Diabetes mellitus 1. typu a autoimunita - editorial

Editorial: Vrlíková D, Mokáň M. Diabetes mellitus 1. typu a autoimunita. Vnitř Lék 2005; 51(11): 1297–1302.

Odlišná dědičnost, rozdílný klinický průběh a různé riziko klinických komplikací nás nutí přesněji klasifikovat diabetický syndrom u dětí i dospělých. Etiopatogenetická klasifikace pak má zcela zásadní význam pro predikci a prevenci diabetes mellitus 1. typu (DM1T). Výbor expertů pro klasifikaci a diagnózu diabetu Americké diabetologické společnosti (ADA) navrhl rozdělit DM1T do 2 podtypů: diabetes mellitus 1. typu A - autoimunitní typ diabetu a idiopatický (non-imunitní) diabetes typu B [10,11].

Pro potřeby praktické diabetologie je uvedené rozdělení určitým přínosem, podtyp B však není přesně definován a užívaná klasifikace se tak oprávněně stává předmětem kritiky řady diabetologů. Idiopatický typ je definován jako inzulinodependentní diabetes bez přítomnosti autoprotilátek. Autoprotilátky však nejsou u destruktivní inzulitidy hlavním efektorovým systémem, naprostá většina z detekovaných autoprotilátek není cytotoxická, a proto jejich nepřítomnost autoimunitní inzulitidu nevylučuje. I z těchto důvodů je uvedená ADA klasifikace především pro potřeby výzkumu nepostačující.

Zatímco u malých dětí je k manifestaci DM1T nezbytná destrukce 70-80 % β-buněk Langerhansových ostrůvků, u starších dětí a mladých dospělých postačí destrukce 40-50 % β-buněk a u starších osob je při manifestaci DM1T ireverzibilně zničeno jen 30-40 % β-buněk. Tento známý fakt je způsoben vzestupem inzulinové rezistence v závislosti na věku postiženého jedince [13]. Provedené zahraniční pilotní studie ukazují, že u necelých 40 % osob s DM1T se onemocnění manifestuje před 20. rokem věku. Incidence DM1 se snižuje ve 4. dekádě života a znovu se zvyšuje v 5. až 7. dekádě, takže osoby s DM1T tvoří asi 10 % všech diabetických pacientů [4,12]. Protože však v incidenci DM1T existují značné rasové, ale i etnické a regionální rozdíly, nelze jednoduše tyto epidemiologické údaje aproximovat na naši populaci, ale je potřeba provést podobné studie i v našich zemích.

DM1T má převážně non-familiární výskyt a pouze 5-10 % nově manifestovaných pacientů jsou sourozenci diabetických pacientů či děti diabetických rodičů [16]. Riziko pro dítě diabetického otce nebo matky, u které se objevil diabetes po těhotenství, činí asi 6-7 %. Riziko dítěte matky, u níž se diabetes manifestoval již před těhotenstvím, se však snižuje na 1-2 %. Je tedy zřejmý vliv faktorů zevního prostředí na manifestaci a průběh autoimunitní inzulitidy. Snížení genetického rizika u dětí matek s manifestací diabetu před těhotenstvím nepochybně svědčí pro významnou imunologickou interakci mezi matkou a plodem při prenatálním navozování imunologické tolerance vůči autoantigenům.

Prvostupňoví příbuzní diabetických pacientů však představují velmi nehomogenní skupinu, uvnitř které se geneticky podmíněné riziko liší o jeden až dva řády. Jako u všech polygenně vázaných onemocnění je i genetické riziko DM1T podmíněno polymorfizmy řady genů, které ovlivňují funkci systému získané imunity a jsou označovány jako IDDM geny. V současnosti je identifikována řada genetických markerů s pozitivní asociací s DM1T (IDDM1 až IDDM18 geny).

Největší část genetického rizika je vázána na polymorfizmy HLA molekul II. třídy (především na lokusy HLA-DQ a HLA-DR), které jsou součástí IDDM1 genu a hrají klíčovou roli při rekognoskaci sekvenčních epitopů antigen prezentujícími buňkami [14]. V naší populaci jsou s DM1T pozitivně asociovány alely DQB1*0302, DQB1*0201 a DQA1*03, zatímco negativně alely DQB1*0602, DQB1*0301, DQB1*0603, DQB1*0503 + DQA1*01, DQA1*02. Z genotypů, které jsou v české populaci signifikantně asociovány s DM1T, přináší nejvyšší riziko DQB1*0201/0302. Frekvence jednotlivých genotypů a haplotypů se významně liší mezi rasami i etnickými skupinami, a proto bylo nezbytné stanovit míru genetického rizika i pro českou populaci [17].

Vliv DR4 pozitivity byl po zavedení genotypizace na DQB1 objasněn tím, že u diabetických pacientů se na haplotypu s DR4 nachází převážně (až v 95 %) riziková alela DQB1*0302, kdežto u nediabetických kontrol je poměr populačních frekvencí mezi DR4-DQB1*0302 a DR4-DQB1*0301 vyvážen. Riziková alela DQB1*0302 se liší od protektivní alely DQB1*0301 nepřítomností aspartátu na 57. pozici aminokyselinového řetězce, a proto byla negativita pro tuto aminokyselinu dlouho považována za molekulární vysvětlení rizika pro diabetes 1. typu [2,9].

S rozvojem molekulární genetiky však byla tato hypotéza opuštěna, protože mezirasové studie v asijských populacích neprokázaly signifikantní protektivitu alel DQB1 s aspartátem na 57. pozici pro DM1T. Hlubší analýza DQA1 a DRB1 vázaných s DQB1 57nonAsp alelami rovněž přispěla k nové formulaci výše uvedené hypotézy. Kupříkladu DQA1*02-DQB1*0201/DQA1*03-DQB1*0302 či DQA1*05-DQB1*0201/DQA1*05-DQB1*0201 přinášejí řádově nižší riziko DM1T než DQA1*05-DQB1*0201/DQA1*03-DQB1*0302, přestože všechny ze jmenovaných genotypů jsou homozygotní pro DQB1 57nonAsp. K objasnění těchto rozporů byl navržen rozšířený model, jenž zahrnuje mimo DQB1 57nonAsp další aminokyselinu jako prediktor rizika: přítomnost argininu na DQA1 v pozici 52 [3].

S postupujícím poznáním se však i tento model ukázal nevyhovujícím. Z fyzikálně-chemických studií i ze statistických výpočtů založených na rozsáhlých molekulárně epidemiologických studiích je zřejmé, že se na riziku DM1T podílí celá molekula HLA-DQ jako heterodimer obsahující DQA1 a DQB1 řetězce. Oba tyto řetězce mají několik variabilních míst, jimiž se navzájem liší a jež přispívají k míře rizika DM1T [8]. Vyšetřování alel nesoucích DQB1 57nonAsp či DQA1 52Arg pro stanovení genetického rizika lze jen zčásti využít u homozygotů, protože v těchto případech není třeba zvažovat protektivní či rizikový vliv druhé alely [15]. Nové molekulárně genetické metody, které umožňují přesnější odlišení jednotlivých polymorfizmů HLA molekul, však již odsunuly zmíněný diagnostický postup do pozadí.

V našem souboru 158 diabetických dětí a 44 non-diabetických kontrol jsme na DQB1*0302 haplotypech nalezli 5 subtypů HLA-DRB1*04 z těch, které mohly být naší metodou identifikovány. Alela DRB1*0403 byla silně negativně asociována s DM1T, zatímco ostatní subtypy asociaci nevykazovaly.

Asociace inzulinového genu s DM1T byla poprvé prokázána roku 1984 ve studii, která navrhovala oblast VNTR (Variable Number of Tandem Repeats) jako potenciální etiologický polymorfizmus. Inzulinový gen obsahuje ale řadu polymorfizmů a po vyloučení dialelických polymorfizmů byla skutečně primární etiologická role potvrzena pro VNTR v oblasti IDDM2 genu [1,5]. Rizikovost tohoto genu se projevuje zejména v populacích s méně rizikovými HLA genotypy [6].

Metodou Southern blotu mohou být alely inzulinového genu rozčleněny do 3 tříd podle délky VNTR. V kavkazské populaci je nejkratší třída I pozitivně asociována s DM1T, střední třída II se téměř nevyskytuje (je častější u afroamerické populace) a nejdelší alely III. třídy jsou negativně asociovány s diabetem. Protektivní efekt alel III. třídy se zdá být dominantní nad rizikem přinášeným alelami I. třídy. Nedávné studie ukazují, že úroveň rizika alely není dána pouze její délkou, ale i druhem, počtem a uspořádáním rozdílných elementů v ní a důležitou roli může hrát i fenomén tzv. parentálního imprintingu. Vliv rizikové či protektivní alely se totiž může lišit v závislosti na pohlaví rodiče, který zmíněnou alelu přenesl. Biologická úloha VNTR polymorfizmu spočívá v modulaci genové exprese inzulinového genu v dendritických buňkách v thymu v průběhu ontogenetického vývoje, která je v recipročním vztahu s postnatální genovou expresí v β-buňkách ostrůvků. VNTR polymorfizmus ovlivňuje transkripci inzulinového genu prenatálně v thymu regulací exprese jedné ze dvou rodičovských alel, a tím zároveň ovlivňuje negativní selekci autoreaktivních T lymfocytů při navozování centrální imunologické tolerance vůči proinzulinu/inzulinu [7].

V oblasti inzulinového genu se nachází deset polymorfizmů asociovaných s DM1T. Etiologický polymorfizmus VNTR v pozici -365 je velmi náročný na vyšetřování, protože jeho oblast nelze amplifikovat pomocí PCR. K odhadu rizika přinášeného inzulinovým genem je však možné využít bodových polymorfizmů (SNP, Single Nucleotide Polymorphism), které jsou s primárním VNTR vázány. Nejtěsněji jsou vázány polymorfizmy -23 HphI a +1127 PstI, které jsme vybrali i pro naši studii u 166 diabetických dětí a 143 kontrol.

Jak -23 HphI, tak +1127 PstI polymorfizmy inzulinového genu přinášejí v naší populaci signifikantní riziko DM1T. Polymorfizmus -23 HphI přináší vyšší riziko (OR, odds ratio = 3,2) než polymorfizmus +1127 PstI (OR = 2,4). Riziko přinášené -23 HphI je srovnatelné s rizikem přinášeným například DQB1*0201 pozitivitou. Polymorfizmů inzulinového genu je tedy možné využít i ke genetické predikci DM1T.

V naší studii jsme stanovili normy dětského věku pro 3 nejčastěji vyšetřované autoprotilátky proti molekulárně definovaným ostrůvkovým antigenům: IAA, anti-IA2 a anti-GAD65. U našeho souboru 105 nově manifestovaných dětí byla alespoň jedna z autoprotilátek přítomna u 94 % dětí a u 67 % dětí byly pozitivní nejméně dvě autoprotilátky. Naopak u 6 % nově manifestovaných pacientů nebyla zjištěna přítomnost žádné z vyšetřovaných protilátek. Autoprotilátky proti inzulinu byly prokázány především u dětí s manifestací DM1T před pátým rokem věku, a to u 87 % pacientů.

Zatímco ve skupině 50 prvostupňových příbuzných s nejvyšším genetickým rizikem DM1T byla pozitivita jedné nebo více protilátek zjištěna u 24 % jedinců, byla ve skupině 72 příbuzných s nejnižším genetickým rizikem protilátková pozitivita prokázána jen u 5,6 % vyšetřených a na rozdíl od první skupiny se u žádného z této skupiny diabetes dosud nemanifestoval. Vyšetřování kombinace protilátkových markerů umožňuje detekci střednědobého a krátkodobého rizika DM1T u jedinců se zvýšeným genetickým rizikem.

Dnes již dokážeme s vysokou pravděpodobností predikovat DM1T, a to především u rizikové populace. Proto dalším krokem, který logicky následuje, je testování postupů a metod primární, sekundární i terciální prevence diabetu u ohrožených jedinců.

V rámci probíhajících projektů primární prevence, tedy před manifestací DM1T, se Česká republika podílí na řešení tzv. world wide research projektu TRIGR (Trial to Reduce IDDM in the Genetically at Risk), který je koordinován NIH (National Institutes of Health).

Cílem tohoto mezinárodního projektu je objasnění vlivu hovězích bílkovin na manifestaci diabetu u novorozenců s definovaným genetickým rizikem a s výskytem DM1T u některého z prvostupňových příbuzných. Ve studii budou screenovány více než 4 000 novorozenců a po stanovení genetického rizika bude randomizováno asi 2 000 dětí. Do prospektivní, zaslepené studie jsou zařazováni novorozenci s rizikovými genotypy pro DM1T (HLA-DQB1* 0302 a/nebo -DQB* 02). Zařazené děti dostávají při nedostatečném nebo nemožném kojení místo běžných kojeneckých přípravků vysoce hydrolyzovaný nutriční přípravek do 6-8 měsíců věku. V 6 participujících centrech ČR bylo dosud screenováno 138 novorozenců a do studie bylo zařazeno 60 dětí.

Studie je dvojitě zaslepená a předpokládaná doba jejího trvání je 10 let. První výsledky budou zveřejněny v New England Journal of Medicine, až nejmladší dítě zařazené do studie dosáhne věku 6 let.

V rámci sekundární prevence, jejímž cílem je prodloužení postiniciální remise i pacientů s DM1T, probíhá v současnosti multicentrická, randomizovaná, dvojitě zaslepená a placebem kontrolovaná studie zaměřená na sekundární prevenci DM1T. Do studie, která byla schválena FDA (U.S. Food and Drug Administration – Úřad pro kontrolu potravin a léčiv), je zařazeno 188 pacientů s nově diagnostikovaným DM1T ve věku 12 - 35 let z 9 států a do studie bylo zařazeno také 26 českých dětí (Praha, Olomouc).

Studie sleduje vliv aplikace tzv. alterované peptidické ligandy - APL na průběh autoimunitní inzulitidy po manifestaci DM1T. APL je modifikovaná část β-řetězce inzulinové molekuly. Epitop, obsahující 9. až 23. aminokyselinu β-řetězce, je hlavním sekvenčním epitopem inzulinové molekuly. Alterovaná liganda má změněnou 16. a 19. aminokyselinu peptidického řetězce a po její rekognoskaci systémem získané imunity dochází k inkompletní aktivaci T-lymfocytů. Lymfocyty aktivované APL totiž neprocházejí restrikčním bodem v pozdní G₀ proliferační fázi a podléhají apoptóze. Výsledky budou publikovány po ukončení studie v časopisu Diabetes.

Predikce a prevence DM1T otevírá nové možnosti a dává naději řadě ohrožených jedinců. Rozvoj nových diagnostických i terapeutických možností posouvá preventivní diabetologii z oblasti snů do světa reality.

prof. MUDr. Jan Vavřinec, DrSc.

Pediatrická klinika 2. LF UK a FN Motol, Praha

www.fnmotol.cz

e-mail: jan.vavrinec@lfmotol.cuni.cz

Doručeno do redakce: 7. 3. 2005