etiopatogenia dz 1 studenti

5/12/2018 Etiopatogenia DZ 1 studenti - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/etiopatogenia-dz-1-studenti 1/51

EtiopatogeniaDiabetului Zaharat de tip 1

Dr. Cristian Guja MD, PhD

Institutul de Diabet, Nutriţie şi Boli Metabolice

“Prof. NC Paulescu”, Bucureşti, România



Diabetul Zaharat este o tulburare complexă a metabolismuluienergetic al organimsului datorată carenţei absolute sau relative

de insulină şi care afectează deopotrivă metabolismul glucidelor,

lipidelor şi proteinelor.

Diabetul Zaharat apare ca urmare a alterarării (condiţionată genetic sau dobândită) secreţiei de insulină şi/ori a rezistenţei celulelor periferice la acţiunea insulinei.

Tulburările metabolismelor glucidic, lipidic şi proteic stau labaza apariţiei unui spectru larg de complicaţii cronice careafectează mai mult sau mai puţin toate ţesuturile din organism.

Introducere (1)

Definiţie



Introducere (2)

Clasificare



Diabet Zaharat tip 1a – Distrucţie autoimună a

celulelor beta pancreatice secretante de insulină

Diabet Zaharat tip 1b – Distrucţia celulelor beta

pancreatice prin mecanisme idiopatice

Introducere (3)

Diabet Zaharat de tip 1



~ 3,000 celule75% Celule 25% Celule nonβ

200 µm

Insula Langerhans



10 µm~ 10,000Granulesecretorii

Celula Beta

Din colecţia Philippe Halban



Granula Secretorie

100 nm

200,000

moleculede insulină




Insulinosecreţia (exocitoza)




Boală cronică frecventă, cu patogenie autoimună

Distrugere masivă şi specifică a celulelor beta pancreaticesecretante de insulină, cu prezervarea celulelor alfa secretante deglucagon.

Distrugerea celulelor beta prin mecanism autoimun mediat delimfocitele T la subiecţii predispuşi genetic.

Procesul autoimun este îndreptat împotriva unor antigenebeta celulare (autoantigene) parţial identificate

Împotriva acestor antigene apar auto-anticorpi specifici -marker al autoimunităţii

Împotriva acestor antigene se dezvoltă răspunsuri imune de

tip celular

Diabetul Zaharat tip 1a


http://slidepdf.com/reader/full/etiopatogenia-dz-1-studenti 10/51Adaptat după Atkinson et al, NEJM 1994

Secţiune de pancreas cu coloraţie pentruglucagon, somatostatin şi polipeptid pancreatic



Aspect de insulită în DZ tip 1

Infiltrat

mononuclear

Din colecţia Willi Gepts



Insulina şi proisnulina

GAD65 (Fragmentul de 65 kDa al GAD - Glutamic Acid

Decarboxylase)

Proteinele din familia de Proteine Tirozin Fosfatază like (IA-2)

Altele (ICA69, Carboxipeptidaza Heat Shock Protein 60, etc.)

Autoantigene beta celulare



ICA (Islet Cell Antibodies)70-80% din pacienţi la debut; cei mai predictivi

Anti-insulinici – IAA (Insulin Autoantibodies)50-70% din pacienţi la debut; mai frecvent la copii

Anti GAD65 – GADA (GAD Autoantibodies)70-80% din pacienţi la debut

Anti Tirozin Fosfatază - IA2A (IA2 Autoantibodies)55-75% din pacienţi la debut; mai frecvent la copii

Autoanticorpi anti beta celulari



Marker al procesului autoimun

Nu sunt patogenici – Cazuri de DZ tip 1 la subiecţi cu a-

gammaglobulinemie congenitală

Valoare predictivă pentru apariţia DZ tip 1 la subiecţii aflaţi la risc

Semnificaţia autoanticorpilor



Riscul DZ tip 1 în funcţie de numărul AC (IAA, GADA şi IA2A)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Ani de urmarire

% F

a r a d i a b

e t

0 ab

1 ab

2 ab

3 ab

P < 0.0001

Verge et al. Diabetes 1996



DZ tip 1 apare la subiecţii predispuşi genetic.DZ tip 1 este o boală multifactorială a cărei etiopatogenie

include pe lângă factorii genetici şi unii factori de mediu,incomplet elucidaţi încă.

DZ tip 1 este o afecţiune complexă, poligenică cu multe alelepredispozante care interacţionează unele cu celelalte dar şi cudiverşi factori de mediu în generarea riscului global de boală.

Penetranţa acestor variante genice este incompletă

Factorii genetici determină şi protecţia faţă de apariţia DZ

DZ tip 1 – “The geneticist’s nightmare”

Diabetul Zaharat tip 1a



Există o agregare familială semnificativă a cazurilor de diabetzaharat [Todd et al. Diabetes 1992]

Riscul de apariţie a DZ tip 1 pe parcursul vieţii este de 0.4% în populaţia generală dar 6% pentru rudele de gradul 1 şi la

33% în cazul gemenilor identici

s = 15 (6%/0.4%) [Risch et al. AmJ Hum Genet 1987]

Frecvenţa afectării gemenilor monozigoţi este mai mare decâta gemenilor dizigoţi [Barnett et al. Diabetologia 1981]

Concordanţa maximă la gemenii monozigoţi este de 34-50% [Olmos et al. Diabetologia 1988]

Argumente genetică



Discriminarea self/non-self de către sistemul imun esteasigurată de molecule codificate în regiunea MHC

MHC - Braţul scurt al cromozomului 6: 6p21

Regiunea cuprinde peste 200 de gene grupate în trei mariClase (Clasa I, Clasa a II-a, Clasa a III-a)

Grup foarte dens de gene cu rol major în imunitate

Principalele gene - Antigenele HLA

IDDM1

Regiunea MHC de pe cromozomul 6p21


http://slidepdf.com/reader/full/etiopatogenia-dz-1-studenti 20/51Klein et al, NEJM 2000

Structura HLA de clasa I si a II-a



HLA de clasa I şi a II-a

HLA clasa I

• HLA A, B, C, E, F, G; moleculele clasice - HLA A, B, C

• Genele HLA A, B şi C codifică lanţul şi sunt polimorfe (250alele HLA-A, 488 HLA-B, 118 HLA-C)

HLA clasa a II-a

HLA DP, DQ, DR, DM, DN, DO

Două seturi de gene: unul codifică lanţul (gene DPA, DQA,

DRA); celălalt lanţul (gene DPB, DQB, DRB)Atât genele de tip A cât şi cele de tip B sunt polimorfe

Marea variabilitate derivă din polimorfismele genelor B (peste260 alele diferite pentru HLA DRB)



Funcţia HLA - Prezentarea AG către limf. T



Antigene HLA Diabetogene

HLA Clasa I

HLA B8, B15 şi B18 descrise încă din anii 70 (Singal şi Blajchman

1973, Nerup et al. 1974).

Asocierea se datorează existenţei fenomenului de linkage disequlibrium cu antigenele HLA de clasa a II-a

Super-haplotip ancestral A1-B8-DR3-DQ2

Asociere HLA-A24 cu debutul precoce al DZ la Asiatici(Fujisawa et al. 1995), posibil şi în România [Guja et al. 1999).

Posibil efect independent al HLA B39 (Nejentsev et al. 1997)



Antigene HLA Diabetogene

HLA Clasa a II-a

HLA - DR3 şi sau DR4 (Lanţurile β codificate de DRB1*0301,respectiv *0401, *0402, *0404 *0405)

Peste 90-95% din diabetici purtători ai DR3 sau DR4

comparativ cu 50% în populaţia generală HLA-DQ2 (DQA1*0501/DQB1*0201)

HLA-DQ8 (DQA1*0301/DQB1*0302)

Riscul maxim la heterozigoţii HLA DR3-DQ2 / DR4-DQ8 Până la 30-35% din pacienţii DZ tip 1 (până la 50% la copiii

cu debut înaintea vârstei de 5 ani) comparativ cu 2.5% din

populaţia generală



Antigene HLA Protectoare

HLA DR2

HLA DQ6 (DQA1*0102/ DQB1*0602)

HLA DQ6 (DQA1*0103/ DQB1*0603)

HLA DQ7 (DQB1*0301)

HLA DQ9 (DQB1*0303)



Mecanismul intervenţiei genelor HLA

Prezenţa unui aminoacid neutru (Ala, Val, Ser) în poziţia 57 a

lanţului β al moleculei HLA-DQ, altul decât Acidul Aspartic (non-Asp-57 DQβ), situaţie întâlnită în moeculele DQB1*0201(DQ2), DQB1*0302 (DQ8) şi I-Ag7 (echivalent la şoarecii NOD) -efect diabetogen

Prezenţa Argininei în poziţia 52 a lanţului al moleculeiHLA-DQ (Arg-52 DQ) – efect diabetogen

Cei doi aminoacizi descrişi sunt localizaţi la extremităţile opuse ale lanţurilor respective care formează punga de legare aantigenului

Susbstituţii în aceste poziţii “cheie” pot determina modificări ale pungii de legare a antigenului şi, în acest fel, influenţează

afinitatea moleulei DQ faţă de “peptidele diabetogene”



Julier et al. Nature 1991 – primele dovezi ale asocierii geneiinsulinei cu DZ tip I

Minisatelit (Variable Number of Tandem Repeats – VNTR) în

regiunea 5’ a promoter-ului genei insulinei; secvenţa ACAGGGGTGTGGGG

- Alele clasa I – 20-60 repetiţii, aproximativ 570 bp.- Alele clasa II – 80-100 repetiţii, aproximativ 1200 bp.

- Alele clasa III – 140-200 repetiţii, aproximativ 2200 bp.

“Susceptibility to human type 1 diabetes at IDDM2 is

determined by tandem repeat variation at the insulin gene

minisatellite locus” [Bennett, Todd et al. Nature Genetics 1995]

IDDM2

Gena insulinei de pe cromozomul 11p15



Gena insulinei de pe cromozomul 11p15

Alelele de clasa I INS-VNTR conferă susceptibilitate

Alelele de clasa III INS-VNTR conferă protecţie de aproximativ70% pentru apariţia DZ tip 1 pe parcursul întregii vieţi, indiferentde prezenţa sau absenţa unor molecule HLA diabetogene [Bennett şi

Todd 1996]

Asocierea IDDM2 confirmată pentru toate grupurile etnice

Polimorfismele -23 HphI A/T şi +1140 A/C de la nivelul genei

insulinei nu pot fi excluse ca fiind etiologice [Barrat et al. Diabetes 2004].DZ tip 1 este asociat cu o regiune de aproximativ 2 kDa de pe

cromozomul 11p15, regiune care conţine zona INS-VNTR şi polimorfismele -23 HphI A/T şi +1140 A/C [Barrat et al. Diabetes 2004].



Mecanimsul intervenţei genei insulinei

VNTR Clasa IPredispozante

VNTR Clasa IIIProtectoare

Transcripţia INS în Timus

VNTR Clasa IPredispozante

VNTR Clasa IIIProtectoare

Transcripţia INS în Pancreas

In vivo, alelele de clasa I determină o creştere a expresiei

insulinei în celulele pancreatice comparativ cu alelele de clasa III[Lucassen et al. Hum Mol Genet 1994]

Expresia timică a proinsulinei se corelează cu genotipul INS-VNTR, alelele de clasa a III-a INS-VNTR fiind asociate cu oexpresie crescută la nivel timic iar alelele de clasa I cu o expresiescăzută [Pugliese et al. Nature 1997, Vafiadis et al. Nature 1997].



Mecanimsul intervenţei genei insulinei

Concentraţiile crescute de proinsulină la nivel timic ar puteacontribui la o selecţie negativă eficientă a clonelor de limfocite Tpotenţial autoreactive împotriva insulinei.

Astfel s-ar putea explica inducerea toleranţei imune pentru acestautoantigen cheie în patogenia diabetului şi ar putea fi explicatefectul protector al alelelor de clasa a III-a.

Dimpotrivă, la subiecţii homozigoţi pentru alelele de clasa I INS-

VNTR, expresia scăzută a insulinei la nivelul celulelor stromaletimice ar contribui la o selecţie negativă “mai defectuoasă”, cueliberarea în periferie a unor limfocite T mature potenţial autoreactive.



Alte gene implicate în patogenia DZ tip 1

Gena CTLA4 pe cromozomul 2q33

Gena LYP/PTPN pe cromozomul 1p13

Regiunea IL2RA/CD25 pe cromozomul 10p15



Concluzie Genetica DZ tip 1

IDDM1 – HLA

IDDM2 – INS /VNTR CTLA4 – IDDM12 PTPN/Lyp

IL2RA

ÎNCĂ NEELUCIDAT



Concluzie Genetica DZ tip 1

Doar 0.47% dintre subiecţii DZ tip 1 din România nu

prezintă alele diabetogene la nivelul locilor IDDM1-HLA, IDDM2-INS şi ICAM-1 [Guja et al. Diabetologia 2001].

Factorii genetici sunt obligatorii pentru apariţia DZtip 1

Peste 50% din subiecţii nediabetici din populaţia generală prezintă alele diabetogene.

Procentul urcă până la peste 90% pentru rudele nediabeticeale pacienţilor DZ tip 1 [Guja et al. Diabetologia 2001].

Factorii genetici nu sunt suficienţi pentru apariţia DZtip 1



Concordanţa maximă la gemenii monozigoţi este de 34-50%

Diferenţele geografice mari în incidenţa DZ tip 1. S-a susţinut

chiar existenţa unui aşa-zis “Gradient Nord-Sud”.Incidenţa DZ tip 1 printre copiii imigranţilor se apropie de

incidenţa bolii din regiunea lor de adopţie şi nu de incidenţa dinţara de origine [Feltbower et al. Diabetologia 2000].

Argumente factori de mediu

î



Incidenţa DZ tip 1 în Europa conformstudiului EURODIAB

Green et al. Lancet, 1992

Finlanda



FinlandaSardinia

România

Coreea de Sud

Incidenţa

DZ tip 1



Creşterea incidenţei bolii înregistrată în ultimele decenii,procentul mediu fiind de 3% pe an.

Creşterea

spectaculoasăa

incidenţeiDZ tip 1 în

ţăriledin

Europa de Est după anul 1989 (rată de peste 7% pe an)

Este puţin probabil ca explicaţia să fie o modificare afactorilor genetici de susceptibilitate dat fiind intervalul scurt

(10-30 ani), insuficient pentru a admite posibilitatea unorschimbări majore în informaţia genetică.

Argumente factori de mediu



Creşterea incidenţei DZ tip 1 în Finlanda (copii 0-14 ani)

0

10

20

30

40

50

60

1950 1960 1970 1980 1995



Creşterea incidenţei DZ tip 1 în România (copii 0-14 ani)

0

1

2

3

4

5

6

1988. 1989. 1990. 1991. 1992. 1993. 1994. 1995. 1996. 1997. 1998. 1999. 2000. 2001. 2002. 2003. 2004.



Factori ViraliEnterovirusurile (Coxsackie B3, Coxsackie B4)RetrovirusurileRotavirusurileVirusurile urlian, rubeolic, citomegalic, hepatită C, etc.

Factori Alimentari/Nutriţionali

Introducerea precoce a alimentaţiei artificiale cu lapte de vacă Carenţa de Vitamina D

Conţinutul crescut de Nitraţi – Nitriţi – NitrozamineCarenţa de Zinc

Factori de mediu posibil implicaţi



“Teoria Mimetismului Molecular” (Molecular Mimicry) [Oldstone1987]

Similaritatea GAD65 cu secvenţe proteice ale Coxsackie B4sau a ICA69 cu peptidul ABBOS din serumalbumina bovină.

Hiper-expresia autoantigenelor la nivelul celulelor β pancreatice cu iniţierea sau perpetuatrea unui răspuns autoimun

împotriva celulelor insulare. [Degli Espositi şi Mackay 1997]

Diverşii triggeri din mediu determină eliberarea unorautoantigene β celulare care în mod normal ar fi “sechestrate” intracelular, evitându-se astfel detectarea lor de către sistemulimun. [Nerup et al. 1994]

Teorii privind factorii de mediu



Atkinson et al, NEJM 1994

TeoriaMimetismului

Molecular



Virusuri posibil asociate cu DZ tip 1 la om

Virus Acid nucleic CaracteristiciEnterovirusuri ARN Tulpini Coxsackie A (date epidemiologice)

Tulpini Coxsackie B, în special B4, asociate cu autoimunitatea

Virusuri Echo (date epidemiologice)

Rubeolic ARN Prin infecţia intrauterină a fetusului – Sindromul de RubeolCongenitală. Diabetul poate apare după un lung interval de timp

Autoanticorpi anti beta celulari prezenţi. Citomegalovirus ADN Asociere cu DZ tip 1; Prezintă epitopi cross-reactivi cu GAD65Epstein-Barr ADN Asociat cu boli autoimune, ocazional şi cu DZ tip 1

Urlian ARN Posibilă inducere a autoanticorpilor anti beta celulari Retrovirusuri ARN Date controversate la om; asociat cu diabetul la şoarecii NOD

Rotavirusuri ARN Un caz de autoimunitate anti beta celulară după o infecţie crotavirus la copil

Varicela-Zoster ADN Dovezi indirecte de asociere cu DZ tip 1



Green et al Diabet Med 21:507, 2004

The epidemiological evidence remains as inconclusive

today as when reviewed in 1985 by Barrett-Connor.



Diabetul apare la circa 10-20% dintre pacienţii cu CRS

(Congenital Rubella Syndrome) [McIntosh şi Menser 1992].

Pot trece mulţi ani până la apariţia diabetului clinic, prezenţa majorităţii autoanticorpilor anti beta celulari sugerând o posibilă etiologie autoimună [Ginsberg-Fellner et al. 1984]

Există similitudini între secvenţa GAD65 şi respectiv proteine

din capsida virală [Karounos et al. 1993]

Virusul rubeolic şi DZ tip 1



Vitamina D, prin receptorul său specific, exercită importante şi multiple acţiuni imunomodulatorii [Thomasset 1994].

Administrarea de Vitamina D la şoarecii NOD poate preveniapariţia insulitei şi deci a diabetului [Mathieu et al. 1994].

Corelaţie între incidenţa DZ tip 1 şi numărul mediu de ore cusoare pentru anumite regiuni.

Studiul EURODIAB ACE a arătat că administrareasuplimentelor de Vitamina D în prima copilărie determină o

scădere semnificativă a riscului de apariţie a DZ tip 1.Gena VDR posibil implicată în susceptibilitatea genetică pentru

DZ tip 1

Rolul Vitaminei D



Şoarecii care au primit o dietă de carne afumată, bogată înnitrozamine, au dezvoltat diabet zaharat cu dovezi morfologice deafectare a celulelor beta [Helgason et al. 1982].

Riscul de DZ tip 1 creşte la copiii care au consumat alimente cuconţinut ridicat de nitraţi, nitriţi şi nitrozamine [Dahlquist et al. 1990].

Corelaţie semnificativă între conţinutul de nitraţi al apei debăut şi incidenţa DZ tip 1 în Colorado SUA [Kostraba et al. 1992],

Asociaţie a fost reconfirmată pentru provincia Yorkshire, UK [Parslow et al. 1997].

Nitraţii, Nitriţii şi Nitrozaminele



DEFECT AL CELULELOR BETA ?

DEFECT AL SISTEMULUI IMUN ?



Promotori - Gene ?

- Virusuri ?

- Diet ă ?

Evoluţia naturală a DZ tip 1

SusceptibilitateGenetică

Ini ţ iatori - Virusuri ?

- Diet ă ?

Toleranţă imună

Autoimmunitate

Remisie

DiabetClinicManifest

E l ţi t lă DZ ti 1



Evoluţia naturală a DZ tip 1

AUTOIMMUNITATE TIP CELULAR (CELULE T)

PIERDEREA PRIMEI FAZE AINSULINOSECREŢIEI (IVGTT)

TOLERANŢĂ ALTERATĂLA GLUCOZĂ (OGTT)

AUTOANTICORPI (ICA, IAA, GADA, IA2A)

TRIGGERDIN MEDIU

DECLANŞATOR

DEBUTCLINIC

TIMP

M A S Ă B

E T A

C E L U L A

R Ă

DIABET

“PRE”-DIABET

PREDISPOZIŢIE GENETICĂ

INSULITĂ DISTRUGEREA

CELULELORBETA

ani luni, ani luni ani

etiopatogenia dz 1 studenti

Documents