暴發性1型糖尿病發病機制的研究進展

江 娟，黃 亮

(南昌大學第一附屬醫院急診科，南昌 330006)

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

1 遺傳因素

1.1 基因區特征

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

1.2 特定基因

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

2 免疫機制

2.1 自身免疫反應

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

2.2 特征蛋白

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

3 細胞損傷機制

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

3.1 胰島β細胞

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

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

3.2 胰島α細胞

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

3.3 胰島外細胞

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

4 妊娠相關損傷

4.1 自身免疫性因素

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

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

4.2 性激素因素

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

5 病毒感染

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

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

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

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

6 展望

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