Об аутоиммунном процессе свидетельствует появление в сыворотке антител к (3-клеткам поджелудочной железы и мас­сивная лимфоидная инфильтрация островков Лангерганса. После исчезновения (3-клеток исчезают и лимфоциты. Несмотря на возможность замести­тельной терапии инсулином, сахарный диабет 1 типа остается хроническим заболеванием, пора­жающим главным образом молодых людей, что имеет большое социально-экономическое значе­ние. Выяснение молекулярных механизмов дест­рукции (3-клеток поджелудочной железы и разработка методов профилактики аутоиммунной атаки должны в конечном счете обеспечить возможность излечения этого заболевания.

Гены и внешняя среда

Предрасположенность к развитию сахарного диабета 1 типа (как и ко многим другим аутоим­мунным заболеваниям) ассоциируется с некоторы­ми аллелями локуса МНС класса II. Согласно последним данным, у лиц белой расы сахарный диабет 1 типа наиболее тесно ассоциирован с гаплотипами HLA-DR3, DQ2 (DQB1*0201) и HLA-DR4 (DRB1*0401), DQ8 (DQB1*0302). В азиатской популяции таким гаплотипом являет­ся DRB 1*0405. Напротив, гаплотип DR2, DQ6 (DQB 1*0602) обнаруживает отрицательную ассо­циацию с этим заболеванием. Более важно, однако, что предрасположенность к сахарному диабету 1 типа связана с отсутствием аспарагиновой кисло­ты в положении 57 (Асп ⁷) аминокислотной после­довательности обеих HLA-DQP-цепей. При иссле­довании разных популяций выяснилась прямая за­висимость распространенности этого заболевания от частоты отсутствия Асп⁵⁷ в цепях HLA-DQP у гомозигот.

Помимо генов HLA, к генам-кандидатам, ассо­циированным с сахарным диабетом 1 типа, относят­ся ген инсулина [тот его участок, который содержит вариабельное число тандемных повторов (VNTR)] и ген CTLA-4 (CD152). Участки VNTR сосед­ствуют с регуляторными последовательностями, влияющими на экспрессию гена инсулина. С имму­нологической точки зрения, особый интерес пред­ставляет постоянная ассоциация заболевания с геном CTLA-4 (см. далее).

Роль факторов внешней среды (таких, как вирус Коксаки В4, вирус эпидемического паротита, вирус краснухи, крысиный вирус Килхема, или смеси для детского питания на основе коровьего молока) в развитии сахарного диабета 1 типа требует даль­нейших исследований.

Аутоиммунные реакции

Аутоантитела к (5-клеткам поджелудочной желе­зы появляются в сыворотке за 7 и более лет до кли­нического проявления сахарного диабета 1 типа и, таким образом, служат надежным маркером риска этого заболевания. Кроме того, с их помощью можно идентифицировать аутоантигены р-клеток челове­ка. В 1990 г. Беккесков (Baekkeskov) с сотр. обнару­жили в островковых клетках 64-кДа белок, являю­щийся меньшей изоформой фермента глутаматде- карбоксилазы (ГАД 65), которая участвует в синтезе у-аминомасляной кислоты (ГАМК). С этим антиге­ном реагируют сыворотки 70-80% лиц с предиабе- том и недавно диагностированным диабетом 1 типа. Второй компонент 64-кДа антигена, представляю­щий собой, по-видимому, тирозинфосфатазу, полу­чил название IA-2. С ним реагируют сыворотки 60-70% таких больных. Антитела к ГАД 65, IA-2 или обеим антигенам присутствуют более, чем у 90% больных с развивающимся сахарным диабетом 1 типа, и определяя эти антитела, можно идентифи­цировать группу лиц с высоким риском данного за­болевания.

Определение антител к ГАД 65 сопряжено с ме­тодическими трудностями, но убедительно показа­но, что у мышей линии NOD именно этот белок представляет собой аутоантиген, распознаваемый Т-клетками. Индукция толерантности к нему пре­дотвращает заболевание у мышей. Индукция же толерантности к другим потенциальным аутоанти­генам (карбоксипептидазе Н и белку теплового шока 60) не дает такого эффекта. У мышей линии NOD не появляются аутоантитела к молекуле IA-2, что отличат эту модель от заболевания человека (см. далее).

Третьим известным аутоантигеном при сахар­ном диабете 1 типа является инсулин. Антитела к инсулину обнаруживаются примерно у 50% детей с недавно выявленным заболеванием. Путем адоп­тивного переноса специфичных по отношению к инсулину клонов Т-клеток можно воспроизвести эту болезнь у мышей линии NOD. Кроме того, ин­дукция толерантности к инсулину путем введения целого гормона, его В-цепи или пептидного эпито­па защищает таких мышей от заболевания. По­скольку в отличие от животных, толерантных к ГАД 65, у мышей, толерантных к инсулину или к его В-цепи сохраняется инсулит (воспаление ост­ровков поджелудочной железы), предполагается, что антиинсулиновые аутоантитела появляется на более поздних стадиях заболевания. Мишенями аутоантител при сахарном диабете 1 типа у челове­ка являются и другие белки, но они охарактеризо­ваны хуже.

Хотя аутоантитела служат надежными маркера­ми заболевания, они, вероятно, лишь косвенно участ­вуют в деструкции [3-клеток поджелудочной железы. Возможность адоптивного переноса сахарного диа­бета мышам линии NOD, лишенным В-клеток (NOD-SCID), свидетельствует о роли именно Т-кле­ток. Однако не исключено, что В-лимфоциты функ­ционируют в панкреатических островках в качестве АПК, представляющих Т-клеткам антигены, присут­ствующие в небольших количествах (ГАД 65 и IA-2). Тем самым В-клетки способствуют хронизации ауто­иммунного процесса.

Важный вопрос заключается в том, являются ли и у человека ГАД 65, IA-2 и инсулин основными ан­тигенами, реакция Т-клеток против которых при­водит к деструкции р-клеток и последующему раз­витию сахарного диабета 1 типа. Т_ц-клетки, выде­ленные из периферической крови больных с недавно диагностированным диабетом 1 типа, при контакте с ГАД 65 пролиферируют, но мишени этих клеток остаются неизвестными. Индукция то­лерантности к ГАД 65 у новорожденных мышей ли­нии NOD предотвращает у них развитие диабета. О роли IA-2 в аутоиммунной деструкции Р-клеток у человека свидетельствует высокая прогностиче­ская значимость антител к этому антигену. Как ГАД 65, так и IA-2 экспрессируются не только в р-клетках, но и в головном мозге. При синдроме мышечной скованности (очень редком неврологи­ческом заболевании, обычно сопровождающимся сахарным диабетом) титр антител к ГАД 65 на не­сколько порядков выше, чем при диабете 1 типа. Предполагается, что повреждение ГАМКергиче- ских нейронов при этом синдроме обусловлено ау­тоантителами к ГАД 65, а развитие сахарного диа­бета 1 типа — клеточной реакцией против ГАД 65. Синдром мышечной скованности наблюдается лишь у одного из 10⁴ больных диабетом 1 типа, то­гда как последним страдает 40% больных с этим синдромом. По-видимому, гематоэнцефалический барьер и отсутствие антигенов МНС класса II на нормальных ГАМКергических нейронах защи­щают их от аутореактивных лимфоцитов. Заболе­вания ЦНС с участием антител к IA-2 не описаны.

Деструкция панкреатических (3-клеток у мышей линии NOD происходит лишь в присутствии CD4⁺ Т_х- и CD8⁺ Тц-клеток. Если Т_х-клетки необходимы для развития аутоиммунной реакции против ост­ровков Лангерганса и инсулита, то Тц-клетки, веро­ятно, являются эффекторами, разрушающими ост- ровковые (3-клетки. Кроме того, имеются данные, что для развития диабета у мышей NOD необходи­мо присутствие CD4⁺ Т_Х1 -клеток. ИЛ-12 индуци­рует секрецию ИФН-у и ИЛ-2 этими клетками, то­гда как секретируемый Т_х2-клетками цитокин ИЛ-4 оказывает доминантно негативное влияние на раз­витие диабета у таких мышей. Низкие титры ауто­антител при сахарном диабете 1 типа у человека и высокие их титры у носителей защитного гаплотипа (DR2) указывают на то, что сильный ответ Т_х2-клеток препятствует разрушению (3-клеток.

Экспериментальные модели аутоиммунного сахарного диабета

Мыши линии NOD являются уникальной моде­лью, на которой можно изучать молекулярные ме­ханизмы разрушения панкреатических (3-клеток и развития диабета. Однако от заболевания челове­ка эту модель отличает ряд особенностей. У самок мышей NOD диабет развивается в 2-3 раза чаще, чем у самцов, тогда как у человека сахарный диабет 1 типа, напротив, несколько чаще наблюдается у лиц мужского пола. Кроме того, у человека орга­носпецифические аутоиммунные заболевания про­воцируются патогенными агентами, а у мышей NOD диабет часто развивается, даже при их содер­жании в стерильных условиях. Больше того, вирусная инфекция или инъекция полного адъю­ванта Фрейнда препятствуют развитию диабета у таких мышей. К настоящему времени известно более 125 факторов, предотвращающих или замедляющих развитие диабета у мышей NOD, но не у человека.

У крыс определенных линий развивается спон­танный Т-клеточно-опосредованный диабет. Он отличается от сахарного диабета 1 типа у человека присутствием аутоантител к лимфоцитам и выра­женной лимфопенией, которые являются необхо­димым условием аутоиммунной деструкции р-клеток и развития диабета в данной модели.

Экспериментальные модели сахарного диабета пытались улучшить, используя для этой цели «гу­манизированных» трансгенных мышей (экспрес­сирующих предрасполагающие к диабету челове­ческие молекулы МНС класса II). Поскольку у этих животных спонтанный диабет не развивал­ся, их скрещивали с мышами линии NOD, но у по­томков диабет опять-таки не развивался. В других экспериментальных моделях использовали живот­ных — носителей предрасполагающих к диабеу че­ловеческих генов МНС класса II, помещая эти гены под контроль промотора гена инсулина крысы. В ряде случаев развитие диабета у таких животных требовало их иммунизации пептидами инсулина или вирусом лимфоцитарного хориоменингита. Однако ни одна из моделей не воспроизводила пол­ностью заболевания человека, поскольку иммун­ная атака возникала против аутоантигенов р-кле- ток в комплексе с молекулами МНС II класса чело­века. У человека же специфическая иммунная атака (приводящая к развитию инсулита и диабе­та) не требует экспрессии чужеродных белков на (3-клетках.

Некоторые из созданных моделей весьма полез­ны для изучения основных аутоиммунных меха­низмов поражения р-клеток, но для оценки мето­дов иммунопрофилактики и иммунотерапии са­харного диабета 1 типа у человека нужны другие экспериментальные модели этого заболевания.