Прогнозирование сахарного диабета 1 типа в семьях больных: проспективное 16-летнее наблюдение

Заболеваемость сахарным диабетом 1 типа (СД1) увеличивается во многих странах мира: так, за последние 40 лет ежегодный прирост в мире – 3–5%, в Российской Федерации – 2,8%. По данным Государственного регистра больных СД, на 01.01.2013 г. в России по обращаемости зарегистрировано 19 548 детей и 9942 подростка с СД1, по оценке IDF (International Diabetes Federation) заболеваемость за 2013 г. составила 12,1 случаев на 100 тыс. детского населения [1, 2]. Обращает на себя внимание не только увеличение заболеваемости, но и «омоложение» СД. В последние 10 лет (2001–2011 гг.) максимальный прирост заболеваемости отмечался в младшей и средней возрастных группах: 0–4 года – 8,15% и 5–9 лет – 10,3% по сравнению с группой подростков: 10–14 лет – 4,7% (Ширяева Т.Ю., 2013). По данным зарубежных авторов, именно в младшей возрастной группе прогнозируется увеличение заболеваемости в 2 раза к 2020 г. в Европе [3, 4]. В связи с таким ростом заболеваемости проблема прогнозирования, профилактики СД1 не теряет своей актуальности и в настоящее время.

Кроме того, на протяжении ряда лет известная схема патогенеза развития СД1 Джорджа Айзенбарта постоянно дополняется новыми данными (рис. 1). Известно, что примерно до 50–60% случаев СД1 обусловлено генами HLA-2 класса; другие 40% – связаны с другими генами (инсулина, гены CTLA-4, PTPN-22 и т.д.), выполняющими различные роли в координации иммунного ответа. Генетические факторы участвуют в развитии СД1 не только в процессе аутоиммунной индукции, а весь период до возникновения заболевания. При этом происходит взаимное влияние предрасполагающих и резистентных генов к развитию СД1. Факторы окружающей среды оказывают свое действие от самого рождения до начала заболевания. И не один фактор, важно количественное и качественное воздействие ряда факторов внешней среды. Разрушение β-клеток происходит волнообразно и зависит от активности инсулита и способности β-клеток к регенерации [5]. 

Есть предположение, что нарастающая заболеваемость СД1, наблюдающаяся в последние десятилетия, может быть обусловлена неблагоприятным «прессингом» факторов окружающей среды и возможным изменением с течением времени вклада генетических факторов в развитие СД1.

Цель

Проспективное наблюдение и прогнозирование развития СД1 в семьях больных.

Материалы и методы

В 224 конкордантных/дискордантных семьях больных СД1 у здоровых сибсов (брат/сестра больного СД1; N=223; cредний возраст 10,9±5,9 лет) проведено исследование предрасполагающих и протективных гаплотипов (HLA-DRB1, DQ-генов) в комбинации с иммунологическими маркерами (ICA – аутоантитела (а/т)к цитоплазматическим структурам β-клеток, IAA – а/т к инсулину, GADА – а/т к глутаматдекарбоксилазе). Молекулярно-генетические исследования (изучение HLA-DRB1, DQ-генов) проведены у 649 больных СД1 случайной выборки (средний возраст 7,8±6,2 лет), проживающих в Российской Федерации. Контрольная группа составила 300 здоровых лиц, проживающих в Москве и Московской области и не имеющих отягощенного анамнеза по СД1 и другим аутоиммунным заболеваниям. Выборки были этнически однородны, составлены из русских (на основании паспортных данных), которые не являлись родственниками.

Все пациенты давали информированное согласие на проведение обследования в рамках стационарного обследования.

HLA-генотипирование проводили в лаборатории иммунологии и генетики (заведующая – к.м.н. О.Н. Ива­нова) методом мультипраймерной аллель-специфической полимеразной цепной реакции (тест-наборы ЗАО «НПФ ДНК-Технология», Россия). Иммунологическое исследование (определение ICA, GADA, IAA в сыворотке крови) осуществляли методом иммуноферментного анализа с использованием наборов Isletest-ICA, GADA, IAA (Biomerica, Германия).

Статистическая обработка данных проведена с использованием программ StatSoft, Inc. (2001), STATISTICA (data analysis software system), version 6.www.statsoft.com; Microsoft Office Excel-2003. Статистический анализ распределения частот и генотипов – с использованием таблиц сопряженности и критерия хи-квадрат (χ2) с поправкой Йетса на непрерывность использовали для оценки достоверности различий (р) в распределении частот признака. Достоверными считались различия при p<0,05. Относительный риск заболевания (OR) вычислен по формуле Bland J.M. (2000).

Результаты и обсуждение

Многолетние проспективные 16-летние исследования по прогнозированию развития СД1 в ядерных семьях (семьи с одним или несколькими больными СД1) в детском эндокринологическом отделении ФГБУ ЭНЦ позволили на основе популяционно-генетических подходов рассчитать риски развития СД1 в РФ: популяционные и семейные [6]. 

Так, популяционный риск составляет 0,2% (рис. 2). Чем больше случаев СД1 в семье, тем риск заболеть выше для родственников. Риск развития диабета для членов семей, имеющих больных СД1, в среднем составляет 5%. Если в семье больны два ребенка, то риск для третьего составляет 9,5%. Если больны двое родителей, то риск развития СД1 для ребенка уже увеличивается до 34%. Кроме того, риск развития СД1 зависит от возраста манифестации заболевания у пробанда (заболевший в семье СД1). Чем раньше заболел ребенок в семье, тем риск для сибса выше. Так, если манифестация заболевания произошла у пробанда до 20 лет, то риск для сибса – 6,4%, а если манифестация заболевания – старше 20 лет, то риск для сибса – 1,2%. Полученные нами данные сопоставимы с зарубежными [7].

Первый этап в прогнозировании развития СД1 – определение генетического риска у обследуемого, где на сегодняшний день важная роль отводится генам HLA 2 класса (выделение HLA гаплотипов, генотипов), определяющим до 60% генетической предрасположенности [8, 9]. У больных СД1 детей и подростков русской популяции выделены пять предрасполагающих и три защитных гаплотипа.

• На первом месте по силе риска определен гаплотип DQ8 – DRB1*4-DQA1*301-DQB1*302 (OR=4,7), характерный для северной Европы.
• На втором – специфический гаплотип для российской популяции – DRB1*4-DQA1*301-DQB1*304 (OR=4).
• На третьем – гаплотип DQ2, типичный для южной Европы DRB1*17-DQA1*501-DQB1*201 (OR=2,7).
• На четвертом – специфический для российской популяции DRB1*16-DQA1*102-DQB1*502/4 (OR=2,4).
• На пятом месте – тоже предрасполагающий гаплотип, типичный для российской популяции и Европы DRB1*-DQA1*101-DQB1*501 (OR=1,9).

Защитные гаплотипы в российской и европейской популяциях совпадают [10]:

• DRB1*15-DQA1*102-DQB1*602/8 (OR=0,16);
• DRB1*11-DQA1*501-DQB1*301 (OR=0,14);
• DRB1*13-DQA1*103-DQB1*602/8 (OR=0,08). 

При анализе распространенности HLA-генотипов у пациентов с СД1 выявлено, что гаплотипы высокого риска в составе генотипа DQ2 и/или DQ8 в сочетании с другими встречались в 78% случаев; из них генотипы DQ2/DQ8, DQ2/DQ2, DQ8/DQ8 – в 35%; DQ2/X* и DQ8/X* – в 43%; а генотип низкого риска Х*/Х* – в 22% случаях. При этом генотип Х/Х состоял из более слабых предрасполагающих гаплотипов, специфических для русской популяции, в сочетании с нейтральными, или только из нейтральных гаплотипов.

Полученные данные по частоте выявления предрасполагающих и защитных HLA гаплотипов/генотипов у больных СД1 необходимо учитывать при формировании групп риска у здоровых братьев/сестер в семьях больных. Наиболее высокий генетический риск развития СД1 определяется гетерозиготным генотипом DQA1*0501-DQB1*0201\DQA1*0301-DQB1*0302 – DQ2/DQ8. Средний или умеренный риск определяется сочетанием гаплотипа высокого риска с другими гаплотипами (DQ2; DQ8). Низкий генетический риск (X/X) определяется у тех лиц, которые не имеют гаплотипов высокого риска и у которых отмечается наличие защитных, нейтральных гаплотипов или гаплотипов низкого риска [6, 10]. На основании индивидуальной оценки генетического риска в семьях больных СД1 сибсов были сформированы группы риска по развитию заболевания:

• группа высокого риска – 15% (N= 33 (11,5±6,0 лет));
• среднего риска – 50% (N=114 (11,6±5,6 лет));
• низкого – 35% (N=76 (12,5±5,9)).

В течение 16-летнего периода проспективного наблюдения за ядерными семьями манифестация заболевания произошла у 8,4% родственников 1-й степени родства (брат/или сестра больного СД1), что превышает рассчитанный эмпирически 20 лет назад риск для сибсов – 6,4%. Обращает на себя внимание (рис. 3), что по мере увеличения срока наблюдения остается высоким и увеличивается число заболевших из группы высокого риска (13%–19%–21%), и практически не меняется из групп среднего и низкого риска (7%–9%–9% и 3,2%–2,6%–2,6% соответственно). При анализе заболевших сибсов отмечено, что 90% – носители гаплотипов высокого риска. У остальных 10% заболевших генотип был представлен слабо предрасполагающими и нейтральными гаплотипами.

При анализе повторных случаев развития СД1 в семьях больных выявлены следующие корреляции: положительная корреляция возраста манифестации СД1 у сибса и у пробанда (R=0,33, p<0,05); и отрицательная корреляция возраста манифестации СД1 у сибса со степенью генетического риска (R=-0,34, p<0,05). 

На сегодняшний день известно, что очень высокий риск развития СД1 определяется не только наличием высокопредрасполагающих HLA-гаплотипов, генотипов, но и присутствием множественных а/т, выявляемых у ребенка раннего возраста, достигая 90% в течение 10-летнего наблюдения [5]. В нашем исследовании при анализе частоты встречаемости а/т получено, что а/т достоверно чаще определялись у заболевших сибсов до манифестации заболевания, чем у больных СД1 в начальном периоде и у здоровых сибсов (сибсы, не развившие заболевание в течение всего периода наблюдения): 90%, 48,6% и 31% соответственно (р<0,05). Такая же закономерность наблюдалась при анализе нескольких видов а/т у заболевших и здоровых сибсов по сравнению с пациентами в начальном периоде СД1, у которых инсулит уже мог затихнуть в силу времени (средняя длительность заболевания на период забора крови на антитела у них составила 3 месяца): 74%, 14,6% и 8,1% соответственно (p<0,05). Полученные данные свидетельствовали об аутоиммунном процессе, происходящем более активно на доклинической стадии у заболевших сибсов до манифестации СД и подтвердили важность иммунологических маркеров в прогнозировании СД1 (рис. 4).

Учитывая возрастающее количество случаев манифестации СД1 у детей младшей возрастной группы и то, что у 10% заболевших сибсов отсутствуют в генотипе высокопредрасполагающие HLA-гаплотипы, было решено проанализировать частоту встречаемости маркеров различного генетического риска в зависимости от возраста пациента, года установления диагноза. 

При анализе встречаемости HLA-генотипов у больных СД1 русской популяции отмечено (рис. 5), что генотипы высокого риска (DQ2/DQ8) достоверно чаще встречались у детей, заболевших до 5-летнего возраста – 33%, по сравнению с детьми, у которых СД1 манифестировал старше 10 лет – 23% (р=0,05). А генотипы низкого риска, наоборот, у детей, заболевших до 5 лет, выявлены достоверно реже по сравнению с заболевшими после 10 лет – 5% и 13% соответственно (р<0,05). Это согласуется с большой наследственной отягощенностью развившегося СД у детей младшего возраста и согласуется с представленными выше данными. 

Далее мы проанализировали частоту встречаемости HLA-генотипов у больных СД1 в зависимости от года установления диагноза в течение последних 20 лет (рис. 6). Получено, что у заболевших в 2000–2009 гг. отмечалась тенденция к снижению частоты встречаемости генотипов высокого риска DQ2/DQ8; DQ2/X и DQ8/X по сравнению с заболевшими в 1990–1999 гг.: 28,5% по сравнению с 26%; 57,7% по сравнению с 53% соответственно (p>0,05). 

Однако при анализе генотипов низкого риска Х/Х выявлена отчетливая тенденция к увеличению частоты генотипов низкого риска у тех пациентов, у которых СД1 диагностирован в 2000–2009 гг., по сравнению с 1990–1999 гг.: 21,5% и 13,8% (p=0,07) соответственно. Полученные данные требуют дополнительного изучения на большей выборке пациентов. 

Подобные исследования были проведены в Финляндии, потом в Австралии, но на большей выборке пациентов (рис. 7). Получено, что у пациентов, у которых диагноз был установлен в 2000 гг., генотипы высокого, среднего риска стали встречаться реже по сравнению с теми, у которых манифестация СД произошла до 1970 гг. (18% и 25% соответственно, р=0,07). И наоборот, генотипы низкого риска, а особенно защитные генотипы стали встречаться чаще у больных СД1 по сравнению с теми, у которых диагноз был установлен ранее (13% и 6% соответственно, р=0,0004) [11, 12]. 

Таким образом, увеличение частоты встречаемости лиц с генетически низким риском среди больных за последние 20 лет может быть косвенным свидетельством возрастающей роли окружающей среды в развитии СД1. Развитие заболевания у 22% больных, не имеющих гаплотипов высокого риска, может быть обусловлено влиянием других генетических систем, вклад которых в развитие СД1 изучается в настоящее время. Другой момент – возможное наличие инсулинорезистентности у детей на фоне ожирения/избыточного веса, отмечае­мого все чаще в последнее время, что может являться пусковым механизмом в развитии островковой аутоиммунности под влиянием факторов окружающей среды у пациентов с СД1 с низким генетическим риском. «Стабильность» генотипа высокого риска (DQ2/DQ8) в течение многих лет предполагает, что он устойчив к влиянию окружающей среды и формирует аутоиммунный ответ в развитии СД1.

Таким образом, развитие аутоиммунного СД можно представить в виде известной схемы (рис. 8) – чем меньше возраст пациента, тем большую роль играют предрасполагающие генотипы, множественные а/т, определяя более агрессивное течение заболевания и более низкий уровень инсулиновой секреции при манифестации [13].

Заключение

• 16-летний период проспективного наблюдения в ядерных семьях больных СД1 показал, что частота повторных случаев диабета составила 8,4%, что превышает рассчитанный эмпирически 20 лет назад риск для сибсов – 6,4%. Это может быть связано с увеличением заболеваемости СД1 в популяции, а также с разными методическими подходами (одномоментный скрининг и проспективное наблю­дение).
• 90% заболевших сибсов являются носителями гаплотипов высокого риска (DQ2 и/или DQ8) и иммунологических нарушений (персистенция положительных а/т), что подтверждает их высокую прогностическую значимость.

Информация о финансировании и конфликте интересов

Авторы декларируют отсутствие явного и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование исследования осуществлялось в рамках реализации НИР, утвержденной ФГБУ «Эндокринологический научный центр» Минздрава России.