Cukrzyca typu 1 - postać autoimmunologiczna. Poznawanie mechanizmu patologii

Dotąd naturalną historię patogenezy cukrzycy typu 1 otwierał wątek pierwotnej apoptozy komórek β. Ulega ona akceleracji, następnie pewne modulatory zwiększają niszczenie komórek β, te zaś uwalniają antygeny wewnątrzkomórkowe. Skutkiem tego jest reakcja autoimmunologiczna, a echem obecność przeciwciał skierowanych przeciwko antygenom komórek β. W wyspach trzustkowych pojawiają się nacieki limfocytów cytotoksycznych, w rezultacie zaś destrukcja komórek β. W ślad za tym pojawiają się: bezwzględny niedobór insuliny i objawy cukrzycy typu 1.

Patogeneza tej cukrzycy jest zatem reakcją immunologiczną, w jakiś sposób indukowaną i modulowaną przez zaburzenia genetyczne predysponujące do jej wystąpienia.

Wiemy też, że cukrzyca typu 1 jest chorobą poligenową, czyli jej pojawienie się determinuje wiele loci w genomie. Głównym locus w genomie jest układ HLA (głównie klasa druga), modulatorem zaś są antygeny klasy pierwszej.

Kolejny problem: jest to, czy ścieżka patogenetyczna tak samo wygląda u wszystkich pacjentów, czy też cukrzyca typu 1 to jedna zdefiniowana choroba.

Z danych z ostatniego roku (Mallone R. et al., Diabetologia 2020) wynika, że jest to bardziej skomplikowane. Okazuje się, że u części pacjentów w patogenezę choroby zaangażowane są nie tylko komórki endokrynne trzustki, ale również komórki egzokrynne. Wydaje się, że dotyczy to głównie osób starszych z cukrzycą typu 1. U małych dzieci dominuje prawdopodobnie destrukcja komórek β czysto immunologiczna.

Cukrzyca typu 1 - patogeneza. Konstytutywna słabość komórek β trzustki

Kolejne doniesienia z ubiegłego roku próbują systematyzować to, czego nie wiemy o komórkach β albo ich dysfunkcji w patogenezie cukrzycy typu 1. Wiemy, że komórki β są bardzo wrażliwe. Wynika to z ich obciążenia pełnioną funkcją sekrecyjną. Cały czas muszą produkować funkcjonalne białko, insulinę. Metabolizm komórek musi więc być na bardzo wysokim poziomie. Jednocześnie wszystkie dysregulacje w układzie syntezy i sekrecji insuliny mogą w jakiś sposób powodować ich dysfunkcyjność.

Wzmożona praca komórek β powoduje ich wrażliwość na różnego rodzaju stresy. Stresorem może być m.in. ich intensywna praca w przypadku otyłości i insulinooporności tkanek obwodowych. Wtedy komórki te obumierają na skutek wzmożonego stresu retikulum endoplazmatycznego, co również może powodować uwalnianie pewnych antygenów, normalnie schowanych w obrębie komórek β. Antygeny te pobudzają układ immunologiczny do autoagresji. Wrażliwość na stres retikulum endoplazmatycznego może być również uwarunkowany genetycznie (np. dysfunkcje genu WFS1).

Cukrzyca typu 1 a układ HLA

Z genetycznego punktu widzenia, najważniejszym elementem jest superzmienny układ HLA. Przez HLA prezentowane są antygeny na komórkach β, prezentowane są epitopy (fragmenty antygenu łączące się bezpośrednio z wolnym przeciwciałem, receptorem limfocytu B lub receptorem limfocytu T), które akcelerują fazę destrukcji immunologicznej komórek β. Choć cukrzyca typu 1 jest chorobą poligenową, czyli jest wiele loci w genomie, to u konkretnego pacjenta tylko niektóre z nich są odpowiedzialne za skłonność do pojawiania się cukrzycy. To determinuje heterogenność cukrzycy typu 1 i być może w przyszłości konieczne będzie spojrzenie indywidualne na każdego pacjenta. Teraz wiemy jedynie, że genetyczna skłonność do zachorowania na cukrzycę typu 1 moduluje układ odporności i determinuje indywidualną wrażliwość komórek β.

Cukrzyca typu 1 - rola limfocytów CD8+ w patogenezie choroby

Także mało wiemy o kolejnym elemencie patogenezy, zwykle rozpatrywanym w cukrzycy typu 1: o roli limfocytów T CD8+, głównie limfocytów cytotoksycznych, w destrukcji komórek β. Mamy dowody na to, że rola limfocytów T CD8+ jest ważna ze względu na to, że wśród predyspozycji genetycznych jest układ HLA. Ponadto pewne nacieki limfocytarne CD8+ są obserwowane w komórkach β wysp trzustkowych albo w obrębie wysp trzustkowych u pacjentów zmarłych z powodu cukrzycy typu 1. Ta hipoteza nie do końca się sprawdza w modelach badawczych, np. myszy transgenicznych, u których pojawia się cukrzyca typu 1 o charakterze autoimmunologicznym. W modelach mysich aspekt związany z rolą limfocytów Tc CD8+ cytotoksycznych nie jest do końca jasny — często doniesienia są sprzeczne.

Nacieki limfocytarne, choroba z autoagresji, z predyspozycją genetyczną w układzie HLA i w innych genach związanych z układem odporności — to cechy cukrzycy u młodszych dzieci. Tam widzimy nacieki z limfocytów cytotoksycznych, dochodzi do braku syntezy insuliny. W badaniu Carre A. et al., (Diabetologia 2020) w kohorcie analizowanej wydzielono grupę dzieci powyżej 13. roku życia. Okazało się, że u pacjentów nastoletnich nie ma dominujących nacieków z limfocytów cytotoksycznych, są inne komórki immunokompetentne lub nie ma żadnych. Także wyspy trzustkowe są heterogenne: u tego samego pacjenta można zidentyfikować: wyspy trzustkowe z naciekami, wyspy trzustkowe bez nacieków z obserwowaną sekrecję insuliny oraz objawy cukrzycy typu 1. Czyli po raz kolejny okazuje się, że sporo nie wiemy na temat patogenezy i roli limfocytów cytotoksycznych w tej chorobie.

Cukrzyca niemowlęca

Do tej pory wydawało się, że sporo wiemy o cukrzycy u niemowląt. Ostatnie wytyczne z ISPAD wskazują, że większość niemowląt powinniśmy skierować na badania genetyczne w celu identyfikacji defektu kanału potasowego komórek β, Kir6.2/SUR1, czyli uszkodzenia jednego z genów KCN11 lub ABCC8 — jako postaci cukrzycy monogenowej. Ale okazuje się, że u części pacjentów w tym wczesnym okresie życia wcale to nie musi być cukrzyca uwarunkowana genetycznie, tylko autoimmunologiczna destrukcja komórek β. Dane literaturowe grupy z Exeter pokazywane w 2020 r., wskazują, że wśród tych najmłodszych dzieci poniżej 6 m.ż. część pacjentów ma bardzo wysoki indeks genetyczny predyspozycji do choroby o charakterze autoagresyjnym. Co więcej, ci pacjenci mają bardzo niskie albo nieoznaczalne stężenie C-peptydu. W momencie, kiedy ta grupa pacjentów jest zdeterminowana wysokim ryzykiem predyspozycji do cukrzycy, to ci pacjenci nie mają sekrecji insuliny, co więcej, to jest grupa pacjentów, u których BMI albo masa urodzeniowa, a później BMI w trakcie pierwszych miesięcy życia są najmniejsze. Możemy więc przyjąć, że pacjenci, którzy zapadają na cukrzycę typu 1 zależną od insuliny w 1. roku życia, a cechuje ich wysokie ryzyko genetyczne, niski/nieoznaczalny C-peptyd i wybitnie niska masa urodzeniowa — mają nie cukrzycę monogenową, tylko chorobę autoimmunologiczną.

Podłoże genetyczne cukrzycy typu 1

Klasycznie rozpatrując cechy cukrzycy typu 1, wymieniamy: wiele loci w genomie, wpływ środowiska i w rezultacie fenotyp choroby — cukrzycę typu 1. Wiemy również, że istnieją postaci monogenowe cukrzycy typu 1, gdzie dominującym elementem jest genotyp, a środowisko ma znacznie mniejsze znaczenie.

Wiemy, że cała grupa patologii nazywanych T-reg-opatiami jest uwarunkowana monogenowo. Za skłonność do autoagresji odpowiada jedna mutacja w układzie odporności powodująca dysfunkcje regulatorowych limfocytów T. Fenotyp prawdopodobnie nie ma w tym przypadku charakteru monogenowego, tylko oligogenowy. Elementem oligogenności jest prawdopodobnie układ HLA. Ukierunkowanie antygenu, który determinuje autoagresję, jest zidentyfikowane na podstawie HLA. To znaczy, że jeśli mamy monogenowy defekt, taki jak w przypadku zespołu IPEX (mutacje genu FOXP3) czy innych genów: STAT1, STAT3, CD25, LRBA czy CTLA4, u pacjenta rozwinie się cukrzyca typu 1 tylko i wyłącznie wtedy, kiedy będzie miał dodatkową predyspozycję genetyczną w układzie HLA. Skłonność do reakcji autoimmunologicznych jest determinowana monogenowo, ale to, jaka tkanka zostanie zniszczona przez układ immunologiczny, zależy od HLA. To tłumaczy oligogenowy charakter choroby.

Cukrzyca typu 1: pacjenci z T-reg-opatiami a allotransplantacja komórek hematopoetycznych

Monogenowy lub oligogenowy charakter choroby wiąże się z próbą odpowiedzi na pytanie, kiedy i u kogo można zastosować transplantację komórek macierzystych szpiku kostnego, czyli HSCT jako metodę leczenia cukrzycy. W ostatnich wytycznych Europejskiego Towarzystwa Transplantacji Szpiku Kostnego (EBMT) opcji terapeutycznej transplantacji komórek hematopoetycznych w leczeniu cukrzycy typu 1 poświęcono cały rozdział. Skorzystać z tej opcji (nawet w postaci interwencji pierwotnej) mogą pacjenci z T-reg-opatiami.

W rodzinie, w której zdefiniowano monogenową formę autoimmunologicznej cukrzycy typu 1, można kolejnych jej członków kierować na badania genetyczne. Osoby z rozpoznaną postacią defektu genetycznego kierującego układ odporności na drogę autoagresji są kandydatami do przeszczepienia hematopoetycznych komórek. U nich allotransplantacja może być stosowana jako leczenie z wyboru w prewencji pierwotnej.

Z danych prezentowanych przez Rosę Bacchettę podczas ISPAD 2020 wynika, że u pacjentów po transplantacji ryzyko pojawienia się choroby albo zgonu jest stabilne: ok. 60-70 proc. U pacjentów z T-reg-opatiami niepoddanych tej procedurze plateau nie osiągnięto.

Cukrzyca typu 1. CRISPR/CAS9 — naprawianie limfocytów regulatorowych

Rosa Bacchetta przestawiła kolejną opcję terapeutyczną, dopiero rozwijaną, również dla pacjentów z T-reg-opatiami: zastosowanie inżynierii komórkowej z użyciem technologii „nożyc molekularnych” (jej odkrywczynie rok temu zostały uhonorowane Nagrodą Nobla), czyli CRISPR/CAS9. To bardzo precyzyjna technologia, którą wykorzystuje się w inżynierii pojedynczych komórek albo pojedynczych defektów genetycznych w komórkach. Taka opcja terapeutyczna u pacjentów z mutacjami w genie FOXP3, odpowiedzialnym za zespół IPEX, jest możliwa. W tej chwili w Stanach Zjednoczonych toczy się badanie 1/2 fazy, zaakceptowane przez FDA, z zastosowaniem tej technologii. Jego celem jest porównanie skuteczności transplantacji komórek krwiotwórczych z opcją „naprawy” limfocytów regulatorowych za pomocą CRISPR/CAS9 u pacjentów z zespołem IPEX. Jest to potencjalna opcja terapeutyczna, w przeciwieństwie do transplantacji bezpieczna dla pacjentów z T-reg-opatiami.