Сахарный Диабет

Помимо перечисленных провоспалительных цитокинов (Il-1, γ-интерфе- рон, α-ФНО), в механизмах деструкции β-клеток, как показали исследования последних лет, участвуют цилиарный нейротрофический фактор и интерлей- кин-6 (K. A. W. Wadt et al., 1998). Цилиарный нейротрофический фактор относится к семейству Il-6, к которому принадлежит также ингибиторный фактор лейкемии, Il-11, кардиотрофин-1 и онкостатин-М. Все перечисленные цитокины семейства Il-6 оказывают свое действие через белок gp 130, сигнальный трансдукторный элемент рецепторного комплекса. Используя островки поджелудочной железы и клетки инсулиномы крысы, авторы показали, что цилиарный нейротрофический фактор потенцирует ингибирующее влияние Il-1 на высвобождение инсулина и увеличивает Il-1-опосредованную экспрессию индуцированной NO-синтезы, что сопровождается повышением синтеза оксида азота. Цилиарный нейротрофический фактор экспрессируется в островках поджелудочной железы и его повышенное количество, высвобождаемое из разрушенных β-клеток в период воспалительного повреждения островка (инсулит), потенцирует действие Il-1 на избыточное образование NO, который в свою очередь усиливает деструкцию β-клеток. Указанное влияние на увеличение экспрессии NO-синтазы и повышение образования NO в β-клетках островка поджелудочной железы цилиарный нейротрофический фактор проявляет при совместном действии с Il-6, но не с нервным фактором роста.

Благодаря исследованиям последних лет получены дополнительные данные, позволяющие расширить наши представления о механизмах патогенеза аутоиммунного сахарного диабета. Установлено, что одним из главных механизмов, регулирующих периферическую толерантность, является удаление активированных аутореактивных Т-клеток механизмом, который получил название апоптоз, или программируемая клеточная смерть. Известно, что гибель клеток может осуществляться двумя процессами: некрозом и апоптозом. При некрозе внутриклеточное содержимое высвобождается в межклеточное пространство, что приводит к воспалительной реакции, приводя к нарушению структуры и функции ткани. Апоптоз является энергозависимым процессом, с помощью которого нормальные клетки тканей участвуют в их собственной деструкции. Это такая форма гибели клетки, при которой одиночная клетка удаляется из соответствующей ткани без повреждения архитектуры и функции данной ткани. Процесс апоптоза начинается с изменений хроматина ядра и ДНК, которые подвергаются конденсaции и фрагментации, что приводит к уменьшению объема клетки и затем ее перевариванию макрофагами и другими фагоцитирующими клетками процессом фагоцитоза. Апоптоз совершается через каскад внутренних изменений, которые триггируются цистеиновыми протеазами с последующей активацией эндонуклеаз, приводя к фрагментации

ДНК, что сочетается с конденсацией ядра и цитоплазмы. Клетки или апоптические фрагменты таких клеток быстро фагоцитируются близлежащими макрофагами. Апоптоз – исключительно быстрый во времени процесс – стимулируется различными веществами, такими как свободные радикалы, ингибиторы транскрипции РНК, тепловой шок, этанол, цитокины, антитела к Fas-ре- цептору.

Апоптоз опосредуется клеточно-поверхностными Fas-рецепторами (CD95/Apo-1) и Fas-лигандами (FasL). Fas-рецепторная система является белком с мол. м. 48kDa, принадлежащим к семейству рецептора фактора некроза опухолей и функционирует как индуктор апоптоза в Fas-экспрессирующих клетках в ответ на антитела-агонисты или на связывание с соответствующей лигандой. Fas-рецептор присутствует на мембранах лимфоцитов, гепатоцитов, эндотелиальных и эпителиальных клеток. Ген, ответственный за синтез Fas-рецептора, локализуется у человека на длинном плече 10-й хромосомы, а ген, кодирующий синтез лиганды для рецептора Fas, локализуется на 1-й хромосоме. FasL является трансмембранным белком II типа, который экспрессируется на активированных тимоцитах, спленоцитах, тироцитах, а также в клетках легких, почек и яичка. В триггировании экспрессии Fas и FasL участвует рецептор Т-лимфоцитов, а их взаимодействие индуцирует апоптоз предварительно активированных Т-клеток через образование комплекса TCR/CD3. Активированные Т-клетки, экспрессирующие FasL, вызывают апоптоз Т-кле- ток, экспрессирующих на своих поверхностях Fas-рецептор. Установлено, что экспрессия Fas-рецепторов снижена на Т-лимфоцитах у больных сахарным диабетом типа 1 и у лиц с высокой предрасположенностью к сахарному диабету, что может приводить к инициации механизма аутоиммунного ответа к клеткам островка. Причем такая сниженная экспрессия Fas на активированных Т-клетках выявляется только у больных сахарным диабетом типа 1 и отсутствует у больных сахарным диабетом типа 2. Такое специфическое нарушение Т-клеток, также как и В-лимфоцитов (нарушение экспрессии Fas-рецептора), выявляется у больных на всех стадиях развития сахарного диабета типа 1. Ухудшение экспрессии Fas-рецептора касается и субпопуляций Т-лимфоци- тов: CD3+ CD4+; CD3+ CD8+, т. е. измененяется соотношение Т-хельперов и Т-цитотоксических клеток.

Установлено, что после стимуляции панкреатических β-клеток in vitro Il-1, на их поверхностях экспрессируются Fas-рецепторы, которые становятся после этого клетками-мишенями для Т-лимфоцитов, имеющих FasL. Последние образуются в островках поджелудочной железы, находящихся в стадии инсулита и, как отмечалось выше, воспалительный процесс в островках сопровождается образованием различных цитокинов, включая Il-1 . Экспрессия Fas-ре-

цепторов на β-клетках подтверждена не только исследованиями in vitro, но и in vivo. Такие генетически обусловленные нарушения системы Fas/FasL создают условия для выживания аутореактивных Т-лимфоцитов, направленных против антигенов инсулинпродуцирующих клеток поджелудочной железы. Нарушение экспрессии Fas может иметь ключевую роль в деструкции β-кле- ток. Il-1, который, как было показано многочисленными исследованиями, участвует в деструкции β-клеток, может оказывать этот эффект через стимуляцию экспрессии Fas на мембранах β-клеток. В панкреатических β-клетках после их взаимодействия с Il-1 выявляются изменения, характерные для апоптоза: фрагментация ДНК, конденсация ядер и образование так называемых апоптотических телец. Высказывается предположение, что это действие Il-1 на процессы апоптоза осуществляются через повышение образования NO, который стимулирует деструктивные процессы. Подтверждением этого является установленный факт, что апоптозу предшествует повышение образования NO. В процессе индукции апоптоза, помимо NO, участвуют дополнительные медиаторы-цитокины, опосредующие свое влияние через митогенактивированные протеинкиназы и систему Fas/FasL.

В соответствии с представленными данными, механизм деструкции β-кле- ток и патогенез сахарного диабета типа 1 можно представить, как последовательность взаимодействий значительного количества внешних факторов (вирусы и др.), которые у предрасположенных лиц (генетические нарушения генов системы HLA, генов Fas и FasL и др. генов) вызывает активирование иммунокомпетентных клеток, повышение образования различных цитокинов (Il-1, фактор некроза опухолей и др.), простагландинов, оксида азота и др., совокупное действие которых приводит к деструкции, уменьшению количества β-клеток, и развитию аутоиммунного диабета (схема 1).

Большое значение в процессах взаимодействия Т-активированных лимфоцитов с другими клетками принадлежит внутриклеточным адгезивным молекулам 1 типа (ICAM-1) и L-селектину. У лиц с генетической предрасположенностью к развитию диабета типа 1 (наличие генов HLA-DR3 или DR4 или DR3/DR4), но еще без иммунологических признаков (отсутствие аутоантител) развития заболевания, в сыворотке крови выявляется очень высокая концентрация L-селектина и ICAM-1 (внутриклеточные адгезивные молекулы 1-го типа), которые осуществляют защитную функцию, препятствуя активированию аутоиммунных Т-лимфоцитов. Кроме того, реактивность аутоиммунных Т-лимфоцитов, выделенных из крови больных в первые дни манифестации сахарного диабета, к аутоантигенам островка может быть ингибирована in vitro рекомбинантным растворимым ICAM-1, в концентрациях, которые наблюдаются в центральном кровообращении. Помимо стимуляции активирова-

ния Т-клеток, адгезивные молекулы опосредуют триггирование и прилипание лейкоцитов при их пассаже из циркуляции в различные ткани.

Согласно G. S. Eisenbarth (1986), патогенез сахарного диабета типа 1 можно разделить на шесть стадий, медленно прогрессирующих и переходящих одна в другую: 1) генетическая предрасположенность (обусловленная наличием определенных гаплотипов генов HLA-системы I, II и III классов, а также других диабетогенных (IDDM 1-16) генов; 2) триггирование или инициация иммунных процессов (наличие в сыворотке крови таких лиц только одного вида антител антигенам островка поджелудочной железы); 3) стадия активных иммунологических процессов (наличие 3-х или 4-х типов антител к антигенам островка поджелудочной железы, а также антител к клеткам других эндокринных органов и тканей); 4) прогрессивное снижение первой фазы секреции инсулина, стимулированной внутривенным введением глюкозы; 5) клинически явный или манифестный диабет (гипергликемия и другие симптомы диабета возникают при явлениях абсолютной инсулиновой недостаточности, а в поджелудочной железе при этом наблюдается деструкция и гибель 85-90% β-кле- ток, а при определении инсулина и С-пептида в сыворотке крови еще определяется остаточная секреция инсулина); 6) полная деструкция β-клеток.

Патогенез сахарного диабета типа 2

Патогенез и прогресирование нарушения углеводного обмена при сахарном диабете типа 2 (схема 2) отличается от описанного выше и включает участие как наследственных, так и внешних факторов. Действительно, генетические факторы при сахарном диабете типа 2 играют более значимую роль, чем при сахарном диабете типа 1. Это мнение базируется на изучении близнецов. По данным многочисленных авторов считалось, что у монозиготных близнецов конкордантность диабета типа 2 составляет 90 – 100%. В последующие годы с использованием новых подходов было показано, что конкордантность однояйцевых (монозиготных) несколько ниже, хотя остается достаточно высокой – от 69 до 90%. В проспективном исследовании F. Medici et al. (1999) показано, что высокая степень конкордантности монозизотных пар по сахарному диабету зависит от длительности наблюдения и возраста, в котором обследуются идентичные близнецы. По определению A. F. Amos et al. (1997), сахарный диабет типа 2 определяется степенью нарушенной толерантности к глюкозе, которая является кумулятивной и постоянно увеличивающейся с возрастом. Исходя из

Схема 2. Механизм развития инсулиновой резистентности и сахарного диабета типа 2

Инсулиновая резистентность

Гиперинсулинемия и компенсация инсулиновой резистенции сохранение нормальной функции β-клеток

Нормальный обмен углеводов или

Нарушенная толерантность к глюкозе

этого F. Medici et al. (1999) изучали частоту конкордантности диабета типа 2 у 44 недиабетических близнецов, в то время как у второго близнеца манифестация сахарного диабета уже состоялась. Через 1, 5, 10 и 15 лет наблюдения частота конкордантности диабета составляла 17, 33, 57 и 76% соответственно. Однако такая высокая степень конкордантности зависит от того, какие близнецовые пары подвергались тщательному исследованию на протяжении длительного времени. Так, B. Newman et al. (1987) провели углубленное изучение 250 идентичных (монозиготных) и 264 неидентичных (дизиготных) близнецовых пар мужского пола и показали, что конкордантность сахарного диабета 2 типа среди идентичных близнецов составила 58%, а среди неидентичных близнецов – 17%. Относительный риск развития сахарного диабета типа 2 у родственника идентичного близнеца в 2,1 – 3,4 раза выше, чем у родственника неидентичного близнеца (J. Kaprio et al., 1992). Конкордантность диабета увеличивается с возрастом и достигает почти 90-100% на протяжении всей жизни.

Наряду с этим P. Poulsen et al. (1999) провели обследование 606 близнецовых пар, включенных в национальный датский регистр, и на основе данных, полученных с использованием глюкозотолерантного теста (75 г глюкозы), идентифицировали 62 пары близнецов, где один или оба имели сахарный диабет типа 2. Для монозиготных близнецов конкордантность для диабета была выше, чем для дизиготных близнецов. Для монозиготных близнецов при наличии у одного сахарного диабета вероятность развития сахарного диабета типа 2 у другого близнеца составляла 50%, а для дизиготных – 37%. Как видно, различие между двумя группами было не очень значительно. В то время как нарушенная толерантность к глюкозе между указанными группами была статистически достоверна (63% и 43% соответственно). Таким образом, наследуемость для сахарного диабета составляла 26%, а для нарушенной толерантности к глюкозе – 61%. Наследуемость инсулиновой резистентности, секреции инсулина, индекса массы тела и отношение талия/бедро при нарушенной толерантности к глюкозе составляла 26, 50, 80 и 6% соответственно.

Проведенные исследования подтверждают мультифакториальную этиологию сахарного диабета типа 2 и значительную роль негенетических (внешних) факторов в развитии диабета. Генетическая предрасположенность важна для развития нарушенной толерантности к глюкозе, тогда как в развитии сахарного диабета ведущая роль принадлежит внешним факторам, которые на фоне генетической предрасположенности ответственны за развитие клинически явного диабета.

Наследование сахарного диабета типа 2 полигенное и в качестве генов-кан- дидатов рассматриваются ген инсулина, ген рецептора к глюкагону, ген белка, связывающего свободные жирные кислоты, ген гликогенсинтазы, ген белко-

вой фосфатазы типа 1, ген фратаксина, гены глюкозных транспортеров (ГЛЮТ-2 и ГЛЮТ-4), ген β3-адренорецептора, ген гексокиназы типа II, ген фосфатидилинозитол-3-киназы, ген прогормональной конвертазы и карбоксипептидазы Е, ген амилина, ген рецептора желудочного ингибиторного полипептида, ген островка-1, ген рецептора глюкагонподобного пептида типа-1, ген RAD, ген рецептора витамина D, ген белка, связывающего витамин D, ген промотора глюкозо-6-фосфатазы, ген промотора фосфоэнолпируваткарбоксилазы и ген инсулинрезистентного сахарного диабета типа 2, локализованный на длинном плече 20-й хромосомы – локус 20q13.1-13.2.

Ген инсулина (локус 11р15.5). Как отмечалось выше, участвует в предрасположенности к сахарному диабету типа 1 и, как показано исследованиями последних лет, ген инсулина и его аллели III класса ассоциированы со сниженной транскрипцией гена, выявляемой в поджелудочной железе эмбрионов, что может способствовать развитию инсулинрезистентности во взрослом состоянии,

вчастности, у тех лиц, у которых вес при рождении был значительно ниже нормального (D. I. Phillips, 1996). Считается, что в наследовании сахарного диабета типа 1 и 2 принимает участок VNTR гена инсулина, наличие которого имеет корреляцию с низким весом новорожденного (K. K. Ong и соавт., 1999). Применение методов позиционного клонирования показывает, что длинные аллели класса III гена инсулина человека определяют предрасположенность как к сахарному диабету типа 1, так и к диабету типа 2 (S. S. Rich, 1995). Мед-

леннопрогрессирующий сахарный диабет, который встречается у лиц зрелого возраста, вероятнее всего сопровождается такой же деструкцией β-клеток, которая наблюдается при сахарном диабете типа 1, что позволяет считать, что именно этот участок гена инсулина (IDDM-2) ответствен и принимает участие

вмеханизмах аутоиммунного процесса. Подтверждением таких предположений являются исследования P. Z. Zimmet и соавт. (1994), которые первыми показали наличие антител к глютаматдекарбоксилазе и другим антигенам островка поджелудочной железы у больных сахарным диабетом с нормальной массой тела и менее выраженной инсулиновой резистентностью, которая наблюдается у больных сахарным диабетом типа 2. Такая разновидность сахарного диабета получила название латентного аутоиммунного диабета у взрослых или диабет типа LADA. Изучая структуру гена инсулина у больных сахарным диабетом типа 2 афроамериканской популяции, L. Olansky и соавт. (1992) идентифицировали вставку (insertion) 8 основных пар в позиции 315 промотора инсулина. Такая вставка в гене инсулина сочеталась с сахарным диабетом типа 2 у афроамериканцев и у мавританских креолов. Причем наличие такой вставки выявлялось у 5% больных диабетом типа 2, тогда как у лиц без сахар-

ного диабета идентифицировалась лишь у 1% обследованных. Мутации гена инсулина идентифицированы в семьях, в которых несколько ее членов страдали сахарным диабетом. К таким мутациям относятся: инсулин Вакаяма (Val92Leu в цепи А); инсулин Лос-Анджелес (Phe48Ser в цепи В); инсулин Чикаго (Phe49Leu в цепи В); проинсулин Провиденсе (His34Asp в цепи В); проинсулин Токио/Денвер/Бостон (Arg65His в соединительном пептиде); проинсулин Киото (Arg65Leu в соединительном пептиде); проинсулин Оксфорд (Arg65 Pro в соединительном пептиде).

Ген рецептора глюкагона. Глюкагон, как известно, является одним из контринсулиновых гормонов. Способствуя распаду гликогена печени, он повышает скорость образования глюкозы печенью. У некоторых больных сахарным диабетом типа 2 содержание глюкагона в плазме крови повышено, что может иметь определенное значение в патогенезе нарушения углеводного обмена. Рецептор к глюкагону локализуется на хромосоме 17q25 и состоит из 13 экзонов. J. Hager и соавт. (1995) идентифицировали мутацию Gly40Ser в гене рецептора к глюкагону у больных сахарным диабетом типа 2 французской популяции. Такая мутация встречалась у 4,6% больных сахарным диабетом типа 2 и отсутствовала у лиц без сахарного диабета или у лиц, не имеющих в семейном анамнезе родственников, страдающих сахарным диабетом. Указанная мутация гена рецептора к глюкагону выявлялась также у кавказоидов жителей Великобритании (S. C. Gough и соавт., 1995). Однако ассоциации полиморфизма гена рецептора глюкагона у больных сахарным диабетом типа 2 не было выявлено в русской популяции (G. Babadjanova и соавт., 1997), финской популяции (X. Huang и соавт., 1995), а также у жителей Сардинии (G. Tonolo и соавт., 1997). Отсутствие мутации Gly40Ser в гене рецептора к глюкагону у больных сахарным диабетом типа 2 подтверждается исследованиями по изучению полиморфизма гена рецептора к глюкагону в японской и немецкой, а также в китайской (остров Тайвань) популяциях (C. N. Huang и соавт., 1999), у тамильских индейцев из южной Индии (F. Lepretre и соавт., 1998; C. N. Huang и соавт., (1999)). Тем не менее, возможность участия гена рецептора к глюкагону в патогенезе сахарного диабета типа 2 не исключается. Рецептор глюкагона при наличии мутации Gly40Ser имеет сниженную (почти в три раза) аффинность к глюкагону, по сравнению с нормальным рецептором (так называемый «дикий» рецептор) к глюкагону практически здоровых лиц. Это позволяет считать, что мутация Gly40Ser вызывает изменение функциональных свойств рецептора. В пользу такого мнения свидетельствуют исследования G. Tonolo и соавт. (1997), которые у недиабетических гетерозиготных представителей острова Сардинии установили достоверно сниженный ответ скорости образова-

ния глюкозы в ответ на инфузию глюкагона, по сравнению с недиабетическими Gly40 гомозиготами. Причем содержание инсулина в плазме крови у лиц указанных двух групп было одинаковым.

Ген гликогенсинтазы. Известно, что снижение гликемии, как следствие ее утилизации периферическими тканями (печень и мышечная ткань), обусловлено инсулином, который активирует гликогенсинтазу, ответственную за образование гликогена в указанных тканях-мишенях. Инициация синтеза гликогена обусловлена влиянием инсулина на активирование фосфатазы гликогенсинтазы (протеинфосфатазы 1 типа), которая путем дефосфорилирования гликогенсинтазы переводит ее в активную форму. Протеинфосфатаза 1 типа состоит из каталитической и регуляторной субединиц, регуляция которых осуществляется путем взаимодействия фосфатазы гликогенсинтазы с субстратами гликогена. Прекращение действия активированной инсулином гликогенсинтазы через определенное время осуществляется путем инактивирования гликогенсинтазы киназой-3 гликогенсинтазы. Снижение стимуляции инсулином гликогенсинтазы выявляется как у больных сахарным диабетом типа 2, так и у лиц с нарушенной толерантностью к глюкозе (A. Vaag и соавт., 1992), что позволяет считать участие гликогенсинтазы в патогенезе нарушенной утилизации глюкозы. Ген гликогенсинтазы локализуется на 19q13.3 хромосоме и состоит из 16 экзонов. L. C. Groop и соавт. (1993) идентифицировали у больных сахарным диабетом типа 2 в финской популяции две полиморфных аллели (аллель А1 и А2) гена гликогенсинтазы. При этом аллель А2 выявлялась у 30% боьных сахарным диабетом типа 2, тогда как в популяции без диабета она идентифицировалась лишь у 9% обследованных. Статистически достоверное увеличение частоты аллели А2 у больных сахарным диабетом позволило авторам предложить указанную аллель гена гликогенсинтазы в качестве маркера сахарного диабета типа 2. Больные сахарным диабетом с наличием аллели А2 имели семейный анамнез заболевания и высокую степень корреляции с наличием гипертензии. Проведенные в последующем исследования показали, что аллель А2 встречается у 40% больных сахарным диабетом типа 2 в сочетании с гипертензией, тогда как у больных без наличия семейных случаев сахарного диабета и имеющих нормальное артериальное давление аллель А2 выявлялась лишь у 6% обследованных (С. Schalin-Jantti и соавт., 1996). Наличие аллели А2 сочетается со снижением инсулинстимулированного накопления глюкозы только у больных, страдающих гипертензией, тогда как у нормотензивных больных неокислительный обмен глюкозы остается в норме. У индейцев племени Пима наличие аллели А2 коррелирует с наличием инсулинрезистентности и со снижением инсулинстимулирован-