Сахарный диабет 1 типа ( СД1 ), ранее известный как ювенильный диабет , является аутоиммунным заболеванием , которое возникает, когда поджелудочная железа (бета-клетки) разрушаются иммунной системой организма . [5] У здоровых людей бета-клетки вырабатывают инсулин. Инсулин - это гормон, необходимый организму для хранения и преобразования сахара в крови в энергию. [6] СД1 приводит к высокому уровню сахара в крови в организме до начала лечения. [7] Общие симптомы включают частое мочеиспускание , повышенную жажду , повышенный голод , потерю веса и другие осложнения. [5] [8] Дополнительные симптомы могут включать нечеткое зрение , усталость и медленное заживление ран (из-за нарушения кровотока). [6] Хотя в некоторых случаях требуется больше времени, симптомы обычно появляются в течение недель или нескольких месяцев. [9] [7]
Причина диабета 1 типа до конца не изучена, хотя недавние исследования предполагают связь с HLA-DR3/DR4-DQ8. [10] [5] Кроме того, считается, что в ее возникновении участвует комбинация генетических и экологических факторов. [11] [7] Основной механизм включает аутоиммунное разрушение бета-клеток, продуцирующих инсулин, в поджелудочной железе . [6] Диабет диагностируется путем проверки уровня сахара или гликированного гемоглобина (HbA1C) в крови. [12] [13]
Диабет 1-го типа обычно можно отличить от диабета 2-го типа , проведя тестирование на наличие аутоантител [12] и/или снижение уровня/отсутствие С-пептида .
Не существует известного способа профилактики диабета 1 типа. [5] Лечение инсулином необходимо для выживания. [7] Инсулинотерапия обычно проводится путем инъекции под кожу, но может также осуществляться с помощью инсулиновой помпы . [14] Диабетическая диета , физические упражнения и изменение образа жизни считаются краеугольными камнями лечения. [6] Если диабет не лечить, он может вызвать множество осложнений. [5] Осложнения с относительно быстрым началом включают диабетический кетоацидоз и некетотическую гиперосмолярную кому . [12] Долгосрочные осложнения включают болезни сердца , инсульт, почечную недостаточность , язвы стоп и повреждение глаз . [5] Кроме того, поскольку инсулин снижает уровень сахара в крови, осложнения могут возникнуть из-за низкого уровня сахара в крови , если введено больше инсулина, чем необходимо. [12]
Диабет 1 типа составляет, по оценкам, 5–10 % всех случаев диабета. [15] Число людей, страдающих этим заболеванием, во всем мире неизвестно, хотя, по оценкам, ежегодно болезнь развивается у около 80 000 детей. [12] В Соединенных Штатах число людей, страдающих этим заболеванием, оценивается от одного до трех миллионов. [12] [16] Показатели заболеваемости сильно различаются: приблизительно один новый случай на 100 000 в год в Восточной Азии и Латинской Америке и около 30 новых случаев на 100 000 в год в Скандинавии и Кувейте . [17] [18] Обычно он начинается у детей и молодых людей, но может начаться в любом возрасте. [7] [19]
Диабет 1 типа может развиться в любом возрасте, пик заболеваемости приходится на детство и подростковый возраст. С другой стороны, у взрослых диабет часто изначально ошибочно диагностируется как диабет 2 типа . [19] [20] [21] [22] Основным признаком диабета 1 типа является очень высокий уровень сахара в крови, который обычно проявляется у детей в виде полиурии (учащенного мочеиспускания), полидипсии (повышенная жажда) в течение нескольких дней или недель после воздействия провоцирующего фактора, включая инфекции, интенсивные физические упражнения, обезвоживание [23] [24] [25] . [26] [27] Дети также могут испытывать повышенный аппетит , нечеткость зрения, ночное недержание мочи , рецидивирующие кожные инфекции, кандидоз промежности , раздражительность и снижение успеваемости. [26] [27] У взрослых с диабетом 1 типа, как правило , наблюдаются более разнообразные симптомы, которые проявляются в течение месяцев, а не дней или недель. [28] [27]
Длительная нехватка инсулина может вызвать диабетический кетоацидоз , характеризующийся фруктовым запахом изо рта, спутанностью сознания, постоянной усталостью, сухой или покрасневшей кожей, болью в животе, тошнотой или рвотой и затрудненным дыханием. [28] [29] Анализы крови и мочи показывают необычно высокий уровень глюкозы и кетонов в крови и моче. [30] Нелеченный кетоацидоз может быстро прогрессировать до потери сознания, комы и смерти. [30] Процент детей, у которых диабет 1 типа начинается с эпизода диабетического кетоацидоза, сильно различается в зависимости от географии: всего 15% в некоторых частях Европы и Северной Америки и до 80% в развивающихся странах. [30]
Диабет 1 типа вызван разрушением β-клеток — единственных клеток в организме, которые вырабатывают инсулин — и последующим прогрессирующим дефицитом инсулина. Без инсулина организм не может эффективно реагировать на повышение уровня сахара в крови. Из-за этого у людей с диабетом наблюдается стойкая гипергликемия. [31] В 70–90% случаев β-клетки разрушаются собственной иммунной системой по причинам, которые не совсем ясны. [31] Наиболее изученными компонентами этой аутоиммунной реакции являются антитела, нацеленные на β-клетки, которые начинают вырабатываться за месяцы или годы до появления симптомов. [31] Как правило, сначала у кого-то вырабатываются антитела против инсулина или белка GAD65 , а затем в конечном итоге антитела против белков IA-2 , IA-2β и/или ZNT8 . Люди с более высоким уровнем этих антител, особенно те, у кого они вырабатываются в более раннем возрасте, подвержены более высокому риску развития симптоматического диабета 1 типа. [32] Причина выработки этих антител остается неясной. [33] Было выдвинуто несколько объяснительных теорий, и причиной может быть генетическая восприимчивость, диабетогенный триггер и/или воздействие антигена . [ 34] У оставшихся 10–30% больных диабетом 1 типа наблюдается разрушение β-клеток , но нет признаков аутоиммунитета; это называется идиопатическим диабетом 1 типа, и его причина неизвестна. [31]
Различные экологические риски были изучены в попытке понять, что запускает аутоиммунитет , разрушающий β-клетки . Многие аспекты окружающей среды и истории жизни связаны с небольшим увеличением риска диабета 1 типа, однако связь между каждым риском и диабетом часто остается неясной. Риск диабета 1 типа немного выше для детей, чьи матери страдают ожирением или старше 35 лет, или для детей, рожденных с помощью кесарева сечения . [35] Аналогичным образом, увеличение веса ребенка в первый год жизни, общий вес и ИМТ связаны с небольшим увеличением риска диабета 1 типа. [35] Некоторые пищевые привычки также связаны с риском диабета 1 типа, а именно потребление коровьего молока и потребление пищевого сахара. [35] Исследования на животных и некоторые крупные исследования на людях обнаружили небольшие связи между риском диабета 1 типа и потреблением глютена или пищевых волокон ; однако другие крупные исследования на людях не обнаружили такой связи. [35] Многие потенциальные экологические триггеры были изучены в ходе масштабных исследований на людях и оказались не связанными с риском диабета 1 типа, включая продолжительность грудного вскармливания, время введения коровьего молока в рацион, потребление витамина D, уровень активного витамина D в крови и потребление матерью омега-3 жирных кислот . [35] [36]
Давняя гипотеза об экологическом триггере заключается в том, что некоторые вирусные инфекции в раннем возрасте способствуют развитию диабета 1 типа. Большая часть этой работы была сосредоточена на энтеровирусах , при этом некоторые исследования обнаружили незначительные связи с диабетом 1 типа, а другие не обнаружили никакой. [37] Крупные исследования на людях искали, но пока не обнаружили связь между диабетом 1 типа и различными другими вирусными инфекциями, включая инфекции матери во время беременности. [37] Напротив, некоторые постулировали, что снижение воздействия патогенов в развитых странах увеличивает риск аутоиммунных заболеваний, что часто называют гипотезой гигиены . Различные исследования факторов, связанных с гигиеной, включая скученность домохозяйств, посещение детских садов, плотность населения, вакцинацию детей, противогельминтные препараты и использование антибиотиков в раннем возрасте или во время беременности, не показывают никакой связи с диабетом 1 типа. [38]
Диабет 1 типа частично обусловлен генетикой, и члены семьи диабетиков 1 типа имеют более высокий риск развития этого заболевания у самих себя. В общей популяции риск развития диабета 1 типа составляет около 1 из 250. Для тех, чьи родители больны диабетом 1 типа, риск возрастает до 1–9%. Если у брата или сестры диабет 1 типа, риск составляет 6–7%. Если у чьего-то однояйцевого близнеца диабет 1 типа, у них самих риск развития диабета 1 типа составляет 30–70%. [39]
Около половины наследуемости заболевания обусловлено вариациями в трех генах HLA класса II, участвующих в презентации антигена : HLA-DRB1 , HLA-DQA1 и HLA-DQB1 . [39] Модели вариаций , связанные с повышенным риском диабета 1 типа, называются HLA-DR3 и HLA-DR4 - HLA-DQ8 , и распространены у людей европейского происхождения. Модель, связанная с пониженным риском диабета 1 типа, называется HLA-DR15 - HLA-DQ6 . [39] Крупные исследования ассоциаций по всему геному выявили десятки других генов, связанных с риском диабета 1 типа, в основном гены, участвующие в иммунной системе . [39]
Некоторые лекарства могут снижать выработку инсулина или повреждать β-клетки, что приводит к заболеванию, напоминающему диабет 1 типа. Противовирусный препарат диданозин вызывает воспаление поджелудочной железы у 5–10 % тех, кто его принимает, иногда вызывая длительное повреждение β-клеток. [40] Аналогичным образом, до 5 % тех, кто принимает противопротозойный препарат пентамидин , испытывают разрушение β-клеток и диабет. [40] Несколько других препаратов вызывают диабет, обратимо снижая секрецию инсулина, а именно статины (которые также могут повреждать β-клетки), иммунодепрессанты после трансплантации циклоспорин А и такролимус , препарат для лечения лейкемии L-аспарагиназа и антибиотик гатифлоксицин. [40] [41]
Диабет обычно диагностируется по анализу крови, показывающему необычно высокий уровень сахара в крови. Всемирная организация здравоохранения определяет диабет как уровень сахара в крови на уровне или выше 7,0 ммоль/л (126 мг/дл) после голодания в течение как минимум восьми часов или уровень глюкозы на уровне или выше 11,1 ммоль/л (200 мг/дл) через два часа после перорального теста на толерантность к глюкозе . [42] Американская диабетическая ассоциация дополнительно рекомендует диагностировать диабет для любого человека с симптомами гипергликемии и уровнем сахара в крови в любое время на уровне или выше 11,1 ммоль/л или уровнем гликированного гемоглобина (гемоглобин A1C) на уровне или выше 48 ммоль/моль. [43]
После постановки диагноза диабета диабет 1 типа отличается от других типов анализом крови на наличие аутоантител , нацеленных на различные компоненты бета-клеток. [44] Наиболее распространенные тесты обнаруживают антитела против декарбоксилазы глутаминовой кислоты , цитоплазмы бета-клеток или инсулина, каждый из которых является мишенью для антител примерно у 80% больных диабетом 1 типа. [44] Некоторые поставщики медицинских услуг также имеют доступ к тестам на антитела, нацеленные на белки бета-клеток IA-2 и ZnT8 ; эти антитела присутствуют примерно у 58% и 80% больных диабетом 1 типа соответственно. [44] Некоторые также проводят тесты на С-пептид , побочный продукт синтеза инсулина. Очень низкие уровни С-пептида указывают на диабет 1 типа. [44]
Основой лечения диабета 1 типа является регулярная инъекция инсулина для контроля гипергликемии. [45] Инъекции инсулина подкожно с помощью шприца или инсулиновой помпы необходимы несколько раз в день, регулируя дозировку с учетом приема пищи, уровня глюкозы в крови и физической активности. [45] Цель лечения — поддерживать уровень сахара в крови в нормальном диапазоне — 80–130 мг/дл до еды; <180 мг/дл после — как можно чаще. [46] Чтобы достичь этого, люди с диабетом часто контролируют уровень глюкозы в крови дома. Около 83% больных диабетом 1 типа контролируют уровень глюкозы в крови с помощью капиллярного анализа крови : прокалывают палец, чтобы взять каплю крови, и определяют уровень глюкозы в крови с помощью глюкометра . [ 47] Американская диабетическая ассоциация рекомендует проверять уровень глюкозы в крови около 6–10 раз в день: перед каждым приемом пищи, перед тренировкой, перед сном, иногда после еды и в любое время, когда кто-то чувствует симптомы гипогликемии . [47] Около 17% людей с диабетом 1 типа используют непрерывный монитор глюкозы , устройство с датчиком под кожей, которое постоянно измеряет уровень глюкозы и передает эти уровни на внешнее устройство. [47] Непрерывный мониторинг глюкозы связан с лучшим контролем сахара в крови, чем только капиллярное исследование крови; однако непрерывный мониторинг глюкозы, как правило, значительно дороже. [47] Поставщики медицинских услуг также могут контролировать уровень гемоглобина A1C, который отражает средний уровень сахара в крови за последние три месяца. [48] Американская диабетическая ассоциация рекомендует поддерживать уровень гемоглобина A1C ниже 7% для большинства взрослых и 7,5% для детей. [48] [49]
Целью инсулинотерапии является имитация нормальной секреции инсулина поджелудочной железой: низкие уровни инсулина постоянно присутствуют для поддержки основного обмена веществ, плюс двухфазная секреция дополнительного инсулина в ответ на высокий уровень сахара в крови, затем расширенная фаза непрерывной секреции инсулина. [50] Это достигается путем комбинирования различных препаратов инсулина, которые действуют с разной скоростью и продолжительностью. Стандартом лечения диабета 1 типа является болюс быстродействующего инсулина за 10–15 минут до каждого приема пищи или перекуса и по мере необходимости для коррекции гипергликемии. [50] Кроме того, постоянные низкие уровни инсулина достигаются с помощью одной или двух ежедневных доз инсулина длительного действия или путем постоянной инфузии с помощью инсулиновой помпы. [50] Точная доза инсулина, подходящая для каждой инъекции, зависит от состава приема пищи/перекуса и индивидуальной чувствительности человека к инсулину и поэтому обычно рассчитывается человеком с диабетом или членом семьи вручную или с помощью вспомогательного устройства (калькулятора, таблицы, мобильного приложения и т. д.). [50] Людям, неспособным выдерживать эти интенсивные режимы инсулинотерапии, иногда назначают альтернативные планы, основанные на смесях инсулина быстрого или короткого действия и инсулина средней продолжительности действия , которые вводятся в фиксированное время вместе с приемами пищи в заранее запланированное время и с заранее запланированным составом углеводов. [50] Национальный институт здравоохранения и медицинского обслуживания теперь рекомендует системы инсулина с замкнутым контуром в качестве варианта для всех женщин с диабетом 1 типа, которые беременны или планируют беременность. [51] [52] [53]
Неинсулиновый препарат, одобренный Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США для лечения диабета 1 типа, — это аналог амилина прамлинтид , который заменяет гормон бета-клеток амилин. Добавление прамлинтида к инъекциям инсулина во время еды снижает повышение сахара в крови после еды, улучшая контроль сахара в крови. [54] Иногда метформин , агонисты рецепторов GLP-1 , ингибиторы дипептидилпептидазы-4 или ингибитор SGLT2 назначают не по назначению людям с диабетом 1 типа, хотя менее 5% диабетиков 1 типа используют эти препараты. [45]
Помимо инсулина, основным способом контроля уровня сахара в крови у больных диабетом 1 типа является изучение того, как различные продукты питания влияют на уровень сахара в крови. Это в первую очередь делается путем отслеживания потребления углеводов , типа продуктов питания, оказывающих наибольшее влияние на уровень сахара в крови. [55] В целом, людям с диабетом 1 типа рекомендуется придерживаться индивидуального плана питания, а не заранее определенного. [56] Существуют лагеря для детей, где их обучают, как и когда использовать или контролировать свой инсулин без помощи родителей. [57] Поскольку психологический стресс может оказывать негативное влияние на диабет, рекомендуется ряд мер, включая: занятия спортом, приобретение нового хобби или присоединение к благотворительной организации и т. д. [58]
Регулярные упражнения важны для поддержания общего состояния здоровья, хотя влияние упражнений на уровень сахара в крови может быть сложно предсказать. [59] Экзогенный инсулин может снижать уровень сахара в крови, подвергая людей с диабетом риску гипогликемии во время и сразу после упражнений, а затем снова через семь-одиннадцать часов после упражнений (так называемый «эффект задержки»). [59] И наоборот, высокоинтенсивные упражнения могут привести к нехватке инсулина и последующей гипергликемии. [59] Риск гипогликемии можно контролировать, начиная упражнения, когда уровень сахара в крови относительно высок (выше 100 мг/дл), принимая углеводы во время или вскоре после упражнений и уменьшая количество вводимого инсулина в течение двух часов до запланированных упражнений. [59] Аналогичным образом, риск гипергликемии, вызванной упражнениями, можно контролировать, избегая упражнений, когда уровень инсулина очень низкий, когда уровень сахара в крови чрезвычайно высок (выше 350 мг/дл) или когда человек плохо себя чувствует. [59]
Хотя существует множество исследований диабета у молодежи, важно продолжать прогрессировать, расширять и наращивать наши знания о диабете 1-го и 2-го типов. СД 1-го типа — это аутоиммунное заболевание, при котором поджелудочная железа не вырабатывает инсулин, который помогает организму регулировать уровень сахара в крови. СД 2-го типа — это хроническое заболевание, которое возникает, когда организм вырабатывает инсулин, но не использует его должным образом или вырабатывает недостаточно, что приводит к высокому уровню сахара в крови или гипергликемии. Не существует однозначного ответа на вопрос, какой тип упражнений лучше всего подходит для любого из этих метаболических заболеваний, но в рекомендациях по физической активности указано, что дети должны заниматься не менее 60 минут умеренной или высокой интенсивности каждый день, что одинаково для детей без СД 1-го или СД 2-го типа. Решение проблем имеет жизненно важное значение для улучшения ухода и результатов в отношении здоровья детей, больных диабетом. Перед началом занятий физической активностью важно знать свой диагноз и уметь правильно его контролировать.
При рассмотрении типа упражнений первые два исследования явно фокусируются на роли упражнений в управлении диабетом, причем первое исследование изучает преимущества HIIT для психологического и физического здоровья при СД1, а второе фокусируется на эффективности упражнений при СД2. [60] [61] Однако третье исследование обсуждает последствия неправильной диагностики диабета, что косвенно связано с упражнениями, подчеркивая важность правильного управления диабетом перед началом физической активности. [62] Что касается воздействия упражнений, первое и второе исследования подчеркивают упражнения как полезный инструмент для управления диабетом, но они представляют разные результаты. [60] [61] При СД2 упражнения показаны как мощный инструмент для улучшения гликемического контроля и снижения сердечно-сосудистого риска. При СД1, хотя упражнения могут улучшить липидный профиль и другие аспекты здоровья, они не обязательно приводят к лучшему контролю сахара в крови, и существуют дополнительные барьеры, такие как страх гипогликемии. [61] Однако первое исследование показало, что HIIT все еще может быть эффективным для улучшения психологического благополучия и соблюдения режима упражнений при СД1, показывая, что упражнения имеют более широкую пользу, выходящую за рамки простого контроля метаболизма. [60] Все три исследования дают представление о барьерах для упражнений при диабете. Первое исследование упоминает страх гипогликемии и низкую мотивацию как проблемы при СД1, в то время как второе усиливает проблему колебаний уровня сахара в крови и непредсказуемости упражнений для людей с СД1. [60] [61] Третье исследование больше сосредоточено на более широких последствиях неправильной диагностики, но оно подразумевает, что упражнения могут быть контрпродуктивными или вредными, если диабет у ребенка диагностирован неправильно. [62] При рассмотрении других факторов, таких как психологические и мотивационные, первое исследование уделяет большое внимание психологическим факторам, таким как удовольствие от упражнений и внутренняя мотивация, предполагая, что преодоление психологических барьеров является ключом к соблюдению режима упражнений при СД1. [60] Напротив, второе исследование больше сосредоточено на физических и метаболических эффектах упражнений, с меньшим акцентом на мотивации или удовольствии, хотя в нем кратко упоминается, что многие люди с СД1 по-прежнему мотивированы заниматься спортом из-за пользы для здоровья или вдохновения от других. [61] Клинические последствия показывают, что первые два исследования сосредоточены на эффективности упражнений для определенных типов диабета, в то время как третье исследование подчеркивает важность правильной диагностики для надлежащего лечения. [60] [62] [61]Это говорит о том, что программы упражнений должны быть адаптированы не только к типу диабета, но и к состоянию здоровья человека и плану лечения. Третье исследование подчеркивает, что без надлежащей диагностики и лечения рекомендации по упражнениям могут быть нецелесообразными или небезопасными. [62] Подводя итог, можно сказать, что в то время как первые два исследования изучают преимущества и проблемы упражнений при разных типах диабета, третье исследование подчеркивает важность точной диагностики и лечения перед началом физической активности. Вместе эти исследования подчеркивают сложные взаимодействия между упражнениями, типом диабета, лечением и индивидуальными проблемами.
В некоторых случаях люди могут получить трансплантацию поджелудочной железы или изолированных островковых клеток для восстановления выработки инсулина и облегчения симптомов диабета. Трансплантация всей поджелудочной железы встречается редко, отчасти из-за небольшого количества доступных донорских органов и необходимости пожизненной иммуносупрессивной терапии для предотвращения отторжения трансплантата . [63] [64] Американская диабетическая ассоциация рекомендует трансплантацию поджелудочной железы только тем людям, которым также требуется пересадка почки , или тем, кто испытывает трудности с проведением регулярной инсулинотерапии и испытывает повторяющиеся серьезные побочные эффекты плохого контроля сахара в крови. [64] Большинство трансплантаций поджелудочной железы проводятся одновременно с пересадкой почки, причем оба органа берутся от одного донора . [65] Пересаженная поджелудочная железа продолжает функционировать в течение как минимум пяти лет примерно у трех четвертей реципиентов, что позволяет им прекратить прием инсулина. [66]
Трансплантация только островков становится все более распространенной. [67] Островки поджелудочной железы изолируются из донорской поджелудочной железы, затем вводятся в воротную вену реципиента , из которой они имплантируются в печень реципиента. [68] Почти у половины реципиентов трансплантат островков продолжает работать достаточно хорошо, так что им по-прежнему не требуется экзогенный инсулин в течение пяти лет после трансплантации. [69] Если трансплантация не удалась, реципиенты могут получать последующие инъекции островков от дополнительных доноров в воротную вену. [68] Как и при трансплантации всей поджелудочной железы, трансплантация островков требует пожизненной иммуносупрессии и зависит от ограниченного запаса донорских органов; поэтому она также ограничена людьми с тяжелым плохо контролируемым диабетом и теми, у кого была или запланирована трансплантация почки. [67] [70]
Аллогенная (донорская) терапия панкреатических островковых клеток Donislecel (Lantidra) была одобрена для медицинского применения в Соединенных Штатах в июне 2023 года. [71]
Диабет 1 типа является результатом разрушения бета-клеток поджелудочной железы, хотя то, что вызывает это разрушение, остается неясным. [72] Люди с диабетом 1 типа, как правило, имеют больше CD8+ Т-клеток и В-клеток , которые специфически нацелены на островковые антигены, чем люди без диабета 1 типа, что предполагает роль адаптивной иммунной системы в разрушении бета-клеток. [72] [73] Диабетики 1 типа также, как правило, имеют сниженную функцию регуляторных Т-клеток , что может усугубить аутоиммунитет. [72] Разрушение бета-клеток приводит к воспалению островка Лангерганса, называемому инсулитом . Эти воспаленные островки, как правило, содержат CD8+ Т-клетки и — в меньшей степени — CD4+ Т-клетки . [72] Аномалии в поджелудочной железе или самих бета-клетках также могут способствовать разрушению бета-клеток. Поджелудочная железа людей с диабетом 1 типа, как правило, меньше, легче и имеет аномальные кровеносные сосуды, нервную иннервацию и организацию внеклеточного матрикса . [74] Кроме того, бета-клетки людей с диабетом 1 типа иногда чрезмерно экспрессируют молекулы HLA класса I (отвечающие за передачу сигналов иммунной системе) и имеют повышенный стресс эндоплазматического ретикулума и проблемы с синтезом и сворачиванием новых белков, любой из которых может способствовать их гибели. [74]
Механизм, посредством которого бета-клетки фактически умирают, вероятно, включает как некроптоз , так и апоптоз , вызванный или усугубленный CD8+ T-клетками и макрофагами . [75] Некроптоз может быть вызван активированными T-клетками, которые секретируют токсичные гранзимы и перфорин , или косвенно в результате снижения кровотока или генерации активных форм кислорода . [75] Когда некоторые бета-клетки умирают, они могут высвобождать клеточные компоненты, которые усиливают иммунный ответ, усугубляя воспаление и гибель клеток. [75] Поджелудочная железа людей с диабетом 1 типа также имеет признаки апоптоза бета-клеток, связанные с активацией путей янус-киназы и TYK2 . [75]
Частичная абляция функции бета-клеток достаточна, чтобы вызвать диабет; при постановке диагноза у людей с диабетом 1 типа часто все еще обнаруживается функция бета-клеток. После начала инсулинотерапии у многих людей наблюдается восстановление функции бета-клеток, и они могут некоторое время обходиться без лечения инсулином — это называется «фаза медового месяца». [74] Это в конечном итоге исчезает, поскольку бета-клетки продолжают разрушаться, и лечение инсулином требуется снова. [74] Разрушение бета-клеток не всегда является полным, так как 30–80% больных диабетом 1 типа вырабатывают небольшое количество инсулина в течение лет или десятилетий после постановки диагноза. [74]
Начало аутоиммунного диабета сопровождается нарушением способности регулировать гормон глюкагон , [76] который действует в антагонизме с инсулином, регулируя уровень сахара в крови и метаболизм. Прогрессирующее разрушение бета-клеток приводит к дисфункции соседних альфа-клеток , которые секретируют глюкагон, усугубляя отклонения от эугликемии в обоих направлениях; перепроизводство глюкагона после еды вызывает более резкую гипергликемию, а отсутствие стимуляции глюкагона при гипогликемии препятствует глюкагон-опосредованному восстановлению уровня глюкозы. [77]
Начало диабета 1 типа сопровождается увеличением секреции глюкагона после еды. Увеличение было измерено до 37% в течение первого года диагностики, в то время как уровни С-пептида (указывающие на инсулин, вырабатываемый островками) снижаются до 45%. [78] Выработка инсулина будет продолжать падать, поскольку иммунная система разрушает бета-клетки, а инсулин, вырабатываемый островками, будет продолжать заменяться терапевтическим экзогенным инсулином. Одновременно с этим на ранней стадии заболевания наблюдается измеримая гипертрофия и гиперплазия альфа-клеток, что приводит к увеличению массы альфа-клеток. Это, вместе с нарушением секреции инсулина бета-клетками, начинает объяснять повышение уровня глюкагона, что способствует гипергликемии. [77] Некоторые исследователи считают, что нарушение регуляции глюкагона является основной причиной гипергликемии на ранней стадии. [79] Основные гипотезы о причине постпрандиальной гиперглюкагонемии предполагают, что экзогенная инсулиновая терапия недостаточна для замены утраченной внутриостровковой сигнализации альфа-клеткам, ранее опосредованной пульсирующей секрецией инсулина бета-клетками. [80] [81] Согласно этой рабочей гипотезе, интенсивная инсулиновая терапия пыталась имитировать естественные профили секреции инсулина при терапии экзогенной инфузией инсулина. [82] У молодых людей с диабетом 1 типа необъяснимые смерти могут быть вызваны ночной гипогликемией, вызывающей аномальные сердечные ритмы или сердечную автономную нейропатию, повреждение нервов, которые контролируют функцию сердца.
Секреция глюкагона обычно увеличивается при падении уровня глюкозы, но нормальная реакция глюкагона на гипогликемию притупляется у больных диабетом 1 типа. [83] [84] Чувствительность бета-клеток к глюкозе и последующее подавление секреции вводимого инсулина отсутствуют, что приводит к гиперинсулинемии островков, которая подавляет высвобождение глюкагона. [83] [85]
Автономные входы в альфа-клетки гораздо важнее для стимуляции глюкагона в умеренных и тяжелых диапазонах гипогликемии, однако автономная реакция притупляется несколькими способами. Повторяющаяся гипогликемия приводит к метаболическим корректировкам в чувствительных к глюкозе областях мозга, сдвигая порог для контррегуляторной активации симпатической нервной системы в сторону более низкой концентрации глюкозы. [85] Это известно как гипогликемическая неосведомленность. Последующая гипогликемия сопровождается нарушением отправки контррегуляторных сигналов в островки и кору надпочечников . Это объясняет отсутствие стимуляции глюкагона и высвобождения адреналина, которые обычно стимулируют и усиливают высвобождение и выработку глюкозы печенью, спасая диабетика от тяжелой гипогликемии, комы и смерти. Было выдвинуто множество гипотез в поисках клеточного механизма гипогликемической неосведомленности, и консенсус еще не достигнут. [86] Основные гипотезы обобщены в следующей таблице: [87] [85] [86]
Кроме того, аутоиммунный диабет характеризуется потерей симпатической иннервации островков. [88] Эта потеря составляет 80–90%-ное сокращение симпатических нервных окончаний островков, происходит на ранних стадиях развития заболевания и сохраняется на протяжении всей жизни пациента. [89] Она связана с аутоиммунным аспектом диабета 1-го типа и не происходит у диабетиков 2-го типа. На ранних стадиях аутоиммунного события обрезка аксонов активируется в симпатических нервах островков. Повышенные уровни BDNF и ROS , возникающие в результате инсулита и гибели бета-клеток, стимулируют рецептор нейротрофина p75 (p75 NTR ), который действует, обрезая аксоны. Аксоны обычно защищены от обрезки путем активации рецепторов тропомиозинового рецептора киназы A (Trk A) с помощью NGF , который в островках в основном вырабатывается бета-клетками. Прогрессирующее аутоиммунное разрушение бета-клеток, таким образом, вызывает как активацию факторов обрезки, так и потерю защитных факторов симпатических нервов островков. Эта уникальная форма нейропатии является отличительной чертой диабета 1 типа и играет роль в потере глюкагонового спасения тяжелой гипогликемии. [88]
Наиболее серьезным осложнением диабета 1 типа являются постоянно присутствующие риски плохого контроля сахара в крови: тяжелая гипогликемия и диабетический кетоацидоз. Гипогликемия — обычно уровень сахара в крови ниже 70 мг/дл — вызывает выброс адреналина и может вызывать у людей дрожь, беспокойство или раздражительность. [90] Люди с гипогликемией могут также испытывать голод, тошноту, потливость, озноб, головные боли, головокружение и учащенное сердцебиение . [90] Некоторые чувствуют головокружение, сонливость или слабость. [90] Тяжелая гипогликемия может развиваться быстро, вызывая спутанность сознания, проблемы с координацией, потерю сознания и судороги. [90] [91] В среднем люди с диабетом 1 типа испытывают событие гипогликемии, требующее посторонней помощи, еще 16–20 раз за 100 человеко-лет, и событие, приводящее к потере сознания или судорогам, 2–8 раз за 100 человеко-лет. [91] Американская диабетическая ассоциация рекомендует лечить гипогликемию по «правилу 15–15»: съесть 15 граммов углеводов, затем подождать 15 минут, прежде чем проверять уровень сахара в крови; повторять, пока уровень сахара в крови не станет не менее 70 мг/дл. [90] Тяжелая гипогликемия, которая нарушает способность человека есть, обычно лечится инъекционным глюкагоном , который вызывает выброс глюкозы из печени в кровоток. [90] У людей с повторными приступами гипогликемии может развиться неосознанность гипогликемии, когда порог сахара в крови, при котором они испытывают симптомы гипогликемии, снижается, что увеличивает риск тяжелых гипогликемических событий. [92] Показатели тяжелой гипогликемии в целом снизились из-за появления быстродействующих и пролонгированных инсулиновых продуктов в 1990-х и начале 2000-х годов; [50] однако острая гипогликемия по-прежнему является причиной 4–10% смертей, связанных с диабетом 1 типа. [91]
Другим постоянным риском является диабетический кетоацидоз — состояние, при котором недостаток инсулина приводит к тому, что клетки сжигают жир, а не сахар, производя токсичные кетоны в качестве побочного продукта. [29] Симптомы кетоацидоза могут развиваться быстро, часто сопровождаясь мочеиспусканием, чрезмерной жаждой, тошнотой, рвотой и сильными болями в животе. [93] Более тяжелый кетоацидоз может привести к затрудненному дыханию и потере сознания из-за отека мозга . [93] Люди с диабетом 1 типа испытывают диабетический кетоацидоз 1–5 раз на 100 человеко-лет, большинство из которых заканчиваются госпитализацией. [94] 13–19% смертей, связанных с диабетом 1 типа, вызваны кетоацидозом, [91] что делает кетоацидоз основной причиной смерти у людей с диабетом 1 типа в возрасте до 58 лет. [94]
В дополнение к острым осложнениям диабета, длительная гипергликемия приводит к повреждению мелких кровеносных сосудов по всему телу. Это повреждение, как правило, проявляется особенно в глазах, нервах и почках, вызывая диабетическую ретинопатию , диабетическую нейропатию и диабетическую нефропатию соответственно. [92] В глазах длительный высокий уровень сахара в крови приводит к тому, что кровеносные сосуды в сетчатке становятся хрупкими. [95]
Люди с диабетом 1 типа также имеют повышенный риск сердечно-сосудистых заболеваний , которые, по оценкам, сокращают жизнь среднего диабетика 1 типа на 8–13 лет. [96] Сердечно-сосудистые заболевания [97], а также невропатия [98] также могут иметь аутоиммунную основу. Женщины с СД 1 типа имеют на 40% более высокий риск смерти по сравнению с мужчинами с СД 1 типа. [99]
Около 12 процентов людей с диабетом 1 типа страдают клинической депрессией. [100] Около 6 процентов людей с диабетом 1 типа также страдают целиакией , но в большинстве случаев симптомы со стороны пищеварительной системы отсутствуют [101] [102] или их ошибочно приписывают плохому контролю диабета, гастропарезу или диабетической нейропатии. [102] В большинстве случаев целиакия диагностируется после начала диабета 1 типа. Связь целиакии с диабетом 1 типа увеличивает риск осложнений, таких как ретинопатия и смертность. Эту связь можно объяснить общими генетическими факторами, а также воспалением или дефицитом питательных веществ, вызванными нелеченной целиакией, даже если диабет 1 типа диагностирован первым. [101]
У людей с диабетом наблюдается повышенный уровень инфекции мочевыводящих путей . [103] Причина в том, что дисфункция мочевого пузыря чаще встречается у людей с диабетом, чем у людей без диабета из-за диабетической нефропатии. При наличии нефропатия может вызвать снижение чувствительности мочевого пузыря, что, в свою очередь, может вызвать увеличение остаточной мочи, фактор риска инфекций мочевыводящих путей. [104]
Сексуальная дисфункция у людей с диабетом часто является результатом физических факторов, таких как повреждение нервов и плохое кровообращение, а также психологических факторов, таких как стресс и/или депрессия, вызванные требованиями болезни. [105] Наиболее распространенными сексуальными проблемами у мужчин с диабетом являются проблемы с эрекцией и эякуляцией: «При диабете кровеносные сосуды, снабжающие эректильную ткань полового члена, могут стать твердыми и узкими, что препятствует адекватному кровоснабжению, необходимому для устойчивой эрекции. Повреждение нервов, вызванное плохим контролем уровня глюкозы в крови, также может привести к тому, что эякулят попадет в мочевой пузырь, а не через половой член во время эякуляции, что называется ретроградной эякуляцией. Когда это происходит, сперма покидает организм с мочой». Еще одной причиной эректильной дисфункции являются активные формы кислорода, образующиеся в результате заболевания. Для борьбы с этим можно использовать антиоксиданты. [106] Сексуальные проблемы часто встречаются у женщин, больных диабетом, [105] включая снижение чувствительности в половых органах, сухость, трудности/неспособность к оргазму, боль во время секса и снижение либидо. Диабет иногда снижает уровень эстрогена у женщин, что может повлиять на вагинальную смазку. Меньше известно о корреляции между диабетом и сексуальной дисфункцией у женщин, чем у мужчин. [105]
Оральные контрацептивы могут вызывать дисбаланс сахара в крови у женщин, страдающих диабетом. Изменение дозировки может помочь решить эту проблему, но с риском побочных эффектов и осложнений. [105]
У женщин с диабетом 1 типа наблюдается более высокий, чем обычно, уровень синдрома поликистозных яичников (СПКЯ). [107] Причиной может быть то, что яичники подвергаются воздействию высоких концентраций инсулина, поскольку у женщин с диабетом 1 типа может быть частая гипергликемия. [108]
Люди с диабетом 1 типа подвержены повышенному риску развития нескольких аутоиммунных заболеваний , в частности проблем со щитовидной железой - около 20% людей с диабетом 1 типа имеют гипотиреоз или гипертиреоз , обычно вызванные тиреоидитом Хашимото или болезнью Грейвса соответственно. [109] [91] Целиакия поражает 2-8% людей с диабетом 1 типа и чаще встречается у тех, кто был моложе на момент постановки диагноза диабет, и у белых людей . [109] Диабетики 1 типа также подвержены повышенному риску ревматоидного артрита , волчанки , аутоиммунного гастрита , пернициозной анемии , витилиго и болезни Аддисона . [91] И наоборот, сложные аутоиммунные синдромы, вызванные мутациями в генах, связанных с иммунитетом, AIRE (вызывающих аутоиммунный полигландулярный синдром ), FoxP3 (вызывающих синдром IPEX ) или STAT3 , включают диабет 1 типа в свои эффекты. [110]
Не существует способа предотвратить диабет 1 типа; [111] однако, развитие симптомов диабета может быть отсрочено у некоторых людей, которые подвержены высокому риску развития этого заболевания. В 2022 году FDA одобрило внутривенную инъекцию теплизумаба для задержки прогрессирования диабета 1 типа у лиц старше восьми лет, у которых уже развились связанные с диабетом аутоантитела и проблемы с контролем сахара в крови. В этой группе моноклональное антитело анти-CD3 теплизумаб может отсрочить развитие симптомов диабета 1 типа примерно на два года. [112]
В дополнение к антителам против CD3, были опробованы несколько других иммунодепрессантов с целью предотвращения разрушения бета-клеток. Крупные испытания лечения циклоспорином показали, что циклоспорин может улучшить секрецию инсулина у тех, у кого недавно диагностировали диабет 1 типа; однако, люди, которые прекратили принимать циклоспорин, быстро перестали вырабатывать инсулин, а токсичность циклоспорина для почек и повышенный риск развития рака не позволяли людям использовать его в долгосрочной перспективе. [113] Несколько других иммунодепрессантов — преднизон , азатиоприн , антитимоцитарный глобулин , микофенолят и антитела против рецептора CD20 и IL2 α — были предметом исследований, но ни один из них не обеспечил длительной защиты от развития диабета 1 типа. [113] Также проводились клинические испытания, в которых пытались вызвать иммунную толерантность путем вакцинации инсулином, GAD65 и различными короткими пептидами, нацеленными на иммунные клетки при диабете 1 типа; ни один из них пока не задержал или не предотвратил развитие болезни. [114]
В нескольких испытаниях были предприняты попытки диетических вмешательств в надежде снизить аутоиммунитет, который приводит к диабету 1 типа. Испытания, в которых не давали коровьего молока или давали младенцам молочную смесь без бычьего инсулина, снизили выработку антител, нацеленных на β-клетки, но не предотвратили развитие диабета 1 типа. [115] Аналогичным образом, испытания, в которых лицам с высоким риском делали инъекции инсулина, пероральный инсулин или никотинамид , не предотвратили развитие диабета. [115]
Другие стратегии, которые изучаются для профилактики диабета 1 типа, включают генную терапию, терапию стволовыми клетками и модуляцию микробиома кишечника. Подходы генной терапии, пока еще на ранних стадиях, направлены на изменение генетических факторов, которые способствуют разрушению бета-клеток, путем редактирования иммунных реакций. [116] Также исследуются методы терапии стволовыми клетками в надежде, что они смогут либо регенерировать бета-клетки, продуцирующие инсулин, либо защитить их от иммунной атаки. [117] Испытания с использованием стволовых клеток для восстановления функции бета-клеток или регулирования иммунных реакций продолжаются.
Изменение микробиоты кишечника с помощью пробиотиков, пребиотиков или определенных диет также привлекло внимание. Некоторые данные свидетельствуют о том, что микробиом кишечника играет роль в регуляции иммунитета, и исследователи изучают, может ли изменение микробиома снизить риск аутоиммунитета и, следовательно, диабета 1 типа. [118]
Толерогенные терапии, которые стремятся вызвать иммунную толерантность к антигенам бета-клеток, являются еще одной областью интереса. Такие методы, как использование дендритных клеток или регуляторных Т-клеток, разработанных для повышения толерантности к бета-клеткам, изучаются в клинических испытаниях, хотя эти подходы остаются экспериментальными. [119]
Существует также гипотеза, что некоторые вирусные инфекции, в частности энтеровирусы, могут вызывать диабет 1 типа у генетически предрасположенных людей. Исследователи изучают, могут ли вакцины, нацеленные на эти вирусы, снизить риск развития заболевания. [120]
Также изучаются комбинированные иммунотерапии с целью достижения более прочной иммунной защиты путем совместного использования нескольких агентов. Например, антитела против CD3 можно комбинировать с другими иммуномодуляторами, такими как блокаторы IL-1 или ингибиторы контрольных точек. [121]
Наконец, исследователи изучают, как факторы окружающей среды, такие как инфекции, диета и стресс, могут влиять на иммунную регуляцию посредством эпигенетических модификаций. Есть надежда, что воздействие на эти эпигенетические изменения может отсрочить или предотвратить начало диабета 1 типа у лиц с высоким риском. [122]
Диабет 1 типа составляет примерно 10–15% всех случаев диабета [32] или 11–22 миллиона случаев во всем мире. [4] Симптомы могут начаться в любом возрасте, но чаще всего заболевание проявляется у детей, диагнозы немного чаще ставятся в возрасте 5–7 лет, и гораздо чаще в период полового созревания. [123] [21] В отличие от большинства аутоиммунных заболеваний, диабет 1 типа немного чаще встречается у мужчин, чем у женщин. [123]
В 2006 году диабетом 1 типа страдали 440 000 детей в возрасте до 14 лет, и он был основной причиной диабета у детей младше 15 лет. [124] [32]
Показатели сильно различаются по странам и регионам. Самый высокий уровень заболеваемости в Скандинавии — 30–60 новых случаев на 100 000 детей в год, средний — в США и Южной Европе — 10–20 случаев на 100 000 в год, а самый низкий — в Китае, большей части Азии и Южной Америке — 1–3 случая на 100 000 в год. [36]
В Соединенных Штатах диабетом 1 и 2 типа страдало около 208 000 молодых людей в возрасте до 20 лет в 2015 году. Более 18 000 молодых людей ежегодно диагностируют диабет 1 типа. Ежегодно около 234 051 американцев умирают из-за диабета (типа I или II) или связанных с диабетом осложнений, причем у 69 071 это является основной причиной смерти. [125]
В Австралии около миллиона человек были диагностированы с диабетом, и из этого числа 130 000 человек были диагностированы с диабетом 1 типа. Австралия занимает 6-е место в мире по числу детей в возрасте до 14 лет. В период с 2000 по 2013 год было установлено 31 895 новых случаев, из которых 2 323 в 2013 году, что составляет 10–13 случаев на 100 000 человек в год. Аборигены и жители островов Торресова пролива страдают меньше. [126] [127]
Начиная с 1950-х годов заболеваемость диабетом 1 типа постепенно росла во всем мире в среднем на 3–4% в год. [36] Рост был более выражен в странах, которые изначально имели более низкую заболеваемость диабетом 1 типа. [36] Единственное исследование 2023 года предположило связь между инфекцией COVID-19 и заболеваемостью диабетом 1 типа у детей; [128] подтверждающие исследования на сегодняшний день не появились.
Связь между диабетом и повреждением поджелудочной железы была впервые описана немецким патологом Мартином Шмидтом , который в статье 1902 года отметил воспаление вокруг островка поджелудочной железы у ребенка, умершего от диабета. [129] Связь между этим воспалением и началом диабета была дополнительно разработана в 1920-х годах Шилдсом Уорреном , а термин «инсулит» был придуман Гансом фон Мейенбургом в 1940 году для описания этого явления. [129]
Диабет 1 типа был описан как аутоиммунное заболевание в 1970-х годах на основе наблюдений, что аутоантитела против островков были обнаружены у диабетиков с другими аутоиммунными дефицитами. [130] Также в 1980-х годах было показано, что иммуносупрессивная терапия может замедлить прогрессирование заболевания, что еще больше подтверждает идею о том, что диабет 1 типа является аутоиммунным заболеванием. [131] Название «ювенильный диабет» использовалось ранее, поскольку его часто впервые диагностируют в детстве.
По оценкам, диабет 1 и 2 типа обойдется в 10,5 млрд долларов в год на медицинские расходы (875 долларов в месяц на одного диабетика) и еще 4,4 млрд долларов в косвенных расходах (366 долларов в месяц на одного человека с диабетом) в США [132] В Соединенных Штатах 245 млрд долларов в год приходится на диабет. Лица с диагнозом диабет несут в 2,3 раза больше расходов на здравоохранение, чем лица, не страдающие диабетом. Один из десяти долларов на здравоохранение тратится на лиц с диабетом 1 и 2 типа. [125]
Финансирование исследований диабета 1 типа осуществляется правительством, промышленностью (например, фармацевтическими компаниями) и благотворительными организациями. Государственное финансирование в Соединенных Штатах распределяется через Национальные институты здравоохранения , а в Великобритании — через Национальный институт исследований в области здравоохранения и ухода или Медицинский исследовательский совет . Фонд исследований ювенильного диабета (JDRF), основанный родителями детей с диабетом 1 типа, является крупнейшим в мире поставщиком благотворительного финансирования исследований диабета 1 типа. [133] Другие благотворительные организации включают Американскую диабетическую ассоциацию , Diabetes UK , Фонд исследований и благополучия диабета, [134] Diabetes Australia и Канадскую диабетическую ассоциацию .
Также были предприняты значительные усилия по разработке полностью автоматизированной системы подачи инсулина или «искусственной поджелудочной железы», которая могла бы определять уровень глюкозы и вводить соответствующий инсулин без сознательного участия пользователя. [135] Современные «гибридные системы с замкнутым контуром» используют непрерывный монитор глюкозы для определения уровня сахара в крови и подкожную инсулиновую помпу для подачи инсулина; однако из-за задержки между инъекцией инсулина и его действием современные системы требуют, чтобы пользователь инициировал инсулин перед приемом пищи. [136] Несколько усовершенствований этих систем в настоящее время проходят клинические испытания на людях, включая двухгормональную систему, которая вводит глюкагон в дополнение к инсулину, и имплантируемое устройство, которое вводит инсулин внутрибрюшинно , где он может усваиваться быстрее. [137]
Различные модели заболеваний на животных используются для понимания патогенеза и этиологии диабета 1 типа. В настоящее время доступные модели диабета 1 типа можно разделить на спонтанно аутоиммунные, химически индуцированные, вирусно-индуцированные и генетически индуцированные. [138]
Мыши с не ожирением и диабетом (NOD) являются наиболее широко изученной моделью диабета 1 типа. [138] Это инбредная линия , у которой спонтанно развивается диабет 1 типа у 30–100% самок мышей в зависимости от условий содержания. [139] Диабет у мышей NOD вызывается несколькими генами, в первую очередь генами MHC, участвующими в презентации антигена . [139] Как и у людей с диабетом, у мышей NOD развиваются островковые аутоантитела и воспаление в островках, за которыми следует снижение выработки инсулина и гипергликемия. [139] [140] Некоторые черты человеческого диабета преувеличены у мышей NOD, а именно, у мышей наблюдается более тяжелое воспаление островков, чем у людей, и они имеют гораздо более выраженную половую предвзятость, причем у самок диабет развивается гораздо чаще, чем у самцов. [139] У мышей NOD начало инсулита происходит в возрасте 3–4 недель. Островки Лангерганса инфильтрированы CD4+, CD8+ Т-лимфоцитами, NK-клетками, В-лимфоцитами, дендритными клетками, макрофагами и нейтрофилами, что аналогично процессу заболевания у людей. [141] Помимо пола, на возникновение СД1 также влияют условия размножения, состав микробиома кишечника или диета. [142]
Крыса BioBreeding Diabetes-Prone (BB) является еще одной широко используемой спонтанной экспериментальной моделью для T1D. Начало диабета происходит у 90% особей (независимо от пола) в возрасте 8–16 недель. [141] Во время инсулита панкреатические островки инфильтрируются Т-лимфоцитами, В-лимфоцитами, макрофагами и NK-клетками, при этом отличие от течения инсулита у человека заключается в том, что CD4 + T-лимфоциты заметно снижены, а CD8 + T-лимфоциты практически отсутствуют. Вышеупомянутая лимфопения является основным недостатком этой модели. Заболевание характеризуется гипергликемией, гипоинсулинемией, потерей веса, кетонурией и необходимостью инсулинотерапии для выживания. [141] Крысы BB используются для изучения генетических аспектов T1D, а также для интервенционных исследований и исследований диабетической нефропатии. [143]
Крысы LEW-1AR1 / -iddm получены от врожденных крыс Льюиса и представляют собой более редкую спонтанную модель для T1D. У этих крыс диабет развивается примерно в возрасте 8–9 недель без каких-либо половых различий в отличие от мышей NOD. [144] У мышей LEW диабет проявляется гипергликемией, глюкозурией, кетонурией и полиурией. [145] [141] Преимуществом модели является прогрессирование преддиабетической фазы, которая очень похожа на заболевание человека, с инфильтрацией островков иммунными клетками примерно за неделю до того, как наблюдается гипергликемия. Эта модель подходит для интервенционных исследований или для поиска прогностических биомаркеров. Также можно наблюдать отдельные фазы инфильтрации поджелудочной железы иммунными клетками. Преимуществом конгенных мышей LEW является также хорошая жизнеспособность после проявления T1D (по сравнению с мышами NOD и крысами BB). [146]
Химические соединения алоксан и стрептозотоцин (СТЗ) обычно используются для индукции диабета и разрушения β-клеток в моделях животных на мышах/крысах. [141] В обоих случаях это цитотоксический аналог глюкозы, который проходит транспорт GLUT2 и накапливается в β-клетках, вызывая их разрушение. Химически индуцированное разрушение β-клеток приводит к снижению выработки инсулина, гипергликемии и потере веса у подопытного животного. [147] Подготовленные таким образом модели животных подходят для исследований в области препаратов и методов лечения, снижающих уровень сахара в крови (например, для тестирования новых препаратов инсулина). Они также являются наиболее часто используемой генетически индуцированной моделью T1D - так называемой мышью AKITA (первоначально мышь C57BL/6NSIc). Развитие диабета у мышей AKITA вызвано спонтанной точечной мутацией в гене Ins2, который отвечает за правильный состав инсулина в эндоплазматическом ретикулуме. Снижение выработки инсулина затем связывают с гипергликемией, полидипсией и полиурией. Если тяжелый диабет развивается в течение 3–4 недель, мыши AKITA выживают не более 12 недель без вмешательства лечения. Описание этиологии заболевания показывает, что, в отличие от спонтанных моделей, ранние стадии заболевания не сопровождаются инсулитом. [148] Мыши AKITA используются для тестирования препаратов, нацеленных на снижение стресса эндоплазматического ретикулума, для тестирования трансплантатов островков и для изучения осложнений, связанных с диабетом, таких как нефропатия, симпатическая автономная нейропатия и сосудистые заболевания. [141] [149] для тестирования трансплантационной терапии. Их преимуществом в основном является низкая стоимость, недостатком — цитотоксичность химических соединений. [150]
Диабет 1 типа (T1D) — это многофакторное аутоиммунное заболевание с сильным генетическим компонентом. Хотя факторы окружающей среды также играют важную роль, генетическая восприимчивость к T1D хорошо известна, и в развитии заболевания задействовано несколько генов и локусов.
Наиболее значительный генетический вклад в T1D вносит область человеческого лейкоцитарного антигена (HLA) на хромосоме 6p21. [151] Гены HLA класса II, в частности HLA-DR и HLA-DQ , являются самыми сильными генетическими детерминантами риска T1D. Определенные комбинации аллелей, такие как HLA-DR3-DQ2 и HLA-DR4-DQ8, связаны с более высоким риском развития T1D. [152] Люди, несущие оба этих гаплотипа (гетерозиготные DR3/DR4), подвергаются еще большему риску. Считается, что эти варианты HLA влияют на способность иммунной системы различать собственные и чужеродные антигены, что приводит к аутоиммунному разрушению бета-клеток поджелудочной железы. [153]
Напротив, некоторые гаплотипы HLA, такие как HLA-DR15-DQ6 , связаны с защитой от диабета первого типа, что позволяет предположить, что вариации в этих генах, связанных с иммунитетом, могут либо предрасполагать, либо защищать от заболевания. [154]
Помимо HLA, в восприимчивости к T1D участвуют несколько не-HLA генов. Исследования ассоциаций по всему геному (GWAS) выявили более 50 локусов, связанных с повышенным риском T1D. [155] Некоторые из наиболее примечательных генов включают:
T1D считается полигенным заболеванием, что означает, что в его развитии участвуют несколько генов. В то время как отдельные гены обуславливают различную степень риска, именно сочетание нескольких генетических факторов вместе с экологическими триггерами в конечном итоге приводит к началу заболевания. [159] Семейные исследования показывают, что T1D имеет относительно высокую наследуемость, при этом братья и сестры пораженных лиц имеют около 6–10% риска развития заболевания по сравнению с 0,3% риском в общей популяции. [160]
Риск T1D также зависит от наличия пораженных родственников первой степени родства. Например, дети отцов с T1D имеют более высокий риск развития заболевания по сравнению с детьми матерей с T1D. Монозиготные (идентичные) близнецы имеют уровень конкордантности около 30–50%, что подчеркивает важность как генетических, так и экологических факторов в возникновении заболевания. [161]
Недавние исследования также были сосредоточены на роли эпигенетики и взаимодействия генов и окружающей среды в развитии диабета первого типа. [162] Считается, что факторы окружающей среды, такие как вирусные инфекции, диета в раннем детстве и состав микробиома кишечника, запускают аутоиммунный процесс у генетически восприимчивых людей. [163] Эпигенетические модификации, такие как метилирование ДНК и модификации гистонов, могут влиять на экспрессию генов в ответ на эти экологические триггеры, дополнительно модулируя риск развития диабета первого типа.
Хотя в понимании генетической основы диабета первого типа достигнут значительный прогресс, текущие исследования направлены на раскрытие сложного взаимодействия между генетической восприимчивостью, иммунной регуляцией и влиянием окружающей среды, которые способствуют патогенезу заболевания. [164]
Вирусные инфекции играют роль в развитии ряда аутоиммунных заболеваний, включая диабет 1 типа у человека. Однако механизмы, посредством которых вирусы участвуют в индукции СД 1 типа, до конца не изучены. Модели, вызванные вирусами, используются для изучения этиологии и патогенеза заболевания, в частности механизмов, посредством которых факторы окружающей среды способствуют возникновению СД 1 типа или защищают от него. [165] Среди наиболее часто используемых — вирус Коксаки , вирус лимфоцитарного хориоменингита , вирус энцефаломиокардита и вирус крыс Килхэма . Примерами животных, вызванных вирусами, являются мыши NOD, инфицированные Коксаки B4, у которых в течение двух недель развился СД 1 типа. [166]
Низкоуглеводные диеты представляют интерес для улучшения гликемических результатов при лечении диабета 1 типа. Имеются ограниченные доказательства в поддержку их рутинного использования при лечении диабета 1 типа.
Целиакия при СД1 протекает бессимптомно... Клинические проявления целиакии, такие как боли в животе, газы, вздутие живота, диарея и потеря веса, могут присутствовать у пациентов с СД1, но часто объясняются плохим контролем диабета, гастропарезом или диабетической невропатией
{{cite journal}}
: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на ноябрь 2024 г. ( ссылка ){{cite journal}}
: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на ноябрь 2024 г. ( ссылка )