暴发性1型糖尿病发病机制的研究进展

江 娟，黄 亮

(南昌大学第一附属医院急诊科，南昌 330006)

当前社区糖尿病患者越来越多，其中不乏暴发性1型糖尿病(fulminant type 1 diabetes mellitus，FT1DM)患者。FT1DM是在2000年首先由日本学者报道的一种1型糖尿病,其特征是高血糖和酮症酸中毒症状发展过程极快，糖化血红蛋白水平几乎接近正常，并且有完全的β细胞破坏[1]。在诸多FT1DM病案中，黄种人发病率高于白种人，其中亚洲报告例数尤其突出。FT1DM在日本人发病率最高，日本首先报道FT1DM占1型糖尿病比例为19.4%[2]。近年来中国及韩国均有散发的病例报道，中南大学湘雅二医院对2001年至2008年报道住院新发1型糖尿病患者回顾分析发现FT1DM占10.3%[3]，韩国学者报道新发1型糖尿病患者中FT1DM所占比例为7.1%[4]，然而其发病机制并不明确[5]。为进一步了解FT1DM的发病机制，本文结合国内外文献研究详细分析遗传因素、免疫机制、细胞损伤、妊娠、病毒感染等导致胰岛β细胞破坏，进而快速发展引起高血糖及酮症酸中毒等各种症状，以期减少FT1DM误诊率，提高救治水平，改善患者预后。

1 遗传因素

1.1 基因区特征

人类白细胞抗原(human leukocyte antigen，HLA)在FT1DM中扮演重要角色，HLA是在人外周血白细胞表面发现的人的6号染色体上的主要组织相容性抗原基因，传统上分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类基因区。Ⅰ类基因区包括A、B、C、E、F、G、H。IMAGAWA等[6]早前通过对照性研究发现FT1DM、1A型糖尿病、正常人的HLA-A无区别。Ⅱ类基因区包括DP、DQ、DR，HLA Ⅱ类基因型与FT1DM的遗传易感性有着一定的联系。TSUTSUMI等[7]参考日本全国性谷氨酸脱羧酶抗体调查，分析了HLA-DRB1和DQB1基因型及其单体型。该研究表明DRB1*04：05-DQB1*04：01和DRB1*09：01-DQB1*03：03单倍型赋予了易感性，部分基因型RB1*15：02-DQB1*06：01和DRB1*08：03-DQB1*06：01单倍型在FT1DM中显著降低，即不赋予易感性。患有DRB1*04：05-DQB1*04：01和DRB1*09：01-DQB1*03：03的纯合子的频率在FT1DM中更高，即其纯合子的单倍型更赋予易感性。但是在具有抗谷氨酸脱羧酶抗体的FT1DM患者的有限部分中，DRB1*09：01-DQB1*03：03赋予了易感性，而不是DRB1*04：05-DQB1*04:01赋予了易感性。说明抗谷氨酸脱羧酶抗体阳性和抗谷氨酸脱羧酶抗体阴性的FT1DM对疾病易感性的遗传贡献是不同的。提示FT1DM的遗传易感性与HLA DRB1*04：05-DQB1*04：01、DRB1*09：01-DQB1*03：03有关，这也证明FT1DM中具有Ⅱ类特征的HLA-DR、HLA-DQ基因型。

1.2 特定基因

在携带HLA-DR4的患者中，CTLA4与FT1DM的遗传易感性有关。有研究[8]通过对+49G/A、CT60G/A变异在FT1DM患者、典型的1A糖尿病患者、正常人进行基因分型，发现CTLA4 CT60AA影响了FT1DM的遗传易感性，CT60GG及+49G/A变异与1A型糖尿病有关。HLA-DR阳性个体中，FT1DM患者CT60AA基因型频率显著增加，这也从侧面检测了CTLA4基因相对于HLA-DR4对FT1DM易感性的影响。结果发现，在FT1DM患者血清中可溶性CTLA4(sCTLA4)水平明显下降。sCTLA4水平降低可能意味着FT1DM中T细胞抑制的可能性较低，这可能是由于功能缺陷导致sCTLA4产生减少或免疫系统持续激活最终导致sCTLA4水平降低。另外，该调查结果表明CTLA4赋予FT1DM的易感性，而由CTLA4多形态对FT1DM和典型的1A型糖尿病的易感性，在这些1型糖尿病亚型之间潜在的免疫过程引发的β细胞损伤可能是不同的。

2 免疫机制

2.1 自身免疫反应

根据世界卫生组织(WHO)的糖尿病分类，1型糖尿病被分为两种亚型：自身免疫性(1A型)和特发性(1B型)两类[9]。1A型糖尿病的特征在于T细胞介导的免疫系统的异常活化，导致胰岛中的炎症反应以及产生胰岛相关自身抗体，如胰岛细胞抗体(ICA)、胰岛素自身抗体(IAA)、抗谷氨酸脱羧酶抗体(GADAb)和抗胰岛素瘤相关抗原-2抗体(IA-2Ab)[10-12]。而最初关于FT1DM的报告强调，在FT1DM中没有胰岛相关自身抗体和自身免疫反应，因此它被分类为1B型糖尿病。然而，来自日本和韩国的报告发现部分FT1DM患者有GADAb[2]，个例FT1DM患者的胰腺中有胰岛素，伴着CD8+T细胞浸润[13]，以及通过酶联免疫点分析可见大量的T细胞浸润[14]，从β细胞分泌的CXCL10激活并通过CXCR3将自身反应性T细胞和巨噬细胞吸引到胰岛，并且浸润的自身反应性T细胞和巨噬细胞释放炎性细胞因子，从而激活胰岛中的细胞介导的自身免疫并加速β细胞破坏[15]。提示对于T细胞介导的自身免疫反应是在FT1DM中发生的，其中调节性T细胞(Tregs)在抑制T细胞介导的免疫应答和1型糖尿病和FT1DM的发展中发挥重要作用。FT1DM发作后，在胰岛和外分泌胰腺中检测到T细胞和巨噬细胞的浸润。有学者[16]在T细胞介导的免疫应答中发挥核心作用的CD4+CD45RA-Foxp3hi激活的调节性T细胞在FT1DM和1型糖尿病患者中均有功能性受损。有研究[17]发现，在一些FT1DM患者中存在GAD65、胰岛素B9-23和C肽反应性T细胞，并且与健康人相比，FT1DM的外周血单核细胞中干扰素(IFN)-γ的表达显著增加，与中国人FT1DM发病相关的自身免疫反应相关。提示，先天性和获得性免疫疾病都可能有助于FT1DM的发展，且有一定比例的FT1DM患者具有自身免疫功能，而自身免疫与FT1DM的发展有关。

2.2 特征蛋白

胰岛相关自身抗体中没有找到合适的生物标志物来诊断FT1DM，然而最新研究发现抗CD300e抗体、抗淀粉酶α-2A自身抗体可作为诊断标记[18-19]。关于相关蛋白检测，迄今为止研究甚少。NISHIDA等[20]通过激光捕获显微切割分析FT1DM炎症环境中的胰岛显微结构发现相关抗体验证的蛋白质。该研究在FT1DM胰岛中发现了38种蛋白质，其中大部分与1型糖尿病无关。在CD8+T细胞和CD68+巨噬细胞中发现了一些与迁移相关的蛋白质，包括LCP1、MSN、LMNB1、IQGAP1和其他蛋白质，这些蛋白质被渗透到炎症环境下的FT1DM胰岛中。包括SAM结构域和HD结构域蛋白1(SAMHD1)、Ras GTPase激活样蛋白(IQGAP1)、蛋白酶体激活物复合物亚基1(PSME1)、HLA Ⅰ类组织相容性抗原(HLA-C)以及信号转导子和转录激活子1-α/β(STAT1)。在迁移的CD8+T细胞和CD68+巨噬细胞中鉴定了血管生成(胸苷磷酸化酶(TYMP))和抗血管生成(色氨酸-tRNA连接酶(WARS))因子。鉴定出与病毒复制和细胞增殖有关的蛋白质，包括可能的ATP依赖性RNA解旋酶DEAD盒解旋酶5(DDX5)和异源核糖核蛋白H(HNRNPH1)。抗凋亡蛋白T复合蛋白1亚基epsilon(CCT5)、抗氧化酶6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(PDG)、抗病毒、抗凋亡蛋白serpin B6(SERPINB6)和热休克蛋白70 000蛋白1样(HSPA1L)，被确定FT1DM中影响胰岛细胞。在FT1DM中识别的特征蛋白包括那些通过大规模的免疫细胞迁移和参与血管生成和胰岛血管系统出血、细胞修复和抗炎过程的蛋白质的侵袭细胞破坏的蛋白，这或许可以从分子机制更深层次的研究FT1DM发病机制。

3 细胞损伤机制

胰腺分为外分泌腺和内分泌腺两部分，外分泌腺由腺泡和腺管组成，内分泌腺由大小不同的细胞团，即胰岛所组成。人类的胰岛细胞按其染色和形态学特点，主要分为胰岛A细胞(α细胞)、B细胞(β细胞)、D细胞(δ细胞)及PP细胞。胰岛β细胞是胰岛细胞的一种，属内分泌细胞，约占胰岛细胞总数的70%，主要位于胰岛中央部，能分泌胰岛素，起调节血糖含量的作用。胰岛β细胞功能受损，胰岛素分泌绝对或相对不足，从而引发糖尿病。

3.1 胰岛β细胞

FT1DM的特征在于几乎完全的胰岛β细胞破坏，导致胰岛素分泌稀少。SAYAMA等[21]通过胰腺细胞组织学检查发现FT1DM的胰腺细胞面积是正常情况的0.4%，并且在FT1DM发生后1～5个月，胰岛β细胞几乎完全没有。1例FT1DM尸检报告[22]发现，使用抗胰高血糖素、抗胰岛素和抗微粒蛋白A抗体的胰腺免疫组织化学检查显示胰岛缺乏，在大多数剩余的胰岛中，没有观察到胰岛素阳性细胞。在胰腺中发现CD8阳性T细胞，猜测导致选择性胰腺β细胞破坏，由此可见FT1DM发病后胰岛显著的消耗和萎缩。

方六一等[23]报道1例FT1DM患者，确诊时完全缺失的胰岛素曾短暂的部分恢复，但仅维持15 d后重新出现高血糖。由于在FT1DM的极早期开始了足量胰岛素治疗并消除了严重的高血糖，因此可能暂时阻止了广泛的β细胞损伤，故患者出现短暂的胰岛素分泌功能恢复。因此，推测高糖毒性作用只是FT1DM中影响β细胞功能的次要因素，其β细胞功能迅速衰退的总体趋势是不可避免的。

3.2 胰岛α细胞

SAYAMA等[21]发现胰岛α细胞在FT1DM中受损，α细胞的面积减少到33.1%。INOKUCHI等[22]报道，在致命的FT1DM中，胰腺免疫组织化学检查发现，大多数剩余的胰岛中可观察到少量胰高血糖素阳性细胞。这说明β细胞周围的细胞在FT1DM中同样受损，只是受损范围及受损机制不详。

3.3 胰岛外细胞

另一部分胰腺外分泌部分，在FT1DM发作后至少1～5个月保持其结构。在任何患者中均未观察到水肿改变、坏死、出血、化脓、囊肿形成、脂肪变性和外分泌胰腺的明显萎缩。然而，CD3+T细胞主要浸润到外分泌胰腺被观察到，并发现血清胰淀粉酶、脂肪酶、弹性蛋白酶-1或磷脂酶水平的升高。这表明FT1DM对胰腺外分泌部是有影响的[22]。而引起FT1DM胰腺破坏的机制，除了上述遗传因素、自身免疫机制，还有可能的原因是妊娠等激活自身免疫导致胰腺组织损伤[1]。

4 妊娠相关损伤

4.1 自身免疫性因素

在众多病案报告中，妊娠女性占很大比重，可见妊娠女性是FT1DM的高危人群。IMAGAWA等[1]发现，妊娠期出现的1型糖尿病均为FT1DM，且多于妊娠期末3个月和分娩2周内发病，其症状重于非妊娠的FT1DM。该病可发生于妊娠期或刚分娩后，称妊娠相关性暴发性1型糖尿病(pregnancy-related fulminant type 1 diabetes mellitus，PF)。

SHIMIZU等[24]对比PF与妊娠无关的生育年龄女性1型糖尿病的临床特点后发现，PF组临床表现更为严重，其发病机制与非自身免疫性有关，2组Ⅱ类HLA基因单体明显不同，提示两者存在不同的易感基因。怀孕期和产后期与免疫系统变化有关。这些变化最终可能导致产后自身免疫性疾病如Graves病和1型糖尿病[25]，相关报告表示妊娠糖尿病有发展为1型糖尿病和多种自身免疫性疾病的风险。只有Graves病是短暂的，而1型糖尿病保持永久性。因此，这两种自身免疫性疾病之间存在病因学差异[26]，表明胰岛相关自身免疫可能参与FT1DM的发展并有助于其发展。

4.2 性激素因素

基础研究报告称，雌激素和孕激素的管理分别降低并提高了血浆葡萄糖水平，这是一种异源诱导的1型糖尿病小鼠模型[27]。人类甲羟孕酮的管理提高了空腹血糖和胰岛素水平[28]。SASAKI等[29]报道，患有FT1DM的妊娠患者血糖恶化予以甲羟孕酮的肌内注射后,恶化程度相对较轻微。TANAKA等[30]报道1例激素替代疗法(雌二醇、甲羟孕酮)在绝经后妇女血糖控制的病例，在激素替代疗法的治疗后，血糖状况立即恶化。这种短暂的恶化意味着，体外孕激素会导致绝经后患1型糖尿病的妇女的血糖状况恶化。这些表明性激素对妊娠期与绝经后患FT1DM女性的影响是不同的。

5 病毒感染

FT1DM报道中多数患者有如流感症状等急性感染病史或急性胃肠炎病史。如OHARA等[5，31]先后报道35岁女性由于副流感病毒感染后诊断为FT1DM和病毒性心肌炎，60岁男性由细小病毒B19感染所致FT1DM。病毒感染可能引发加速的免疫反应感染β细胞，引起大量β细胞死亡而导致FT1DM[32]，还有研究[33]发现，广泛反应的抗肠道病毒免疫球蛋白-A会升高。IMAGAWA等[33]分析FT1DM发病周期中的血清，检测出柯萨奇病毒、轮状病毒、巨细胞病毒、EB病毒和人类疱疹病毒抗体，表明不是病毒本身而是对病毒感染的继发反应参与到FT1DM的发病机制中。该实验从胰腺病理结果发现，CD3阳性T细胞和CD68阳性巨噬细胞浸润至胰岛。SHIBASAKI等[34]在与巨细胞病毒感染相关的FT1DM尸检胰腺中也观察到上述情况，并用双重染色法证实Toll样受体-3在胰岛浸润的CD3阳性T细胞和CD68阳性巨噬细胞，这是FT1DM胰腺中病毒感染的直接证据。

作为触发FT1DM中β细胞破坏的环境因素之一，涉及肠道病毒的FT1DM病案报道数量尤其突出。其肠道病毒(EV)包括柯萨奇病毒(B1、B3、B4、A2、A4、A5和A6)[35-36]、埃可病毒。HODIK等[37]通过病毒感染胰岛试验，发现参与胰岛素分泌和基因表达的细胞器都受到β细胞中柯萨奇病毒B复制的影响。

AIDA等[38]认为，EV诱导的β细胞破坏机制涉及FT1DM中的先天性免疫应答。细胞质视黄酸诱导性基因I在FT1DM发作后2～5 d的患者中在感染EV的胰腺中的β细胞中强烈表达；黑色素瘤分化相关基因-5在胰岛细胞中过度表达，包括β细胞和α细胞；Toll样受体-3和-4在浸润胰岛的单个核细胞中表达；干扰素-α(IFN-α)和干扰素-β(IFN-β)在胰岛细胞中强烈表达。在受影响的胰岛中表达并共定位了主要组织相容性复合物Ⅰ类(MHC Ⅰ类)、干扰素-γ(IFN-γ)、白细胞介素-18(IL-18)和CXC趋化因子配体10(CXCL10),FT1DM患者血清IFN-γ水平明显升高。EV感染胰腺启动IFN-γ和CXCL10在β细胞中的共表达。浸润自身反应性T细胞和巨噬细胞释放炎症细胞因子如IFN-γ进入胰岛，不仅损伤β细胞，而且还能加速残留的β细胞中CXCL10的产生，从而进一步激活细胞介导的自身免疫，直到所有的β细胞被破坏[15]。

FT1DM患者的另一个独特发现是，胰岛a细胞和β细胞均被肠道病毒感染，表达CXCL10和干扰素α[15]。在柯萨奇B4肠病毒诱导的1型糖尿病中，β细胞特异性地参与[39]。

6 展望

2000年以来，FT1DM相关文献陆续被报道，其发病研究机制在逐步探索中。目前，已发现遗传因素、免疫机制、细胞损伤、妊娠、病毒感染参与FT1DM发病过程，相关研究发现化学药物也参与FT1DM发病过程，可见诸多因素与分子机制之间是相互关联的，但其关联机制并不明确。随着研究的深入，有望依据发病因素寻求新的治疗靶点。