Журнал «Актуальная инфектология» 1 (2) 2014

Статья опубликована на с. 43-47

По определению экспертов Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), «сахарный диабет является проблемой всех возрастов и всех стран». Сахарный диабет (СД) занимает третье место среди непосредственных причин смерти после сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний. В настоящее время популяция пациентов с СД составляет более 130 миллионов человек и, по прогнозам ВОЗ, увеличится к 2025 году до 300 миллионов [34].

Не менее серьезную проблему представляет хронический гепатит С (ХГС), причиной которого является HCV-инфекция. В настоящее время в мире наблюдается глобальное распространение НСV-инфекции — инфицировано до 3 % населения. У 25–35 % пациентов в течение 10–40 лет ХГС прогрессирует в фиброз печени и может наступить смерть от цирроза. В 30–40 % случаев у пациентов с ХГС и циррозом печени развивается гепатоцеллюлярная карцинома (ГЦК). По прогнозам ВОЗ, в последующие 10–20 лет ХГС станет основной проблемой органов здравоохранения, так как ожидается, что в результате его распространения на 60 % может увеличиться число пациентов с циррозом печени, на 68 % — с ГЦК, на 28 % — с печеночной декомпенсацией и в 2 раза — смертность от заболеваний печени [12].

В последние годы большое внимание уделяется роли вирусной инфекции в этиологии СД. Впервые предположения о роли вирусов в возникновении СД высказаны в 1964 году после описания 4 случаев СД у детей после перенесенного эпидемического паротита. Позже установлено, что через 1–2 года после эпидемии паротита резко увеличивается заболеваемость СД у детей [26, 32].

В 1971 году появилось сообщение о СД у детей в возрасте после первого года жизни, страдающих врожденной корью, подтвердившее наличие латентного периода, необходимого для развития аутоиммунной ответной реакции организма. Позже была установлена взаимосвязь СД с энтеровирусами типа Коксаки В, вызывающими энцефаломиокардит новорожденных, и цитомегаловирусом (ЦМВ) [4].

Доказано, что клинической манифестации СД предшествуют инфекции, вызванные вирусами краснухи, гепатита В, Эпштейна — Барр, ЦМВ, гриппа, и другие, возбудители которых имеют тропизм к островкам поджелудочной железы, накапливаются в них и реплицируются в инсулярном аппарате [26, 32].

Роль вирусной инфекции в развитии СД 1-го типа подтверждается сезонностью заболеваемости: часто впервые диагностируемые случаи СД приходятся на осенние и зимние месяцы с пиком заболеваемости инфекций в октябре и январе. В этот же период в крови больных СД обнаруживаются максимально высокие титры антител к вирусам или с помощью иммунофлуоресцентных методов исследования выявляются антигены вирусов в островках Лангерганса у пациентов, умерших от СД [27].

Установлено, что вирусная инфекция у лиц с генетической предрасположенностью к СД вызывает острое повреждение β-клеток или приводит к персистенции вируса с последующим развитием аутоиммунных реакций в островковой ткани [1].

Роль возбудителей вирусных гепатитов в происхождении СД устанавливается с конца XX века. Рядом авторов в разгар острого вирусного гепатита были описаны первые клинические признаки СД, что позволило им признать острый вирусный гепатит как манифестирующий фактор СД [7, 9]. Доказано, что вирусные гепатиты оказывают неблагоприятное воздействие на течение СД [14, 17]. Однако патогенетические взаимосвязи столь частой ассоциации вирусных поражений печени и СД до настоящего времени изучены недостаточно [16, 29].

Результаты сравнительного анализа показателей активности органоспецифических ферментов и маркеров HCV-инфекции у 97 пациентов с СД показали, что антитела к вирусу гепатита С (anti-HCV) были выявлены у 14,4 % обследованных, причем у каждого третьего (33,3 %) из них СД был установлен впервые. Среди 807 пациентов с СД, обследованных на активность аспартатаминотрансферазы (АсАТ) и аланинаминотрансферазы (АлАТ), у 181 (22,4 %) уровни активности ферментов, свидетельствующие о лабилизации мембран гепатоцитов, были выше нормы, причем у 31 пациента (17,1 %) СД был впервые выявлен. Значительная частота выявления маркера HCV-инфекции, сочетающегося с гиперферментемией (АлАТ), особенно среди пациентов с впервые выявленным СД, предполагает активное участие HCV в происхождении и манифестации нарушений углеводного обмена [2].

В последние годы особое внимание специалистов уделяется способности HCV к внепеченочной локализации и связанным с этим системным проявлениям инфекции. Репликация вируса установлена в мононуклеарных клетках крови, фибробластах, клетках лимфоузлов, селезенки, костного мозга, в эндотелии сосудов, эпителии слизистых оболочек, в почках, надпочечниках, кишечнике, коже, а также в нервных клетках. Антигены HCV, РНК HCV в репликативной и интегрированной формах обнаружены в ацинарных и эндокринных клетках поджелудочной железы, а основной маркер вируса гепатита В (HBsAg) — в панкреатическом секрете [5]. Предполагается, что вирусы могут непосредственно поражать β-клетки и приводить к развитию СД либо выступать в качестве фактора, инициирующего аутоиммунные процессы в инсулярном аппарате поджелудочной железы [6, 24].

Не исключается, что вирусная инфекция оказывает прямое повреждающее действие на мембрану β-клеток, приводя к ее деструкции или изменению антигенных свойств мембран, что ведет к поражению поджелудочной железы в виде инсулита, сопровождается лимфоидной инфильтрацией, деструкцией островков Лангерганса, приводя в конечном результате к инсулиновой недостаточности [8, 22].

Важное место в развитии аутоиммунной деструкции β-клеток занимают изменения в системе цитокинов (интерлейкинов HJ1-1, ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-6), фактора некроза опухоли альфа (ФНО-альфа), интерферонов (ИНФ), обусловленные инфицированием гепатотропными вирусами [11, 28].

Наиболее популярны три гипотезы, раскрывающие роль вирусов в аутоиммунной реакции в поджелудочной железе:

— появление антигенных детерминант β-цитотропного вируса на поверхности инфицированных β-клеток приводит к потере толерантности к аутоантигенам β-клеток;

— при разрушении инфицированных β-клеток из них высвобождаются собственные цитоплазматические белки, в норме недоступные для иммунной системы, которые становятся аутоантигенами и вызывают аутоиммунную реакцию;

— многие вирусы, не являющиеся β-цитотропными, имеют антигенные детерминанты, сходные с поверхностными антигенными детерминантами β-клеток, в результате чего вирусная инфекция вызывает перекрестную иммунную реакцию [30].

Иммунная система способна реагировать на огромное число разнообразных антигенов, и, поскольку механизм специфичности гуморального и клеточного иммунного ответа формируется случайным образом, он неизбежно включает клоны, специфичные по отношению к компонентам собственного организма. Для предупреждения аутоагрессии в организме включаются механизмы аутотолерантности, позволяющие различать «свои» и «несвои» антигенные детерминанты. Однако всегда существует риск развития дисбаланса в этих механизмах, приводящего к образованию аутоантител (ААТ) и увеличению пула аутореактивных Т-лимфоцитов, которые способны взаимодействовать с собственными антигенами и разрушать клетки и ткани, несущие эти антигены [33].

Таким образом, однажды возникший аутоиммунный процесс, как правило, не прекращается длительное время или никогда, что приводит к хроническому повреждению клеток или тканей–мишеней за счет постоянного персистирования тканевых антигенов.

Признаки клеточной и гуморальной аутоиммунной реакции при СД появляются за много месяцев и даже лет до клинического проявления заболевания. В течение этого времени (доклинический период) гормонально-метаболические изменения в виде снижения секреции инсулина и снижения толерантности к глюкозе происходят у разных людей с разной скоростью. В течение этой латентной фазы ААТ направлены против антигенов инсулина (IAA) и обнаруживаются в крови человека. Механизм и физиологическая роль IAA в патогенезе СД еще полностью не изучены [10, 19, 31].

Нами были проведены исследования частоты выявления ААТ к инсулину у пациентов с ХГС, СД и сочетанной патологией СД и ХГС. Обследованы 90 пациентов в возрасте от 21 до 60 лет со стажем ХГС до 15 лет без наличия цирроза. Определялись уровень специфических человеческих IgG к инсулину человека и частота ААТ к антигенам инсулина. Результаты показали, что IAA были выявлены во всех группах, причем в группе пациентов с ХГС установлен высокий риск развития СД (31,1 %), тогда как уровень глюкозы и инсулина у данной группы сохранялся в пределах нормы. Полагаем, что это является результатом реакции иммунной системы в ответ на антигены HCV, локализующиеся в поджелудочной железе на доклинической стадии развития СД, что подтверждает взаимосвязь вирусной инфекции с развитием СД 1-го типа [3, 21].

Механизм деструкции β-клеток поджелудочной железы очень сложен и до сих пор активно обсуждается. Известны три модели патогенеза СД 1-го типа: копенгагенская модель (Nerup J. и соавт., 1989), лондонская модель (Bottazzo G. и соавт., 1986) и стенфордская модель (McDevitt H. и соавт., 1987).

Согласно копенгагенской модели, патогенез СД выглядит следующим образом:

— антигены панкреатотропных факторов (вирусы, цитотоксические химические вещества и др.), поступившие в организм, повреждают β-клетки и приводят к высвобождению антигена β-клеток;

— поступившие извне антигены взаимодействуют с макрофагом, фрагменты антигена связываются с HLA-антигенами (human leucocyte antigens — антигены лейкоцитов человека) локуса D, и образовавшийся комплекс выходит на поверхность макрофага (экспрессия антигенов DR), где индуктором экспрессии HLA-DR является альфа-ИНФ, производимый Т-лимфоцитами-хелперами;

— макрофаг становится антигенпрезентирующей клеткой и секретирует IL-1, который вызывает пролиферацию Т-лимфоцитов-хелперов и угнетает функцию β-клеток островков Лангерганса;

— под влиянием IL-1 стимулируется секреция Т-лимфоцитами-хелперами ИНФ и ФНО-альфа;

— aльфа-ИНФ и ФНО непосредственно участвуют в деструкции a-клеток островков Лангерганса; альфа-ИНФ индуцирует экспрессию антигенов HLA II класса на клетках эндотелия капилляров, а IL-1 увеличивает проницаемость капилляров и вызывает экспрессию антигенов HLA I и II классов на β-клетках островков; a-клетка, экспрессирующая HLA-DR, становится аутоантигеном, что приводит к формированию порочного круга деструкции новых β-клеток [23].

Лондонская модель деструкции β-клеток заключается в наличии аберрантной (не свойственной норме) экспрессии молекул HLA-D-локуса на β-клетках островков Лангерганса у больных СД 1-го типа. Механизм повреждения β-клеток запускается взаимодействием внешнего антигена (вируса, цитотоксического фактора) с макрофагом (так же, как и в копенгагенской модели). Аберрантная экспрессия антигенов DR3 и DR4 на клетках индуцируется ФНО-альфа и альфа-ИНФ при высокой концентрации IL-1, в результате чего β-клетка становится аутоантигеном. Островки инфильтрируются Т-хелперами, макрофагами, плазматическими клетками, при этом продуцируется большое количество цитокинов, развивается выраженная иммуновоспалительная реакция с участием цитотоксических Т-лимфоцитов и натуральных киллеров, приводящих к деструкции β-клеток [15].

Авторы третьей модели первыми секвестрировали локус DQ и показали, что в β-цепи данного локуса у здоровых лиц в 57-м положении находится аспарагиновая кислота, тогда как у больных СД она замещена на другие аминокислоты: валин, серин или аланин. Значительным прорывом в понимании механизмов деструкции β-клеток поджелудочной железы явились исследования биологической значимости оксида азота (NO). NO является нестабильным свободным радикалом (период полужизни составляет несколько секунд). Исходным продуктом для образования NO является L-аргинин. Последний под воздействием NO-синтазы превращается в L-цитрулин и NO. Оксид азота, образуемый макрофагами, функционирует как специфическая эффекторная молекула, но может также участвовать в деструкции β-клеток. Однако основное повреждающее действие оказывает оксид азота, который образуется непосредственно в β-клетке. Так, J. Corbett и соавт. (1995) показали, что экспрессия индуцируемой NO-синтазы (иNO-синтазы) в макрофагах и образование ими оксида азота практически не влияют на функцию островка, тогда как экспрессия иNO-синтазы в β-клетках и образование здесь оксида азота полностью угнетают секрецию инсулина.

Помимо оксида азота значительное место в механизмах деструкции β-клеток отводится простагландинам островка поджелудочной железы. Инфильтрация островка лимфоцитами и макрофагами (инсулит) постоянно встречается на самых ранних этапах развития диабета. Клеточные элементы, участвующие в инсулите, индуцируют экспрессию цитокинов (ИL-1 и др.), которые, в свою очередь, способствуют экспрессии как иNO-cинтазы с последующим образованием свободно-радикального соединения, которым является оксид азота, так и циклооксигеназы, ответственной за биосинтез из арахидоновой кислоты провоспалительных простагландинов, усиливающих инсулит и приводящих вместе с оксидом азота к аутоиммунной деструкции β-клеток.

Следует отметить, что оксид азота участвует в механизмах развития диабета на ранней стадии лимфатической инфильтрации островка поджелудочной железы. Накопление большого количества лимфоцитов повышает Т-лимфоцит-опосредованное повреждение β-клеток независимо от образования NO.

Таким образом, независимо от начальных механизмов деструкции β-клеток на последующих стадиях процесса происходит уменьшение их количества вплоть почти до полного исчезновения β-клеток с развитием абсолютной инсулиновой недостаточности, что и приводит к резкому развитию клинического СД 1-го типа [1].

Изучение содержания NO у 57 пациентов с ХГС до начала терапии противовирусными препаратами показало увеличение его концентрации выше контрольных цифр, что позволило сделать вывод не только о наличии заметного прооксидантного сдвига в реализации редокс-процессов, но и о нарушении металлолигандного гомеостаза (в отношении меди).

В 2002 году было получено подтверждение гипотезы о роли молекулярной мимикрии в развитии СД 1-го типа. Был найден участок гомологии длиной 18 аминокислот между молекулой GAD65 человека и р2-С-белком вируса Коксаки. Было отмечено совпадение аминокислотной последовательности (около 60 %) длиной 8-14 аминокислот с белками ЦМВ и HCV. Такие реакции молекулярной мимикрии могут приводить к запуску или усилению аутоиммунного ответа против β-клеток [25].

Согласно G. Eisenbarth (1986), патогенез СД 1-го типа можно разделить на 6 стадий, медленно прогрессирующих и переходящих одна в другую:

1-я: генетическая предрасположенность, обусловленная наличием определенных антигенов HLA-системы I, II и III класса, а также генами 10-й и 11-й хромосом;

2-я: триггирование или инициация аутоиммунных процессов в β-клетках островков под влиянием панкреатотропных вирусов, цитотоксических веществ и каких-либо других неизвестных факторов, приводящих к экспрессии β-клетками HLA-DR-антигенов и глутаматдекарбоксилазы, в результате чего они становятся аутоантигенами, вызывающими развитие ответной аутоиммунной реакции организма;

3-я: стадия активных иммунологических процессов с образованием антител к β-клеткам, инсулину и развитием аутоиммунного инсулита;

4-я: прогрессивное снижение первой фазы секреции инсулина, стимулированной глюкозой;

5-я: клинически явный (манифестный) СД, соответствующий морфологическим признакам деструкции и гибели 85–90 % β-клеток;

6-я: полная деструкция β-клеток, полное отсутствие секреции инсулина и С-пептида [18].

Таким образом, во всех представленных теориях и гипотезах развития СД не исключается участие вирусного фактора. HCV-инфекция, возбудитель которой реплицируется в поджелудочной железе, не является исключением из списка панкреатотропных агентов, способных привести к развитию СД 1-го типа. Приведенные выше доводы предопределили наш интерес к данному вопросу для проведения целенаправленных комплексных исследований по установлению взаимосвязи и закономерностей течения СД у пациентов, инфицированных HCV.