Этиология и патогенез инсулинзависимого сахарного диабета
Инсулинзависимый сахарный диабет (СД I типа): причины, диагностика, лечениеЭтиология и встречаемость инсулинзависимого сахарного диабета. Инсулинзависимый сахарный диабет (ИЗСД) (также называемый сахарным диабетом I типа, МШ №222100), обычно вызывается аутоиммунным уничтожением островковых бета-клеток поджелудочной железы; механизм инициации этой аутоиммунной реакции неизвестен. Гибель островковых b-клеток приводит к недостатку инсулина, и как следствие к нарушениям анаболизма и катаболизма, заканчивающимся метаболическими изменениями, подобными наблюдаемым при голодании. Среди европеоидов Северной Америки инсулинзависимый сахарный диабет (ИЗСД) — вторая наиболее частая хроническая болезнь детства, возрастающая с частотой 1 на 2500 в 5-летнем возрасте до 1 на 300 к 18 годам жизни. Патогенез инсулинзависимого сахарного диабетаОбычно инсулинзависимый сахарный диабет (ИЗСД) связан с сочетанием генетической предрасположенности и последующего влияния окружающей среды, и только очень редко изолированным воздействием окружающей среды или только генетической мутацией. Хотя приблизительно 90% инсулинзависимый сахарный диабет (ИЗСД) возникает у пациентов без сахарного диабета в семейной истории, наблюдения, доказывающие генетическую предрасположенность, включают различия в конкордантности между монозиготными (33-50%) и дизиготными близнецами (1-14%), семейное накопление и различия в распространенности в разных популяциях. У человека обнаружено более 13 различных генетических локусов предрасположенности, хотя несколько из них были выявлены последовательно и повторно. Один из доказанных локусов — локус HLA, обеспечивающий от 30 до 60% генетической предрасположенности. Приблизительно 95% белых пациентов экспрессируют аллель DR3 или DR4, или оба, по сравнению с 50% в контроле; очевидно, эта ассоциация возникает не вследствие того, что DR3 и DR4 реальные аллели предрасположенности, а из-за неравновесного сцепления между DR и DQ. Первичными аллелями предрасположенности оказались аллель DQb1*0201, сегрегирующий вместе с DR3, и DQb1*0302, сегрегирующий с DR4. И наоборот, аллель DQb1*602, сцепленный с DR2, оказался защитным аллелем; т.е. присутствие этих двух аллелей отрицает эффект предрасположенности. Оба аллеля предрасположенности DQb1 имеют нейтральную аминокислоту в позиции 57, участке в границах предполагаемой щели, связывающейся с антигеном, тогда как защитные или нейтральные аллели DQb1 имеют в позиции 57 аспарагиновую кислоту. Считают, что эта замена нейтральной аминокислоты на аспарагиновую изменяет специфичность антигена, связывающегося с молекулой DQ. Подтверждение влияния факторов окружающей среды в развитии инсулинзависимого сахарного диабета у генетически предрасположенных пациентов — конкордантность менее чем у 50% монозиготных близнецов, сезонные изменения встречаемости и повышенная встречаемость сахарного диабета среди детей с врожденной краснухой. Предполагаемые факторы окружающей среды — вирусные инфекции и раннее воздействие коровьего альбумина. Действие вирусов и коровьего альбумина могут вызывать аутоиммунное уничтожение b-клеток вследствие молекулярной мимикрии, т.е. сходством антигенных детерминант между белками b-клеток и вирусным или коровьим белком. Приблизительно 80-90% вновь диагностированных пациентов с инсулинзависимым сахарным диабетом (ИЗСД) имеют антиостровковые антитела. Эти аутоанти-тела распознают цитоплазматические и поверхностные детерминанты клеток, например декарбоксилазу глутаминовой кислоты, карбоксипептидазу Н, антигены ганглиозидов, антиген островковых клеток 69 (ICA69) и белок тирозинфосфатазу. Декарбоксилаза глутаминовой кислоты и антиген ICA69 имеют общие эпитопы с вирусом Коксаки типа В4 и альбумином коровьей сыворотки соответственно. В итоге инсулинзависимый сахарный диабет — аутоиммунная болезнь, хотя точная роль аутоантител к островковым клеткам остается неопределенной. Дополнительное подтверждение аутоиммунного механизма при инсулинзависимом сахарном диабете — повышенное распространение других аутоиммунных болезней, мононуклерная инфильтрация островков и повторная гибель b-клеток после пересадки от монозиготного близнеца. Однако два факта позволяют предполагать, что развитие инсулинзависимого сахарного диабета — более чем развитие аутоантител. Во-первых, менее чем 1% людей из общей популяции имеет сахарный диабет, хотя аутоантитела к островкам имеют 10%, и, во-вторых, родственники больных первой степени родства имеют показатели ремиссии антител от 10 до 78%.
Фенотип и развитие инсулинзависимого сахарного диабетаРазвитие недостаточности инсулина происходит в течение нескольких, часто многих, лет. Самый ранний признак болезни — появление аутоантител к островковой ткани, при этом концентрация глюкозы крови, толерантность к глюкозе (способность поддерживать нормальный уровень глюкозы в крови после сахарной нагрузки) и ответ инсулина на глюкозу нормальные. За этим периодом следует фаза снижения толерантности к глюкозе, но нормальная концентрация глюкозы на голодный желудок. По мере продолжающейся гибели b-клеток, в конце концов, развивается гипергликемия натощак, но все еще производится достаточно инсулина, чтобы предохранить от развития кетоза; в этот период пациенты имеют инсулиннезависимый сахарный диабет (ИНСД). В конце концов, синтез инсулина падает ниже критического порога, и пациенты становятся зависимыми от введения внешнего инсулина, появляется склонность к кетоацидозу. Молодые пациенты обычно проходят через эти фазы быстрее, чем более старшие. Хотя острые осложнения сахарного диабета могут быть купированы введением инсулина, утрата эндогенного синтеза инсулина вызывает множество проблем, включая атеросклероз, периферическую нейропатию, патологию почек, катаракту и ретинопатию. Приблизительно 50% пациентов умирают от почечной недостаточности. Развитие и тяжесть этих осложнений обусловливаются генетическим фоном и качеством метаболической поддержки. Строгий контроль уровня глюкозы крови уменьшает риск осложнений на 35-75%. Особенности фенотипических проявлений инсулинзависимого сахарного диабета: Лечение инсулинзависимого сахарного диабетаХотя пересадка поджелудочной железы или островковой ткани может излечить инсулинзависимый сахарный диабет, дефицит тканей для пересадки и осложнения иммуносупрессии ограничивают данный метод лечения. Оказание помощи большинству пациентов проводят интенсивной коррекцией уровня глюкозы крови введением внешнего инсулина. Факт развития островковых аутоантител за несколько лет до начала клинических проявлений инсулинзависимого сахарного диабета привел к появлению методики обследований с целью прогнозирования и профилактического лечения инсулинзависимого сахарного диабета. Оказалось, что введение инсулина или никотинамида у некоторых пациентов задерживает развитие инсулинзависимого сахарного диабета. Риски наследования инсулинзависимого сахарного диабетаРиск инсулинзависимого сахарного диабета в общей популяции составляет приблизительно 1 на 300. При наличии больного сибса риск возрастает до 1 на 14 (1 к 6, если идентичны антигены HLA, 1 к 20, если идентичен гаплотип HLA). Риск возрастает до 1 на 6 при наличии второго больного родственника первой степени родства и до 1 к 3, если болеет монозиготный близнец. Дети больной матери имеют риск развития инсулинзависимого сахарного диабета от 1 на 50 до 1 на 33, тогда как дети больного отца — 1 на 25 — 1 на 16. Более высокий риск при больном отце ограничен отцами с аллелем HLA DR4. Пример инсулинзависимого сахарного диабета. Ф.Ц., 45-летний отец с поздней формой сахарного диабета, направлен в клинику эндокринологии для консультации относительно риска развития сахарного диабета у его детей. У больного развилась сниженная толерантность к глюкозе (невозможность поддерживать нормальную сахарную кривую после нагрузки) в возрасте 39 лет и гипергликемия в 45 лет. В личном анамнезе больного терапевтических или хирургических проблем не было. Данные медицинского осмотра нормальные, за исключением умеренного ожирения области живота; индекс массы тела [масса в кг/(рост в м)2] равен 31,3 с избыточным жиром, преимущественно распределенным вокруг талии. У Ф.Ц. пять детей в двух браках; у детей от каждого брака до 10 лет жизни развивался инсулинзависимого сахарного диабета. У его сестры инсулинзависимого сахарного диабета развился в детстве, она умерла в юности вследствие диабетического кетоацидоза. Генетик сказал, что, судя по семейному анамнезу, у пациента вероятна поздняя форма инсулинзависимого сахарного диабета и что имеющийся у него ИНСД, вероятно, предшествует развитию инсулинзависимого сахарного диабета. После обсуждения возможных причин и методов, задерживающих развитие инсулинзависимого сахарного диабета, больной согласился записать себя и всех своих несовершеннолетних детей в научно-исследовательскую программу, изучающую профилактику инсулинзависимого сахарного диабета. Как часть этого исследования, Ф.Ц. и дети были проверены на антиостровковые антитела. Оба, он и здоровая дочь имели высокий титр антиостровковых антител; у дочери также обнаружен аномальный результат теста толерантности к глюкозе, но гипергликемии натощак не найдено. Как часть протокола исследования больному и его дочери назначены инъекции небольших доз инсулина. – Также рекомендуем “Задержка внутриутробного развития (ЗВУР): причины, диагностика, лечение” Оглавление темы “Наследственные болезни”:
|
Инсулинзависимый СД (СД 1 типа) – СД аутоиммунного генеза, развивающийся при наследственной предрасположенности к нему под действием провоцирующих факторов внешней среды (вирусной инфекции, цитотоксических веществ и др.).
Этиология ИЗСД:
1) наследственность: СД 1 типа – полигенное заболевание, в основе которого лежат по меньшей мере 2 мутантных диабетических гена в 6-ой хромосоме, передающихся рецессивно, связанных с HLA-системой (наиболее часто с DR3, DR4, B8, B15) и определяющих предрасположенность к аутоиммуному поражению инсулярного аппарата или повышенную чувствительность b-клеток к вирусным антигенам.
2) вирусная инфекция (наиболее часто это вирусы краснухи, Коксаки В, гепатита В, эпидемического паротита, инфекционного мононуклеоза, гриппа, цитомегаловирус) – провоцирует развитие ИЗСД, т.к. существуют общие антигенные эпитопы для b-клеток и панкреатогенных вирусов (молекулярная мимикрия), что способствует аутоиммунным повреждениям инсулярного аппарата.
Патогенез ИЗСД.
1) Копенгагенская модель деструкции b-клеток:
а) АГ панкреатотропных факторов (вирусы, цитотоксины и др.), поступающие в организм, повреждают b-клетки, способствуя высвобождению их антигенов, а также связываются с HLA АГ локуса D с образованием комплекса на поверхности макрофагов, которые становятся антиген-презентирующими клетками
б) антиген-презентирующие клетки секретируют ИЛ-1, который вызывает:
– пролиферацию Т-хелперов и секрецию ими лимфокинов (g-ИФН, ФНОa), участвующих в деструкции b-клеток
– увеличение проницаемости капилляров
– экспрессию АГ HLA I и II классов на b-клетках с последующим превращением их в аутоантигены
2) Лондонская модель деструкции b-клеток –повреждение b-клеток запускается взаимодействием внешнего АГ с макрофагом (по механизмам Копенгагенской модели), затем при высокой концентрации ИЛ-1 под влиянием
g-ИФН и ФНОa на b-клетках индуцируется экспрессия аберрантных (не свойственных норме) АГ DR3 и DR4 с превращением b-клеток в аутоантигены; островки Лангерганса инфильтрируются Т-хелперами, макрофагами, плазматическими клетками, продуцирующими большое количество цитокинов, развивается выраженная иммуновоспалительная реакция с участием цитотоксических Т-лимфоцитов и натуральных киллеров, что и приводит к деструкции b-клеток.
Стадийность развития СД 1 типа:
1-ая стадия – наличие генетической предрасположенности к ИЗСД благодаря определенным HLA АГ.
2-ая стадия – инициация аутоиммунных процессов в b-клетках островков под влиянием панкреатотропных вирусов и цитотоксинов
3-ая стадия – активные иммунологические процессы с образованием АТ к b-клеткам и инсулину
4-ая стадия – прогрессивное снижение секреции инсулина, стимулированного глюкозой
5-ая стадия – клинически явный диабет (манифестация СД); развивается при деструкции 85-90% b-клеток
6-ая стадия – полная деструкция b-клеток, полное отсутствие секреции инсулина и С-пептида.
Нарушения метаболизма при СД и патофизиология основных клинических проявлений:
а) углеводный обмен – инсулин активирует: поступление глюкозы в клетки; ключевые ферменты аэробного гликолиза и пентозо-фосфатного цикла, необходимого для синтеза нуклеиновых кислот; НАДФ*Н2, используемый для синтеза стероидных гормонов, холестерина, жирных кислот, активирования фолиевой
кислоты; гликогенсинтетазу; инсулин подавляет: превращение глюкозо-6-фосфата в глюкозу; глюконеогенез; фосфорилазу, стимулирующую распад гликогена; сорбитоловый шунт; глюкуронатный путь обмена углеводов; синтез гликопротеинов; образование гликозилированного гемоглобина и других гликозилированных белков.
Нарушение углеводного обмена:
1) ¯ поступление глюкозы в клетку инсулинзависимых тканей ® ¯ активности ключевых ферментов аэробного гликолиза ® нарушение образования энергии ® гипоксия клеток ® гликогенолиза, глюконеогенеза, превращения глюкозо-6-фосфата в глюкозу ® гипергликемия, глюкозурии ® полиурия (из-за высокой осмолярности мочи) с потерей электролитов, жажда, обезвоживание, мышечная слабость, полифагия (из-за энергетодефицита)
2) активация инсулин-независимых путей метаболизма глюкозы:
а) сорбитолового – глюкоза под влинием альдозредуктазы восстанавливается в сорбитол, который под влиянием сорбитолдегидрогеназы превращается во фруктозу, метаболизирующуюся по пути гликолиза; при дефиците инсулина нарушается работа инсулинзависимой сорбитолдегидрогеназы и избыточное количество высокоосмотического сорбитола накапливается в хрусталике, нервных волокнах, сетчатке
б) глюкуронатного – в норме глюкоза через уридиндифосфаттлюкозу превращается в глюкуроновую кислоту, а также используется для синтеза гликогена; т.к. при СД использование уридиндифосфатглюкозы для синтеза гликогена уменьшено, резко увеличивается синтез глюкуроновой кислоты и гликозаминогликанов (один из механизмов развития ангиопатий)
в) гликопротеинового – при СД интенсивно синтезируются гликопротеины (способствуют ангиопатиям)
б) белковый обмен – инсулин активирует: биосинтез белка, рибонуклеотидов (АТФ, креатинфосфата), транспорт аминокислот внутрь клетки с последующим их включением в белки; синтез циклических нуклеотидов (цАМФ, цГМФ); биосинтез цитоплазматических и ядерных нуклеиновых кислот (ДНК, РНК); инсулин подавляет распад белков (антикатаболический эффект)
Нарушения белкового обмена:
1) снижение активности пентозного цикла метаболизма глюкозы с нарушением синтеза белков
2) усиление катаболизма белка и истощение его запасов из-за интенсивных процессов глюконеогенеза
3) гликозилирование белков, особенно гемоглобина, который очень прочно связывает в этом состоянии кислород и трудно отдает его тканям ® гипоксия базальных мембран сосудов ® ангиопатии и др.
в) жировой обмен – инсулин активирует: поступление глюкозы в адипоциты; образование из глюкозы жирных кислот и глицерофосфата; образование глицерина; синтез триглицеридов (липогенез); инсулин подавляет липолиз (антилиполитический эффект)
Нарушения жирового обмена:
нарушение синтеза жиров, увеличение процессов липолиза с образованием большого количества жирных кислот (из-за дефицита инсулина и угнетения пентозного цикла метаболизма глюкозы):
а) жирные кислоты поступают в печень, вызывая ее жировую нифильтрацию
б) избыток жирных кислот превращается в кетоновые тела (β-оксимасляная и ацетоуксусная кислоты), не успевающие сгорать в цикле Кребса ® кетонемия, кетонурия, запах ацетона изо рта
в) жирные кислоты через повышенное образование ацетил-КоА способствует повышенному синтезу ХС
г) обмен электролитов – инсулин активирует поступление калия в клетку и угнетает поглощения натрия клеткой.
Диагностика ИЗСД: см. вопрос 74.
Лечение СД 1 типа:
1. Обучение больного в «Школе диабета» соблюдению необходимой диете и методам определения содержания глюкозы в крови с помощью тест-полоски или глюкометра, глюкозы и кетоновых тел в моче; больной обучается самопомощи при гипогликемии, а также получает рекомендации по использованию дозированной физической нагрузки
2. Обучение больного технике введения инсулина и заместительная терапия препаратами инсулина (препараты выбора – инсулин человеческий генноинженерный или рекомбинантный).
Рекомендуемый режим инсулинотерапии – базис-болюсный – инсулин средней продолжительности или продленного действия дважды в день – перед завтраком около 2/3 суточной дозы и перед сном около 1/3 суточной дозы для создания базального уровня инсулина + перед каждым основным приемом пищи инсулин короткого действия для имитации пиковой секреции инсулина в ответ на прием пищи. Режим введения инсулина подбирается индивидуально с целью обеспечения оптимального метаболического контроля.
Могут использоваться следующие режимы инсулинотерапии:
1) инсулин короткого действия и средней продолжительности действия перед завтраком и ужином
2) инсулин короткого действия – перед завтраком, обедом и ужином; инсулин средней продолжительности действия – перед завтраком и ужином
3) инсулин короткого действия – перед завтраком, обедом и ужином; инсулин средней продолжительности действия – перед завтраком и на ночь (в 22 часа)
4) инсулин короткого действия – перед завтраком, обедом и ужином; инсулин средней продолжительности действия – на ночь (в 22 часа)
Доза инсулина подбирается индивидуально под контролем гликемического профиля (средняя суточная потребность в инсулине у взрослых 40-60 ЕД, в среднем 0,6-0,8 ЕД/кг массы тела). Однако в первый год заболевания может развиться ремиссия СД, сопровождающаяся временным резким снижением потребности в экзогенном инсулине («медовый месяц диабетика»)!
Дозу пролонгированного инсулина рассчитывают исходя из потребности в базисном инсулине примерно 1 ЕД в час, что в сутки составляет 24-28 ЕД; это количество пролонгированного инсулина вводят обычно в два приема: около 2/3 указанной суточной дозы перед завтраком и около 1/3 суточной дозы – перед сном. Инсулин короткого действия вводят из расчета уровня гликемии и предполагаемого количества потребленных углеводов (хлебных единиц) в каждый прием пищи; 1 ЕД инсулина снижает уровень гликемии примерно на 2,22 ммоль/л, а 12 г глюкозы (50 ккал) повышают его на 2,77 ммоль/л; при расчете дозы инсулина короткого действия, вводимого перед большими приемами пищи, учитывают, что для усвоения 12 г глюкозы (1 ХЕ) или 50 ккал необходимо 1,4 ЕД инсулина.
Ежедневная коррекция дозы инсулина осуществляется в зависимости от следующих факторов: уровень гликемии в течение суток (профиль); содержание углеводов в каждый прием пищи; уровень и интенсивность физической нагрузки; наличие интеркуррентного заболевания.
Устройства для инъекций инсулина:
а) инъекторы инсулина (шприц-ручки) – необходимы детям, подросткам, беременным, больным с ослабленным зрением и ампутацией нижних конечностей, страдающих сахарным диабетом; концентрация инсулина в картриджах для шприц-ручек 100 ЕД/мл, объем картриджей – 1,5 мл или 3 мл
б) одноразовые пластиковые инсулиновые шприцы, калиброванные по концентрации инсулина – у остальных больных
Техника инъекций инсулина:
– инсулин короткого действия вводится за 30 минут до приема пищи, ультракороткого действия – непосредственно перед приемом пищи
– инъекции инсулина короткого действия рекомендуется делать в подкожную клетчатку живота, инсулина средней продолжительности действия – бедер или ягодиц глубоко через широко сжатую кожу под углом 45° (или 90°, если подкожно-жировой слой толще, чем длина иглы)
– рекомендуется ежедневная смена мест введения инсулина в пределах одной области в целях предупреждения развития липодистрофий.
3. Принципы диеты:
– питание должно обеспечивать относительно стабильный гликемический профиль и способствовать хорошему метаболическому контролю
– из повседневного рациона исключаются продукты, содержащие легкоусвояемые углеводы
– суточная калорийность должна покрываться на 55-60% за счет углеводов, на 16-20% – белков и 24-30% – жиров
– в рационе питания должны преобладать продукты с низким содержанием жира, предпочтительнее включать
продукты, содержащие ненасыщенные жирные кислоты (растительные масла)
– оптимально 6 приемов пищи – 3 основных (завтрак, обед, ужин) и 3 дополнительных (второй завтрак, полдник и умеренный прием пищи перед сном)
– необходимо документировать следующие продукты (считать хлебные единицы) – зерновые, жидкие молочные продукты, некоторые сорта овощей (картофель, кукуруза), фрукты
4. Физические нагрузки – строго индивидуальны, необходимо помнить, что:
– физические упражнения повышают чувствительность к инсулину и снижают уровень гликемии, что может приводить к развитию гипогликемий; риск гипогликемий повышается в течение физической нагрузки и в ближайшие 12-40 часов после периода длительных тяжелых физических нагрузок
– при легких и умеренных физических нагрузках продолжительностью не более 1 часа требуется дополнительный прием углеводов до и после занятий спортом (15 г легкоусвояемых углеводов на каждые 40 мин занятий спортом)
– при умеренных физических нагрузках продолжительностью более 1 часа и интенсивном спорте необходимо снижение дозы инсулина, действующего во время и в последующие 6-12 часов после физической нагрузки на
20-50%
– уровень глюкозы в крови нужно измерять до, во время и после физической нагрузки
– при декомпенсированном СД, особенно в состоянии кетоза, физические нагрузки противопоказаны!