暴發(fā)性1型糖尿病發(fā)病機制的研究進展

江 娟，黃 亮

(南昌大學第一附屬醫(yī)院急診科，南昌 330006)

當前社區(qū)糖尿病患者越來越多，其中不乏暴發(fā)性1型糖尿病(fulminant type 1 diabetes mellitus，F(xiàn)T1DM)患者。FT1DM是在2000年首先由日本學者報道的一種1型糖尿病,其特征是高血糖和酮癥酸中毒癥狀發(fā)展過程極快，糖化血紅蛋白水平幾乎接近正常，并且有完全的β細胞破壞[1]。在諸多FT1DM病案中，黃種人發(fā)病率高于白種人，其中亞洲報告例數(shù)尤其突出。FT1DM在日本人發(fā)病率最高，日本首先報道FT1DM占1型糖尿病比例為19.4%[2]。近年來中國及韓國均有散發(fā)的病例報道，中南大學湘雅二醫(yī)院對2001年至2008年報道住院新發(fā)1型糖尿病患者回顧分析發(fā)現(xiàn)FT1DM占10.3%[3]，韓國學者報道新發(fā)1型糖尿病患者中FT1DM所占比例為7.1%[4]，然而其發(fā)病機制并不明確[5]。為進一步了解FT1DM的發(fā)病機制，本文結合國內外文獻研究詳細分析遺傳因素、免疫機制、細胞損傷、妊娠、病毒感染等導致胰島β細胞破壞，進而快速發(fā)展引起高血糖及酮癥酸中毒等各種癥狀，以期減少FT1DM誤診率，提高救治水平，改善患者預后。

1 遺傳因素

1.1 基因區(qū)特征

人類白細胞抗原(human leukocyte antigen，HLA)在FT1DM中扮演重要角色，HLA是在人外周血白細胞表面發(fā)現(xiàn)的人的6號染色體上的主要組織相容性抗原基因，傳統(tǒng)上分為Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類基因區(qū)。Ⅰ類基因區(qū)包括A、B、C、E、F、G、H。IMAGAWA等[6]早前通過對照性研究發(fā)現(xiàn)FT1DM、1A型糖尿病、正常人的HLA-A無區(qū)別。Ⅱ類基因區(qū)包括DP、DQ、DR，HLA Ⅱ類基因型與FT1DM的遺傳易感性有著一定的聯(lián)系。TSUTSUMI等[7]參考日本全國性谷氨酸脫羧酶抗體調查，分析了HLA-DRB1和DQB1基因型及其單體型。該研究表明DRB1*04：05-DQB1*04：01和DRB1*09：01-DQB1*03：03單倍型賦予了易感性，部分基因型RB1*15：02-DQB1*06：01和DRB1*08：03-DQB1*06：01單倍型在FT1DM中顯著降低，即不賦予易感性。患有DRB1*04：05-DQB1*04：01和DRB1*09：01-DQB1*03：03的純合子的頻率在FT1DM中更高，即其純合子的單倍型更賦予易感性。但是在具有抗谷氨酸脫羧酶抗體的FT1DM患者的有限部分中，DRB1*09：01-DQB1*03：03賦予了易感性，而不是DRB1*04：05-DQB1*04:01賦予了易感性。說明抗谷氨酸脫羧酶抗體陽性和抗谷氨酸脫羧酶抗體陰性的FT1DM對疾病易感性的遺傳貢獻是不同的。提示FT1DM的遺傳易感性與HLA DRB1*04：05-DQB1*04：01、DRB1*09：01-DQB1*03：03有關，這也證明FT1DM中具有Ⅱ類特征的HLA-DR、HLA-DQ基因型。

1.2 特定基因

在攜帶HLA-DR4的患者中，CTLA4與FT1DM的遺傳易感性有關。有研究[8]通過對+49G/A、CT60G/A變異在FT1DM患者、典型的1A糖尿病患者、正常人進行基因分型，發(fā)現(xiàn)CTLA4 CT60AA影響了FT1DM的遺傳易感性，CT60GG及+49G/A變異與1A型糖尿病有關。HLA-DR陽性個體中，F(xiàn)T1DM患者CT60AA基因型頻率顯著增加，這也從側面檢測了CTLA4基因相對于HLA-DR4對FT1DM易感性的影響。結果發(fā)現(xiàn)，在FT1DM患者血清中可溶性CTLA4(sCTLA4)水平明顯下降。sCTLA4水平降低可能意味著FT1DM中T細胞抑制的可能性較低，這可能是由于功能缺陷導致sCTLA4產生減少或免疫系統(tǒng)持續(xù)激活最終導致sCTLA4水平降低。另外，該調查結果表明CTLA4賦予FT1DM的易感性，而由CTLA4多形態(tài)對FT1DM和典型的1A型糖尿病的易感性，在這些1型糖尿病亞型之間潛在的免疫過程引發(fā)的β細胞損傷可能是不同的。

2 免疫機制

2.1 自身免疫反應

根據世界衛(wèi)生組織(WHO)的糖尿病分類，1型糖尿病被分為兩種亞型：自身免疫性(1A型)和特發(fā)性(1B型)兩類[9]。1A型糖尿病的特征在于T細胞介導的免疫系統(tǒng)的異?；罨?，導致胰島中的炎癥反應以及產生胰島相關自身抗體，如胰島細胞抗體(ICA)、胰島素自身抗體(IAA)、抗谷氨酸脫羧酶抗體(GADAb)和抗胰島素瘤相關抗原-2抗體(IA-2Ab)[10-12]。而最初關于FT1DM的報告強調，在FT1DM中沒有胰島相關自身抗體和自身免疫反應，因此它被分類為1B型糖尿病。然而，來自日本和韓國的報告發(fā)現(xiàn)部分FT1DM患者有GADAb[2]，個例FT1DM患者的胰腺中有胰島素，伴著CD8+T細胞浸潤[13]，以及通過酶聯(lián)免疫點分析可見大量的T細胞浸潤[14]，從β細胞分泌的CXCL10激活并通過CXCR3將自身反應性T細胞和巨噬細胞吸引到胰島，并且浸潤的自身反應性T細胞和巨噬細胞釋放炎性細胞因子，從而激活胰島中的細胞介導的自身免疫并加速β細胞破壞[15]。提示對于T細胞介導的自身免疫反應是在FT1DM中發(fā)生的，其中調節(jié)性T細胞(Tregs)在抑制T細胞介導的免疫應答和1型糖尿病和FT1DM的發(fā)展中發(fā)揮重要作用。FT1DM發(fā)作后，在胰島和外分泌胰腺中檢測到T細胞和巨噬細胞的浸潤。有學者[16]在T細胞介導的免疫應答中發(fā)揮核心作用的CD4+CD45RA-Foxp3hi激活的調節(jié)性T細胞在FT1DM和1型糖尿病患者中均有功能性受損。有研究[17]發(fā)現(xiàn)，在一些FT1DM患者中存在GAD65、胰島素B9-23和C肽反應性T細胞，并且與健康人相比，F(xiàn)T1DM的外周血單核細胞中干擾素(IFN)-γ的表達顯著增加，與中國人FT1DM發(fā)病相關的自身免疫反應相關。提示，先天性和獲得性免疫疾病都可能有助于FT1DM的發(fā)展，且有一定比例的FT1DM患者具有自身免疫功能，而自身免疫與FT1DM的發(fā)展有關。

2.2 特征蛋白

胰島相關自身抗體中沒有找到合適的生物標志物來診斷FT1DM，然而最新研究發(fā)現(xiàn)抗CD300e抗體、抗淀粉酶α-2A自身抗體可作為診斷標記[18-19]。關于相關蛋白檢測，迄今為止研究甚少。NISHIDA等[20]通過激光捕獲顯微切割分析FT1DM炎癥環(huán)境中的胰島顯微結構發(fā)現(xiàn)相關抗體驗證的蛋白質。該研究在FT1DM胰島中發(fā)現(xiàn)了38種蛋白質，其中大部分與1型糖尿病無關。在CD8+T細胞和CD68+巨噬細胞中發(fā)現(xiàn)了一些與遷移相關的蛋白質，包括LCP1、MSN、LMNB1、IQGAP1和其他蛋白質，這些蛋白質被滲透到炎癥環(huán)境下的FT1DM胰島中。包括SAM結構域和HD結構域蛋白1(SAMHD1)、Ras GTPase激活樣蛋白(IQGAP1)、蛋白酶體激活物復合物亞基1(PSME1)、HLA Ⅰ類組織相容性抗原(HLA-C)以及信號轉導子和轉錄激活子1-α/β(STAT1)。在遷移的CD8+T細胞和CD68+巨噬細胞中鑒定了血管生成(胸苷磷酸化酶(TYMP))和抗血管生成(色氨酸-tRNA連接酶(WARS))因子。鑒定出與病毒復制和細胞增殖有關的蛋白質，包括可能的ATP依賴性RNA解旋酶DEAD盒解旋酶5(DDX5)和異源核糖核蛋白H(HNRNPH1)?？沟蛲龅鞍譚復合蛋白1亞基epsilon(CCT5)、抗氧化酶6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶(PDG)、抗病毒、抗凋亡蛋白serpin B6(SERPINB6)和熱休克蛋白70 000蛋白1樣(HSPA1L)，被確定FT1DM中影響胰島細胞。在FT1DM中識別的特征蛋白包括那些通過大規(guī)模的免疫細胞遷移和參與血管生成和胰島血管系統(tǒng)出血、細胞修復和抗炎過程的蛋白質的侵襲細胞破壞的蛋白，這或許可以從分子機制更深層次的研究FT1DM發(fā)病機制。

3 細胞損傷機制

胰腺分為外分泌腺和內分泌腺兩部分，外分泌腺由腺泡和腺管組成，內分泌腺由大小不同的細胞團，即胰島所組成。人類的胰島細胞按其染色和形態(tài)學特點，主要分為胰島A細胞(α細胞)、B細胞(β細胞)、D細胞(δ細胞)及PP細胞。胰島β細胞是胰島細胞的一種，屬內分泌細胞，約占胰島細胞總數(shù)的70%，主要位于胰島中央部，能分泌胰島素，起調節(jié)血糖含量的作用。胰島β細胞功能受損，胰島素分泌絕對或相對不足，從而引發(fā)糖尿病。

3.1 胰島β細胞

FT1DM的特征在于幾乎完全的胰島β細胞破壞，導致胰島素分泌稀少。SAYAMA等[21]通過胰腺細胞組織學檢查發(fā)現(xiàn)FT1DM的胰腺細胞面積是正常情況的0.4%，并且在FT1DM發(fā)生后1～5個月，胰島β細胞幾乎完全沒有。1例FT1DM尸檢報告[22]發(fā)現(xiàn)，使用抗胰高血糖素、抗胰島素和抗微粒蛋白A抗體的胰腺免疫組織化學檢查顯示胰島缺乏，在大多數(shù)剩余的胰島中，沒有觀察到胰島素陽性細胞。在胰腺中發(fā)現(xiàn)CD8陽性T細胞，猜測導致選擇性胰腺β細胞破壞，由此可見FT1DM發(fā)病后胰島顯著的消耗和萎縮。

方六一等[23]報道1例FT1DM患者，確診時完全缺失的胰島素曾短暫的部分恢復，但僅維持15 d后重新出現(xiàn)高血糖。由于在FT1DM的極早期開始了足量胰島素治療并消除了嚴重的高血糖，因此可能暫時阻止了廣泛的β細胞損傷，故患者出現(xiàn)短暫的胰島素分泌功能恢復。因此，推測高糖毒性作用只是FT1DM中影響β細胞功能的次要因素，其β細胞功能迅速衰退的總體趨勢是不可避免的。

3.2 胰島α細胞

SAYAMA等[21]發(fā)現(xiàn)胰島α細胞在FT1DM中受損，α細胞的面積減少到33.1%。INOKUCHI等[22]報道，在致命的FT1DM中，胰腺免疫組織化學檢查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)剩余的胰島中可觀察到少量胰高血糖素陽性細胞。這說明β細胞周圍的細胞在FT1DM中同樣受損，只是受損范圍及受損機制不詳。

3.3 胰島外細胞

另一部分胰腺外分泌部分，在FT1DM發(fā)作后至少1～5個月保持其結構。在任何患者中均未觀察到水腫改變、壞死、出血、化膿、囊腫形成、脂肪變性和外分泌胰腺的明顯萎縮。然而，CD3+T細胞主要浸潤到外分泌胰腺被觀察到，并發(fā)現(xiàn)血清胰淀粉酶、脂肪酶、彈性蛋白酶-1或磷脂酶水平的升高。這表明FT1DM對胰腺外分泌部是有影響的[22]。而引起FT1DM胰腺破壞的機制，除了上述遺傳因素、自身免疫機制，還有可能的原因是妊娠等激活自身免疫導致胰腺組織損傷[1]。

4 妊娠相關損傷

4.1 自身免疫性因素

在眾多病案報告中，妊娠女性占很大比重，可見妊娠女性是FT1DM的高危人群。IMAGAWA等[1]發(fā)現(xiàn)，妊娠期出現(xiàn)的1型糖尿病均為FT1DM，且多于妊娠期末3個月和分娩2周內發(fā)病，其癥狀重于非妊娠的FT1DM。該病可發(fā)生于妊娠期或剛分娩后，稱妊娠相關性暴發(fā)性1型糖尿病(pregnancy-related fulminant type 1 diabetes mellitus，PF)。

SHIMIZU等[24]對比PF與妊娠無關的生育年齡女性1型糖尿病的臨床特點后發(fā)現(xiàn)，PF組臨床表現(xiàn)更為嚴重，其發(fā)病機制與非自身免疫性有關，2組Ⅱ類HLA基因單體明顯不同，提示兩者存在不同的易感基因。懷孕期和產后期與免疫系統(tǒng)變化有關。這些變化最終可能導致產后自身免疫性疾病如Graves病和1型糖尿病[25]，相關報告表示妊娠糖尿病有發(fā)展為1型糖尿病和多種自身免疫性疾病的風險。只有Graves病是短暫的，而1型糖尿病保持永久性。因此，這兩種自身免疫性疾病之間存在病因學差異[26]，表明胰島相關自身免疫可能參與FT1DM的發(fā)展并有助于其發(fā)展。

4.2 性激素因素

基礎研究報告稱，雌激素和孕激素的管理分別降低并提高了血漿葡萄糖水平，這是一種異源誘導的1型糖尿病小鼠模型[27]。人類甲羥孕酮的管理提高了空腹血糖和胰島素水平[28]。SASAKI等[29]報道，患有FT1DM的妊娠患者血糖惡化予以甲羥孕酮的肌內注射后,惡化程度相對較輕微。TANAKA等[30]報道1例激素替代療法(雌二醇、甲羥孕酮)在絕經后婦女血糖控制的病例，在激素替代療法的治療后，血糖狀況立即惡化。這種短暫的惡化意味著，體外孕激素會導致絕經后患1型糖尿病的婦女的血糖狀況惡化。這些表明性激素對妊娠期與絕經后患FT1DM女性的影響是不同的。

5 病毒感染

FT1DM報道中多數(shù)患者有如流感癥狀等急性感染病史或急性胃腸炎病史。如OHARA等[5，31]先后報道35歲女性由于副流感病毒感染后診斷為FT1DM和病毒性心肌炎，60歲男性由細小病毒B19感染所致FT1DM。病毒感染可能引發(fā)加速的免疫反應感染β細胞，引起大量β細胞死亡而導致FT1DM[32]，還有研究[33]發(fā)現(xiàn)，廣泛反應的抗腸道病毒免疫球蛋白-A會升高。IMAGAWA等[33]分析FT1DM發(fā)病周期中的血清，檢測出柯薩奇病毒、輪狀病毒、巨細胞病毒、EB病毒和人類皰疹病毒抗體，表明不是病毒本身而是對病毒感染的繼發(fā)反應參與到FT1DM的發(fā)病機制中。該實驗從胰腺病理結果發(fā)現(xiàn)，CD3陽性T細胞和CD68陽性巨噬細胞浸潤至胰島。SHIBASAKI等[34]在與巨細胞病毒感染相關的FT1DM尸檢胰腺中也觀察到上述情況，并用雙重染色法證實Toll樣受體-3在胰島浸潤的CD3陽性T細胞和CD68陽性巨噬細胞，這是FT1DM胰腺中病毒感染的直接證據。

作為觸發(fā)FT1DM中β細胞破壞的環(huán)境因素之一，涉及腸道病毒的FT1DM病案報道數(shù)量尤其突出。其腸道病毒(EV)包括柯薩奇病毒(B1、B3、B4、A2、A4、A5和A6)[35-36]、?？刹《?。HODIK等[37]通過病毒感染胰島試驗，發(fā)現(xiàn)參與胰島素分泌和基因表達的細胞器都受到β細胞中柯薩奇病毒B復制的影響。

AIDA等[38]認為，EV誘導的β細胞破壞機制涉及FT1DM中的先天性免疫應答。細胞質視黃酸誘導性基因I在FT1DM發(fā)作后2～5 d的患者中在感染EV的胰腺中的β細胞中強烈表達；黑色素瘤分化相關基因-5在胰島細胞中過度表達，包括β細胞和α細胞；Toll樣受體-3和-4在浸潤胰島的單個核細胞中表達；干擾素-α(IFN-α)和干擾素-β(IFN-β)在胰島細胞中強烈表達。在受影響的胰島中表達并共定位了主要組織相容性復合物Ⅰ類(MHC Ⅰ類)、干擾素-γ(IFN-γ)、白細胞介素-18(IL-18)和CXC趨化因子配體10(CXCL10),FT1DM患者血清IFN-γ水平明顯升高。EV感染胰腺啟動IFN-γ和CXCL10在β細胞中的共表達。浸潤自身反應性T細胞和巨噬細胞釋放炎癥細胞因子如IFN-γ進入胰島，不僅損傷β細胞，而且還能加速殘留的β細胞中CXCL10的產生，從而進一步激活細胞介導的自身免疫，直到所有的β細胞被破壞[15]。

FT1DM患者的另一個獨特發(fā)現(xiàn)是，胰島a細胞和β細胞均被腸道病毒感染，表達CXCL10和干擾素α[15]。在柯薩奇B4腸病毒誘導的1型糖尿病中，β細胞特異性地參與[39]。

6 展望

2000年以來，F(xiàn)T1DM相關文獻陸續(xù)被報道，其發(fā)病研究機制在逐步探索中。目前，已發(fā)現(xiàn)遺傳因素、免疫機制、細胞損傷、妊娠、病毒感染參與FT1DM發(fā)病過程，相關研究發(fā)現(xiàn)化學藥物也參與FT1DM發(fā)病過程，可見諸多因素與分子機制之間是相互關聯(lián)的，但其關聯(lián)機制并不明確。隨著研究的深入，有望依據發(fā)病因素尋求新的治療靶點。