Профиль островковых аутоантител и остаточная функция бета-клеток в зависимости от возраста манифестации сахарного диабета 1 типа у детей

ОБОСНОВАНИЕ

Сахарный диабет 1 типа (СД1) — хроническое заболевание, при котором генетическая предрасположенность в сочетании с эпигенетическими факторами приводит к аутоиммунному поражению β-клеток островков поджелудочной железы с последующей их деструкцией и прогрессирующим снижением секреции инсулина.

Если ранее предполагалось, что аутоиммунный процесс приводит к быстрой гибели всего пула β-клеток, то последние исследования показывают, что остаточная масса β-клеток может сохраняться на протяжении длительного времени после манифестации заболевания, а длительность остаточной функции β-клеток, определяемая по уровню секретируемого в эквимолярных с инсулином количествах С-пептида, связана с возрастом манифестации [1][2]. Согласно данным ряда авторов, определяемые уровни С-пептида фиксируются и через 40 лет и более после диагностики заболевания [3], однако степень остаточной функции β-клеток может определяться возрастом диагностики СД1 [4]. Остаточная секреция С-пептида имеет самостоятельную клиническую значимость, так как связана с меньшим риском развития острых и хронических осложнений [5][6], что определяет индивидуальный прогноз для пациента. Уровень С-пептида также может рассматриваться как один из вспомогательных дифференциально-диагностических критериев.

Специфические островковые аутоантитела панкреатические аутоантитела (ААт), являются основным диагностическим маркером СД1, который может быть использован для дифференциальной диагностики с другими клинически схожими формами СД. Несмотря на то что частота выявления ААт при СД1 снижается с увеличением длительности заболевания, практически половина пациентов с СД1 имеют положительный уровень ряда ААт при длительности заболевания более 50 лет [7]. В то же время до 30% пациентов с СД1 могут быть серонегативными [8], и наоборот, положительный уровень данных ААт может наблюдаться при иных формах СД [9].

Наблюдаемая гетерогенность остаточной функции β-клеток, частоты и преобладания специфических островковых ААт определяет необходимость описания данных показателей в различных с клинической точки зрения категориях пациентов с СД1.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследовать частоту и уровень остаточной секреции С-пептида и персистирования островковых ААт у детей с разной длительностью СД1 в зависимости от возраста манифестации.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Место и время проведения исследования

Место проведения. Исследование выполнено в детском отделении сахарного диабета ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр эндокринологии» Минздрава России.

Время исследования. В исследование включены пациенты, проходившие стационарное обследование с января 2016 г. по июль 2021 г.

Изучаемые популяции

Критерии включения:

1.СД1, установленный на основании общепринятых критериев диагностики [10][11];

2.возраст от 6 мес до 18 лет.

Проанализированы клинико-лабораторные данные 1333 детей с СД1, которым проводилось исследование уровня С-пептида и специфических островковых ААт к транспортеру цинка 8 (ZnT8A), ААт к тирозинфосфатазе (IA-2A), ААт к глутаматдекарбоксилазе (GADA), ААт к инсулину (IAA). Пациенты были распределены на 3 группы в зависимости от длительности СД1: 1-я группа — длительность менее 1 года, 2-я — от 1 года до 5 лет, 3-я— более 5 лет.

Анализ в подгруппах

3 группы пациентов разделены на подгруппы по стадии полового созревания на момент манифестации СД1: допубертат (А) и пубертат (2–5-я стадии полового развития по Таннеру) (Б).

Дизайн исследования

Одноцентровое одномоментное исследование.

Методы

Общеклинические данные включали показатели возраста диагностики СД1, возраст на момент обследования пациентов.

Уровень гликированного гемоглобина (HbA_1c) определялся методом жидкостной ионообменной хроматографии на анализаторе BioRad D10 (BioRad, США). Уровень С-пептида оценивался методом усиленной хемилюминесценции на анализаторе COBAS 6000 фирмы Roche Diagnostics (Швейцария). Референсные значения С-пептида — 1,1–4,4 нг/мл. Уровень С-пептида менее 0,01 нг/мл оценивался как неопределяемый, от 0,01 до 0,5 нг/мл — как остаточный, 0,5–1,1 нг/мл — сохранный, более 1,1 нг/мл — нормальный.

Стимулированная секреция С-пептида оценивалась в ходе пробы со стандартным жидким завтраком: уровень С-пептида исследовался через 60 и 120 мин после приема специализированного питания Clinutren Junior, Nestlé Health Science (1 ккал/мл; 65% углеводов, 20% жиров и 15% белка) из расчета 6 мл препарата на 1 кг веса, но не более 360 мл.

Иммунологическое исследование: количественное определение IAA проводилось с помощью иммуноферментных наборов Anti-Insulin ELISA производства фирмы ORGC Diagnostika GmbH, GADA и IA-2A — иммуноферментных наборов Medizym фирмы Medipan MGBH, ZnT8A — иммуноферментных наборов Zinc Transporter 8 Autoantibody Human ELISA фирмы BioVendor. Результаты считались положительными при значениях ZnT8A — >15 у.е./мл, IA-2A — >20 у.е./мл, GADA — >10 у.е./мл, IAA — >20 у.е./мл.

Статистический анализ

Размер выборки предварительно не рассчитывался. Обработка и анализ статистических данных проводились в программах Statistica 8.0 (StatSoft, США), MS Excel 2010 (Microsoft, США). В случае описания количественных показателей, имеющих нормальное распределение, полученные данные объединялись в вариационные ряды, в которых проводился расчет средних арифметических величин (M). Совокупности количественных показателей, распределение которых отличалось от нормального, описывались при помощи значений медианы (Me) и нижнего и верхнего квартилей (Q1–Q3). Различие между количественными признаками в зависимых выборках оценивалось с помощью критерия Вилкоксона, в независимых выборках — с помощью критерия Манна–Уитни. В случае множественных сравнений использовалась поправка Бонферрони. Различие между количественными признаками, распределение которых не отличалось от нормального, в зависимых выборках оценивалось с помощью Т-критерия Стьюдента для зависимых групп, в независимых выборках — с помощью Т-критерия Стьюдента для независимых групп.

Качественные данные представлены в виде абсолютных значений (n) и/или частот (%). Различие между качественными признаками оценивалось с помощью двустороннего критерия Хи-квадрат. В случае анализа четырехпольных таблиц при ожидаемом явлении хотя бы в одной ячейке менее 10 нами рассчитывался критерий Хи-квадрат с поправкой Йейтса. Статистически значимыми считались различия при p<0,05.

Этическая экспертиза

Протокол исследования одобрен локальным комитетом по этике ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» Минздрава России (выписка из протокола №17 от 23.10.2019). Родители пациентов дали добровольное согласие на их участие в исследовании.

РЕЗУЛЬТАТЫ

В исследование включены 1333 ребенка (642 мальчика и 691 девочка) с СД1.

Клинико-лабораторная характеристика пациентов представлена в табл. 1.

Особенности иммунологического статуса детей в зависимости от возраста манифестации и длительности СД1

Медиана длительности заболевания в общей группе всех пациентов составила 1,8 года [ 0,8; 3,9]. Среди них серопозитивность (ААт⁺), то есть положительный результат по одному или более виду ААт, встречалась у 1017 пациентов (76,3%), в то время как у 316 детей (23,7%) ААт не выявлялись.

Среди пациентов с длительностью СД1 менее 1 года частота серопозитивного статуса встречалась у 74%, что предсказуемо выше, чем в группах с большей длительностью заболевания. С увеличением продолжительности заболевания отмечается тенденция к снижению количества ААт⁺ пациентов в группах: при длительности от 1 года до 5 лет — 69%, при длительности СД1 более 5 лет — 48%.

Серопозитивность по одному или более виду ААт в группах 1А и 1Б встречается в 71 и 80% случаев (p=0,024) соответственно. При анализе данных в 2А и 2Б группах получены статистически значимые различия — 64 и 76% соответственно (p<0,001). В группах 3А и 3Б также получены статистически значимые различия — 49 и 54% соответственно (p<0,001).

Частота положительного уровня ZnT8A в 1А и 1Б группах статистически значимо не различалась — 60 и 67% (p=0,154), тогда как в группах 2Б и 3Б положительный уровень ZnT8A встречался статистически значимо чаще — 64 и 47% против 51 и 33% в группах 2А и 3А соответственно.

Исследование IA-2A в группах 1 и 2 показало наличие статистически значимых различий в частоте положительного уровня IA-2A в зависимости от стадии полового развития — в группах 1А и 1Б — 48 и 65% (p<0,001), в группах 2А и 2Б — 47 и 61% (p=0,027). В группе 3А и 3Б статистически значимой разницы не было получено (p=0,163).

В группах 1А и 1Б, 3А и 3Б при оценке GADA статистически значимых различий не получено — 64% против 68% (p=0,634) и 36% против 41% (p=0,053) соответственно, в то время как в группе 2Б положительный уровень данного вида ААт встречался статистически значимо чаще — 64% в сравнении с группой 2А 48% (p=0,025).

При анализе IAA положительный уровень статистически значимо чаще встречался у пациентов в группах 1 и 2, которые манифестировали в допубертатном возрасте: 1А — 29%, 1Б — 14% (p=0,026), 2А — 20%, 2Б — 10% (p=0,048), в то время как в группе детей с длительностью заболевания более 5 лет статистически значимой разницы не получено: 3А — 10%, 3Б — 5% (p=0,313) (рис. 1).

Уровень С-пептида в зависимости от возраста манифестации и длительности СД1 у детей

При анализе функции β-клеток определяемая секреция С-пептида отмечалась у 40% пациентов (533 ребенка) (медиана длительности заболевания 1,8 года [ 0,8; 3,9]).

Неопределяемый уровень С-пептида (<0,01 нг/мл) статистически значимо чаще во всех группах (1–3) отмечался у детей с манифестацией СД1 в допубертатном возрасте: при длительности СД1 менее 1 года — 13 и 5% (p=0,039), при длительности СД1 от 1 до 5 лет — 51 и 14% (p<0,001), при длительности СД1 более 5 лет — 82 и 50% (p=0,001) (рис. 2А).

Остаточная секреция С-пептида (>0,01–0,5 нг/мл) при манифестации СД в допубертатном возрасте значимо чаще отмечалась у детей при длительности СД1 менее 1 года — 52% против 17% (p<0,001), при длительности СД1 от 1 года до 5 лет достоверных различий не получено: 2А — 35%, 2Б — 36% (p=0,861). При длительности СД1 более 5 лет статистически значимо чаще остаточная секреция выявлялась у пациентов с манифестацией заболевания в пубертатном возрасте: 3А — 14%, 3Б — 30% (p=0,039) (рис. 2Б).

Сохранная секреция С-пептида (>0,5–1,1 нг/мл) значимо чаще отмечалась у пациентов с манифестацией заболевания в пубертатном возрасте при длительности СД1 от 1 до 5 лет: 2А — 12%, 2Б — 25% (p=0,001). Тогда как в группах с длительностью СД1 менее 1 года и более 5 лет статистически значимых различий не получено: 1А — 29%, 1Б — 34% (p=0,43); 3А — 2%, 3Б — 9% (p=0,102) (рис. 2В).

Нормальный уровень С-пептида (>1,1 нг/мл) также значимо чаще отмечался у детей с манифестацией СД1 в пубертатном возрасте во всех группах: 1А — 6%, 1Б — 44% (p<0,001); 2А — 2%, 2Б — 25% (p<0,001); 3А — 2%, 3Б — 11% (p=0,033) (рис. 2Г).

У пациентов с определяемым базальным уровнем С-пептида (>0,01 нг/мл) исследованы стимулированные уровни С-пептида в ходе пробы со стандартным жидким завтраком. Уровень С-пептида был выше у детей с манифестацией СД1 в пубертатном возрасте вне зависимости от длительности СД (рис. 3).

У детей с длительностью СД1 менее 1 года (рис. 3А) в обеих группах ожидаемо выше секреция С-пептида как натощак (группа 1А — 1,0 нг/мл [ 0,34; 1,0], группа 1Б — 1,42 нг/мл [ 0,89; 2,13]; p=0,000), так и на фоне стимуляции через 60 мин (группа 1А — 2,3 нг/мл [ 0,9; 2,9], группа 1Б — 3,42 нг/мл [ 2,5; 4,6]; p=0,006) и 120 минут (группа 1А — 1,99 нг/мл [ 1,0; 2,5], группа 1Б — 3,37 нг/мл [ 2,0; 5,1; p=0,001).

Во второй группе (рис. 3Б) медиана секреции натощак в группе 2А составила 0,42 нг/мл [ 0,15; 0,75], в группе 2Б — 1,05 нг/мл [ 0,7; 1,81] (p=0,001), медиана секреции через 60 минут в группе 2А — 1,2 нг/мл [ 0,35; 2,47], группе 2Б — 2,52 нг/мл [ 1,5; 4,4]) (p=0,001), через 120 минут в группе 2А — 1,13 нг/мл [ 0,3; 3,22], группе 2Б — 2,77 нг/мл [ 1,36; 3,88] (p=0,001).

По данным нашего исследования, при длительности СД1 более 5 лет (рис. 3В) у 23% пациентов также сохранялась определяемая секреция С-пептида натощак (группа 3А — 0,15 нг/мл [ 0,1; 0,4], группа 3Б — 0,83 нг/мл [ 0,27; 1,2]; p=0,001) и на фоне стимуляции (через 60 минут группа 3А — 0,49 нг/мл [ 0,21; 0,63], группа 3Б — 1,76 нг/мл [ 0,2; 3,2; p=0,001 через 120 минут группа 3А — 0,45 нг/мл [0,19; 0,58], группа 3Б — 1,97 нг/мл [ 0,3; 3,4]; p=0,001).

ОБСУЖДЕНИЕ

Из 1333 включенных в наше исследование детей 76,3% были серопозитивны по одному или более виду ААт; в свою очередь, у 23,7% антитела не определялись. При анализе литературы процент идиопатического (не аутоиммунного) СД1 в детской популяции варьируется от 5 до 30% в зависимости от объема выборки и типов определяемых антител [8][12][13].

Аутоиммунитет к островковым клеткам может развиваться у детей начиная с 6 мес жизни с пиком сероконверсии к 2–3 годам и вероятным вторым пиком в период полового созревания [14]. Большие обсервационные сравнительные исследования показывают, что среди пациентов с СД1 ААт определяются чаще в детской популяции в сравнении со взрослыми пациентами [15]_. Согласно литературным данным, положительный уровень ААт сохраняется более чем у 60% детей при длительности СД1 более 5 лет [16–18], а также у 29,5% пациентов с длительностью заболевания более 50 лет [1]. Так, Głowińska-Olszewska B. и соавт. [16] выявили положительный уровень хотя бы одного ААт при длительности заболевания более 5 лет у 50% пациентов с СД1 в возрасте от 0 до 18 лет, что сопоставимо с полученными нами данными — 49% детей допубертатного возраста и 54% пубертатного возраста с длительностью СД1 более 5 лет были серопозитивны хотя бы по одному из ААт. Decochez K. и соавт. [17] оценили частоту встречаемости IA-2А, GADА, ICA и IAA при длительности заболевания более 4 лет в двух группах, разделенных по возрасту манифестации СД1, — до 7 лет и старше. В данном исследовании выявлено более длительное персистирование хотя бы одного ААт в группе детей с манифестацией в старшем возрасте СД1 (в 83% случаев) по сравнению с детьми, у которых СД1 манифестировал до 7 лет (в 56,6%). В нашем исследовании отмечается аналогичная тенденция в группе пациентов с длительностью СД1 1–5 лет, однако отмечается более частое выявление ААт: в 76% в пубертатной группе и в 64% в допубертатной группе.

Umpaichitra V. и соавт. [19] оценили частоту встречаемости GADА, IA-2А и IAA у 37 детей и подростков с СД 2 типа. Было установлено, что частота IAA составила 27% (n=10), также у 3 из 10 пациентов с положительной сероконверсией IAA встречались GADА и IA-2А. При этом 9 из 10 пациентов с положительными IAA получали терапию инсулином. Авторами высказано предположение, что наличие положительной сероконверсии IAA у пациентов может быть обусловлено получаемой инсулинотерапией. В работе Тимофеева А.В. и соавт. [20] было показано, что у детей и подростков с впервые выявленным СД1 частота выявления IAA составляет 4,3%. В нашем исследовании уровень IAA находился в диапазоне от 5% до 14% в группе пубертатных пациентов и от 10% до 29% в группе допубертатных пациентов с постепенным уменьшением показателей частоты встречаемости по мере увеличения длительности заболевания. Более частое выявление положительного уровня IAA в нашем исследовании, вероятно, связано с получаемой инсулинотерапией пациентами и активным аутоиммунным процессом в начале заболевания с постепенным уменьшением его выраженности по мере увеличения длительности заболевания.

Zanone M.M. и соавт. [21] оценили частоту GADА, IA-2А и IСA у 63 детей с впервые выявленным СД1 (средний возраст при обследовании 7,5±4 года) и у 91 подростка с СД1 (средний возраст при обследовании 14,7±1,6 года, средняя продолжительность заболевания 7±3,5 года), контрольную группу составили дети без СД1. Было установлено, что частота встречаемости GADА у подростков с СД1 составила 44%, что соответствует полученным нами данным — у 41% подростков с длительностью СД1 более 5 лет выявлены GADА. У детей с впервые выявленным СД1 GADА были выявлены в 56%, в то время как в нашем исследовании у допубертатных детей с небольшой длительностью СД1 (до года) GADА определялись чаще — в 64%. Данное различие может быть связано с тем, что в течение первых лет заболевания могут появиться ААт, которые при манифестации отсутствовали. Смежные результаты по частоте выявления GADА у детей допубертатного возраста при разной продолжительности СД1 были получены в исследовании Cheng B.W. и соавт. [22]: у 72,6% пациентов c длительностью СД1 менее 1 года, у 53,7% с длительностью 3–6 лет, 33,3% с длительностью заболевания более 6 лет были выявлены положительные GADА против 64, 48 и 36% в соответствующих группах нашего исследования.

В недавно проведенном британском исследовании с участием 3312 человек GADA чаще выявлялись у взрослых с СД1, а IA-2A и ZnT8A у детей младше 17 лет [15]. По результатам нашей работы, у детей с манифестацией СД1 в период полового созревания процент положительных уровней GADA и ZnT8A был выше. Учитывая отсутствие статистически значимой разницы в выявлении GADA и ZnT8A в группе детей с длительностью заболевания менее 1 года, можно говорить о высокой специфичности данных видов антител в детском возрасте. При оценке IA-2A установлено, что период сероконверсии приходится на первые 5 лет после клинической манифестации заболевания с превалированием определения положительного уровня у пациентов с манифестацией СД в пубертате. В то время как у детей с манифестацией в допубертатном возрасте IA-2A встречаются реже.

Подводя итог вышеуказанным сравнениям нашей работы с зарубежными исследованиями, можно сделать выводы: положительный уровень ААт определялся чаще в группе пациентов с длительностью СД1 менее 1 года, в первые 5 лет частота выявления каждого вида ААт значимо не снижается, процент пациентов с определяемым уровнем ААт через 5 лет после манифестации остается высоким и составляет около 50% от общего числа пациентов. Во всех группах один или более вид ААт выявлялся статистически значимо чаще у пациентов с СД1, манифестировавших в период пубертата.

Измерение С-пептида является общепринятым методом количественной оценки функции β-клеток. Исследование С-пептида натощак может использоваться как рутинный диагностический метод, в свою очередь, измерение уровня стимулированного С-пептида в ходе пробы со стандартным жидким завтраком — основной критерий оценки эндогенной секреции инсулина при СД. В нашем исследовании у 40% пациентов от общего числа обследуемых сохранялась остаточная функция β-клеток, что соответствует данным больших обсервационных исследований [4][23]. У 35% пациентов с СД1, диагностированным после 18 лет, С-пептид определяется через 10–19 лет после постановки диагноза, по сравнению с 9% людей, у которых СД1 диагностирован до 18 лет [4]. По полученным данным, у детей, заболевших СД1 в допубертатном возрасте, реже встречалась сохранная или нормальная секреция С-пептида натощак, в сравнении с детьми, которым диагноз был установлен в период пубертата. Особый интерес представляют пациенты с длительностью СД1 более 5 лет, имеющие определяемую секрецию С-пептида. В нашем исследовании в 3-й группе 23% пациентов имели определяемую базальную секрецию С-пептида. Исследование Diabetes Control and Complications Trial (DCCT) показало, что у 33% детей при длительности СД менее 5 лет и у 3% при длительности заболевания от 5 до 15 лет стимулированный уровень С-пептида был выше 0,2 нмоль/л (0,6 нг/мл) [24]. Среди наших пациентов с длительностью СД1 более 5 лет медиана стимулированного уровня С-пептида через 2 ч в группе с манифестацией в пубертате составила 1,97 нг/мл, а в допубертатном возрасте — 0,45 нг/мл.

DCCT также показало, что сохранная секреция эндогенного инсулина, оцениваемая по уровню С-пептида, улучшает клиническое течение СД1, а также приводит к снижению частоты развития острых и хронических осложнений заболевания [25]. Необходимы дальнейшие исследования с прицельным изучением групп пациентов с сохранной секрецией С-пептида, что может помочь в понимании физиологии истощения пула инсулин-продуцирующих клеток и разработке лекарственных препаратов, направленных на сохранение их функций.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В нашем исследовании у детей с СД1 наблюдалась высокая частота выявления ААт, с длительностью СД1 более 5 лет около половины детей были серопозитивными — 54% случаев. В нашем исследовании GADA и ZnT8A показали высокую информативность на момент клинической манифестации СД1. Несмотря на определение 4 видов антител, доля серонегативных пациентов в нашей группе составила 23,7%, что может говорить о наличии у них идиопатического СД1 или об отрицательной сероконверсии. Более высокие уровни С-пептида статистически значимо чаще встречались у пациентов с манифестацией в пубертате вне зависимости от длительности СД1. Несмотря на тенденцию к снижению количества пациентов с определяемым уровнем С-пептида с увеличением продолжительности заболевания, у 23% обследуемых детей выявляется сохранная функция β-клеток, что требует дальнейшего изучения.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источники финансирования. Исследование выполнено в рамках исполнения государственного задания № 123021000040-9.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с содержанием настоящей статьи.

Участие авторов. Романенкова Е.М. — концепция и дизайн исследования, набор материала, написание текста, получение, анализ, статистическая обработка и интерпретация полученных данных; Зуфарова Ю.М. — написание текста, анализ и интерпретация данных; Сорокин Д.Ю. — написание текста, анализ и интерпретация данных; Еремина И.А. — концепция и дизайн исследования, набор материала, редактирование текста; Сечко Е.А. — концепция и дизайн исследования, набор материала, редактирование текста; Никанкина Л.В. — концепция и дизайн исследования, набор материала, редактирование текста; Лаптев Д.Н. — концепция и дизайн исследования, набор материала, написание и редактирование текста, получение, анализ, статистическая обработка и интерпретация полученных данных.