Патофизиология сахарного диабета 1 типа

Инсулинзависимый сахарный диабет (СД I типа): причины, диагностика, лечение

Этиология 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 диабета

Обычно 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%.

инсулинзависимый сахарный диабет

Фенотип и развитие инсулинзависимого сахарного диабета

Развитие 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:

• Возраст начала: от детства до зрелости

• Полиурия, полидипсия, полифагия

• Гипергликемия

• Кетоацидоз

• Похудание

Лечение инсулинзависимого сахарного диабета

Хотя 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 диабета

Риск 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”:

Мышечная дистрофия Дюшенна: причины, диагностика, лечение
Инсулинзависимый сахарный диабет (СД I типа): причины, диагностика, лечение
Задержка внутриутробного развития (ЗВУР): причины, диагностика, лечение
Синдром удлиненного QT (LQT): причины, диагностика, лечение
Синдром Марфана: причины, диагностика, лечение
Синдром Миллера-Дикера: причины, диагностика, лечение
Миоклонус-эпилепсия MERRF: причины, диагностика, лечение
Нейрофиброматоз I типа: причины, диагностика, лечение
Инсулиннезависимый сахарный диабет (СД 2 типа): причины, диагностика, лечение
Недостаточность орнитинтранскарбамилазы (ОТК): причины, диагностика, лечение

Источник

Сахарный диабет 1 типа – это эндокринное заболевание, характеризующееся недостаточным производством инсулина и повышением уровня глюкозы в крови. Из-за продолжительной гипергликемии пациенты страдают от жажды, теряют вес, быстро утомляются. Характерны мышечные и головные боли, судороги, кожный зуд, усиление аппетита, частые мочеиспускания, бессонница, приливы жара. Диагностика включает клинический опрос, лабораторные исследования крови и мочи, выявляющие гипергликемию, недостаток инсулина, метаболические нарушения. Лечение проводится методом инсулинотерапии, назначается диета, занятия физической культурой.

Общие сведения

Термин «диабет» происходит из греческого языка и означает «течет, вытекает», таким образом, название болезни описывает один из ее ключевых симптомов – полиурию, выделение большого количества мочи. Сахарный диабет 1 типа называют также аутоиммунным, инсулинозависимым и ювенильным. Заболевание может проявиться в любом возрасте, но чаще манифестирует у детей и подростков. В последние десятилетия отмечается рост эпидемиологических показателей. Распространенность всех форм сахарного диабета составляет 1-9%, на долю инсулинозависимого варианта патологии приходится 5-10% случаев. Заболеваемость зависит от этнической принадлежности пациентов, наиболее высока среди скандинавских народов.

Сахарный диабет 1 типа

Причины СД 1 типа

Факторы, способствующие развитию болезни, продолжают исследоваться. К настоящему времени установлено, что сахарный диабет первого типа возникает на основе сочетания биологической предрасположенности и внешних неблагоприятных воздействий. К наиболее вероятным причинам поражения поджелудочной железы, снижения выработки инсулина относят:

Наследственность. Склонность к инсулинозависимому диабету передается по прямой линии – от родителей к детям. Выявлено несколько комбинаций генов, предрасполагающих к болезни. Они наиболее распространены среди жителей Европы и Северной Америки. При наличии больного родителя риск для ребенка увеличивается на 4-10% по сравнению с общей популяцией.
Неизвестные внешние факторы. Существуют некие воздействия среды, провоцирующие СД 1 типа. Этот факт подтверждается тем, что однояйцевые близнецы, имеющие абсолютно одинаковый набор генов, заболевают вместе лишь в 30-50% случаев. Также установлено, что люди, мигрировавшие с территории с низкой заболеваемостью на территорию с более высокой эпидемиологией, чаще болеют диабетом, чем те, кто отказался от миграции.
Вирусная инфекция. Аутоиммунный ответ на клетки поджелудочной может быть запущен вирусной инфекцией. Наиболее вероятно влияние вирусов Коксаки и краснухи.
Химикаты, лекарства. Бета-клетки железы, производящей инсулин, могут быть поражены некоторыми химическими средствами. Примерами таких соединений являются крысиный яд и стрептозоцин – препарат для онкологических больных.

Патогенез

В основе патологии лежит недостаточность производства гормона инсулина в бета-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы. К инсулинозависимым тканям относятся печеночная, жировая и мышечная. При сокращении секреции инсулина они перестают принимать глюкозу из крови. Возникает состояние гипергликемии – ключевой признак сахарного диабета. Кровь сгущается, нарушается кровоток в сосудах, что проявляется ухудшением зрения, трофическими поражениями конечностей.

Недостаточность инсулина стимулирует распад жиров и белков. Они поступают в кровь, а затем метаболизируются печенью в кетоны, которые становятся источниками энергии для инсулиннезависимых тканей, включая ткани головного мозга. Когда концентрация сахара крови превышает 7-10 ммоль/л, активизируется запасной путь выведения глюкозы – через почки. Развивается глюкозурия и полиурия, вследствие чего возрастает риск дегидратации организма и дефицита электролитов. Для компенсации потери воды усиливается чувство жажды (полидипсия).

Классификация

Согласно рекомендациям Всемирной организации здравоохранения, сахарный диабет I типа подразделяют на аутоиммунный (спровоцированный выработкой антител к клеткам железы) и идиопатический (органические изменения в железе отсутствуют, причины патологии остаются неизвестными). Развитие болезни происходит в несколько стадий:

Выявление предрасположенности. Проводятся профилактические обследования, определяется генетическая отягощенность. С учетом средних статистических показателей по стране рассчитывается уровень риска развития заболевания в будущем.
Начальный пусковой момент. Включаются аутоиммунные процессы, повреждаются β-клетки. Антитела уже вырабатываются, но производство инсулина остается нормальным.
Активный хронический аутоиммунный инсулит. Титр антител становится высоким, количество клеток, производящих инсулин, сокращается. Определяется высокий риск манифестации СД в ближайшие 5 лет.
Гипергликемия после углеводной нагрузки. Деструкции подвергается значительная часть вырабатывающих инсулин клеток. Производство гормона уменьшается. Сохраняется нормальный уровень глюкозы натощак, но после приема пищи в течение 2 часов определяется гипергликемия.
Клиническая манифестация болезни. Проявляются симптомы, характерные для сахарного диабета. Секреция гормона резко снижена, деструкции подвержено 80-90% клеток железы.
Абсолютная инсулиновая недостаточность. Все клетки, ответственные за синтез инсулина, погибают. Гормон поступает в организм только в форме препарата.

Симптомы СД 1 типа

Основные клинические признаки манифестации заболевания – полиурия, полидипсия и потеря веса. Учащаются позывы к мочеиспусканию, объем суточной мочи достигает 3-4 литров, иногда появляется ночное недержание. Пациенты испытывают жажду, ощущают сухость во рту, выпивают до 8-10 литров воды за сутки. Аппетит усиливается, но масса тела уменьшается на 5-12 кг за 2-3 месяца. Дополнительно может отмечаться бессонница ночью и сонливость днем, головокружения, раздражительность, быстрая утомляемость. Больные чувствуют постоянную усталость, с трудом выполняют привычную работу.

Возникает зуд кожи и слизистых оболочек, высыпания, изъязвления. Ухудшается состояние волос и ногтей, долго не заживают раны и иные кожные поражения. Нарушение кровотока в капиллярах и сосудах называется диабетической ангиопатией. Поражение капилляров проявляется снижением зрения (диабетическая ретинопатия), угнетением функций почек с отеками, артериальной гипертензией (диабетическая нефропатия), неравномерным румянцем на щеках и подбородке. При макроангиопатии, когда в патологический процесс вовлекаются вены и артерии, начинает прогрессировать атеросклероз сосудов сердца и нижних конечностей, развивается гангрена.

У половины больных определяются симптомы диабетической нейропатии, которая является результатом электролитного дисбаланса, недостаточного кровоснабжения и отека нервной ткани. Ухудшается проводимость нервных волокон, провоцируются судороги. При периферической нейропатии пациенты жалуются на жжение и болезненные явления в ногах, особенно по ночам, на ощущение «мурашек», онемение, повышенную чувствительность к прикосновениям. Для автономной нейропатии характерны сбои со стороны функций внутренних органов – возникают симптомы расстройств пищеварения, пареза мочевого пузыря, мочеполовых инфекций, эректильной дисфункции, стенокардии. При очаговой нейропатии формируются боли различной локализации и интенсивности.

Осложнения

Продолжительное нарушение углеводного обмена может привести к диабетическому кетоацидозу – состоянию, характеризующемуся накоплением в плазме кетонов и глюкозы, повышением кислотности крови. Протекает остро: исчезает аппетит, появляется тошнота и рвота, боль в животе, запах ацетона в выдыхаемом воздухе. При отсутствии медицинской помощи наступает помрачение сознания, кома и смерть. Больные с признаками кетоацидоза нуждаются в неотложном лечении. Среди других опасных осложнений диабета – гиперосмолярная кома, гипогликемическая кома (при неправильном применении инсулина), «диабетическая стопа» с риском ампутации конечности, тяжелая ретинопатия с полной потерей зрения.

Диагностика

Обследование пациентов осуществляет врач-эндокринолог. Достаточными клиническими критериями болезни являются полидипсия, полиурия, изменения веса и аппетита – признаки гипергликемии. В ходе опроса врач также уточняет наличие наследственной отягощенности. Предполагаемый диагноз подтверждается результатами лабораторных исследований крови, мочи. Обнаружение гипергликемии позволяет различить сахарный диабет с психогенной полидипсией, гиперпаратиреозом, хронической почечной недостаточностью, несахарным диабетом. На втором этапе диагностики проводится дифференциация различных форм СД. Комплексное лабораторное обследование включает следующие анализы:

Глюкоза (кровь). Определение сахара выполняется трехкратно: с утра натощак, через 2 часа после нагрузки углеводами и перед сном. О гипергликемии свидетельствуют показатели от 7 ммоль/л натощак и от 11,1 ммоль/л после употребления углеводной пищи.
Глюкоза (моча). Глюкозурия указывает на стойкую и выраженную гипергликемию. Нормальные значения для данного теста (в ммоль/л) – до 1,7, пограничные – 1,8-2,7, патологические – более 2,8.
Гликированный гемоглобин. В отличие от свободной, несвязанной с белком глюкозы, количество гликозилированного гемоглобина крови остается относительно постоянным на протяжении суток. Диагноз диабета подтверждается при показателях 6,5% и выше.
Гормональные тесты. Проводятся тесты на инсулин и С-пептид. Нормальная концентрация иммунореактивного инсулина крови натощак составляет от 6 до 12,5 мкЕД/мл. Показатель С-пептида позволяет оценить активность бета-клеток, объем производства инсулина. Нормальный результат – 0,78-1,89 мкг/л, при сахарном диабете концентрация маркера снижена.
Белковый метаболизм. Выполняются анализы на креатинин и мочевину. Итоговые данные дают возможность уточнить функциональные возможности почек, степень изменения белкового обмена. При поражении почек показатели выше нормы.
Липидный метаболизм. Для раннего выявления кетоацидоза исследуется содержание кетоновых тел в кровотоке, моче. С целью оценки риска атеросклероза определяется уровень холестеринов крови (общий холестерин, ЛПНП, ЛПВП).

Лечение СД 1 типа

Усилия врачей нацелены на устранение клинических проявлений диабета, а также на предупреждение осложнений, обучение пациентов самостоятельному поддержанию нормогликемии. Больных сопровождает полипрофессиональная бригада специалистов, в которую входят эндокринологи, диетологи, инструктора ЛФК. Лечение включает консультации, применение лекарственных средств, обучающие занятия. К основным методам относятся:

Инсулинотерапия. Использование препаратов инсулина необходимо для максимально достижимой компенсации метаболических нарушений, предотвращения состояния гипергликемии. Инъекции являются жизненно необходимыми. Схема введения составляется индивидуально.
Диета. Пациентам показана низкоуглеводная, в том числе кетогенная диета (кетоны служат источником энергии вместо глюкозы). Основу рациона составляют овощи, мясо, рыба, молочные продукты. В умеренных количествах допускаются источники сложных углеводов – цельнозерновой хлеб, крупы.
Дозированные индивидуальные физические нагрузки. Физическая активность полезна большинству больных, не имеющих тяжелых осложнений. Занятия подбираются инструктором по ЛФК индивидуально, проводятся систематически. Специалист определяет продолжительность и интенсивность тренировок с учетом общего состояния здоровья пациента, уровня компенсации СД. Назначается регулярная ходьба, легкая атлетика, спортивные игры. Противопоказан силовой спорт, марафонский бег.
Обучение самоконтролю. Успешность поддерживающего лечения при диабете во многом зависит от уровня мотивации больных. На специальных занятиях им рассказывают о механизмах болезни, о возможных способах компенсации, осложнениях, подчеркивают важность регулярного контроля количества сахара и применения инсулина. Больные осваивают навык самостоятельного выполнения инъекции, выбора продуктов питания, составления меню.
Профилактика осложнений. Применяются лекарства, улучшающие ферментную функцию железистых клеток. К ним относятся средства, способствующие оксигенации тканей, иммуномодулирующие препараты. Проводится своевременное лечение инфекций, гемодиализ, антидот-терапия для выведения соединений, ускоряющих развитие патологии (тиазидов, кортикостероидов).

Среди экспериментальных методов лечения стоит отметить разработку ДНК-вакцины BHT-3021. У пациентов, получавших внутримышечные инъекции в течение 12 недель, повышался уровень C-пептида – маркера активности островковых клеток поджелудочной железы. Другое направление исследований – превращение стволовых клеток в железистые клетки, производящие инсулин. Проведенные опыты на крысах дали положительный результат, но для использования метода в клинической практике необходимы доказательства безопасности процедуры.

Прогноз и профилактика

Инсулинозависимая форма сахарного диабета является хроническим заболеванием, но правильная поддерживающая терапия позволяет сохранить высокое качество жизни больных. Профилактические меры до сих пор не разработаны, так как не выяснены точные причины болезни. В настоящее время всем людям из групп риска рекомендовано проходить ежегодные обследования для выявления заболевания на ранней стадии и своевременного начала лечения. Такая мера позволяет замедлить процесс формирования стойкой гипергликемии, минимизирует вероятность осложнений.

Источник