1型糖尿病生物學(xué)標(biāo)志物研究進(jìn)展

周煥珍 王愛(ài)萍

昆明市第一人民醫(yī)院兒童生長(zhǎng)發(fā)育管理中心（云南昆明 650011）

1型糖尿?。╰ype 1 diabetes，T1D）是一種主要由T 細(xì)胞介導(dǎo)的胰島β 細(xì)胞特異性破壞導(dǎo)致胰島素絕對(duì)缺乏引起高血糖癥的慢性自身免疫性疾病[1]。目前認(rèn)為T1D 的發(fā)生與遺傳易感性、環(huán)境及免疫等多種因素有關(guān)，然而確切的機(jī)制尚未闡明。T1D的典型陽(yáng)性體征不明顯，病程后期可伴有嚴(yán)重的慢性大血管及微血管并發(fā)癥，其中糖尿病酮癥酸中毒（diabetic ketoacidosis，DKA）是兒童糖尿病急癥死亡的主要原因[2]。近年來(lái)，T1D 發(fā)病率在全球呈顯著上升趨勢(shì)，而T1D 的診斷仍主要為臨床診斷，至今尚缺乏敏感和有效的生物標(biāo)志物作為T1D 早期預(yù)測(cè)的指標(biāo)。本文重點(diǎn)介紹T1D 生物學(xué)標(biāo)志物的最新研究進(jìn)展及其在TID 疾病風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的作用。

1 遺傳標(biāo)志物

T1D 是一種多基因遺傳性疾病，目前全基因組關(guān)聯(lián)研究已發(fā)現(xiàn)50 多個(gè)與T1D 相關(guān)的易感基因位點(diǎn)[3]。而遺傳標(biāo)志物可用于評(píng)估T1D 的易感性，并且通過(guò)易感基因分型可評(píng)估罹患T1D 的風(fēng)險(xiǎn)。與其他自身免疫性疾病類似，T1D 的遺傳風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估亦主要是通過(guò)人類白細(xì)胞抗原（human leukocyte antigen，HLA）分型進(jìn)行，其中最關(guān)鍵的一類基因是HLA II 類抗原基因，并且大約40%～50%的遺傳易感性由HLA-DR、HLA-DQ基因引起[4-5]。研究發(fā)現(xiàn)，HLA-DR 3、HLA-DR 4和HLA-DQ 8基因型可用于預(yù)測(cè)T1D 的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[6]，而將遺傳標(biāo)志物與遺傳風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分結(jié)合能更好地預(yù)測(cè)TID 高風(fēng)險(xiǎn)兒童[7]。然而，遺傳標(biāo)志物作為未來(lái)預(yù)防策略的生物標(biāo)志物敏感性和特異性尚不足，臨床中還需結(jié)合其他生物學(xué)標(biāo)志物方能更有效地評(píng)估T1D 風(fēng)險(xiǎn)。

2 血清胰島β細(xì)胞自身抗體

胰島β 細(xì)胞抗原自身抗體并不直接導(dǎo)致T1D，但目前已成為最常用的預(yù)測(cè)T1D 的經(jīng)典生物標(biāo)志物之一，并且作為T1D 臨床診斷的輔助指標(biāo)。目前公認(rèn)可用于預(yù)測(cè)T1D 風(fēng)險(xiǎn)的自身抗體主要包括胰島細(xì)胞自身抗體（islet cell autoantibody，ICA）、胰島素抗體（anti-insulin autoantibody，IAA)）、谷氨酸脫羧酶抗體（glutamic acid decarboxylase antibody，GADA）、酪氨酸磷酸酶抗體（ayrosine phosphatase antibody-2 A，IA-2 A）和鋅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白8 抗體（zinc transporter 8 antibody，ZnT8）[8-9]。研究表明，無(wú)論家族史如何，多個(gè)胰島β 細(xì)胞自身抗體陽(yáng)性的兒童均處于T1D 高風(fēng)險(xiǎn)中，且2 種或多種胰島β 細(xì)胞自身抗體陽(yáng)性兒童幾乎不可避免地會(huì)發(fā)展為臨床癥狀性糖尿病[10]。研究顯示，僅1 種自身抗體陽(yáng)性者在5年內(nèi)罹患T1D 的風(fēng)險(xiǎn)為10%，而3 種自身抗體陽(yáng)性者在8 年內(nèi)罹患T1D 的風(fēng)險(xiǎn)接近90%[11]。芬蘭一項(xiàng)臨床研究表明，T1D 兒童多項(xiàng)自身抗體陽(yáng)性亦可高度預(yù)測(cè)其非糖尿病同胞發(fā)展為糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)[12]。不僅如此，胰島血清抗體數(shù)量、滴度、親和力和表型均為預(yù)測(cè)T1D 的風(fēng)險(xiǎn)因子[13]。

3 T細(xì)胞生物標(biāo)志物

先天性免疫和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)中的某些成分與導(dǎo)致T1D 的β 細(xì)胞破壞有關(guān)，但是T 細(xì)胞是主要的介導(dǎo)因子。由于臨床代謝指標(biāo)易受多種因素影響，因此研究者們對(duì)T 細(xì)胞分析寄予厚望。T 細(xì)胞分析不僅可以深入了解T1D 的發(fā)病機(jī)制和進(jìn)展，而且為T1D免疫生物標(biāo)志物開(kāi)辟新途徑，T 細(xì)胞生物標(biāo)志物也是判斷T1D 進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)和預(yù)后的有效指標(biāo)。目前研究發(fā)現(xiàn)，T1D 相關(guān)的T 細(xì)胞生物標(biāo)志物大致可分為兩類：抗原特異性和非抗原特異性[14]。

3.1 抗原特異性T細(xì)胞生物標(biāo)志物

胰島特異性CD 4 T 細(xì)胞和CD 8 T 細(xì)胞可識(shí)別T1D 患者中胰島素或胰島素原的表位[15]。此外，最近發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄后的胰島抗原決定簇是抗原特異性檢測(cè)的新領(lǐng)域[16]，可應(yīng)用于T 1D 的監(jiān)測(cè)和干預(yù)。

3.2 非抗原特異性T細(xì)胞生物標(biāo)志物

至今已確定多種與T1D 進(jìn)展相關(guān)的非抗原特異性T 細(xì)胞生物標(biāo)志物，包括T 細(xì)胞亞群，如外周血濾泡輔助T 細(xì)胞（T follicular helper cells，Tfh）、記憶調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞（regulatory T cells，Tregs）和功能性標(biāo)志物CD 4+T 細(xì)胞IL-2 低反應(yīng)性標(biāo)記[17-18]。最近研究顯示，T1D 患者的Treg 基因標(biāo)記（treg gene signature，TGS）存在顯著改變[19]，TGS可能是T1D的一種免疫調(diào)節(jié)生物標(biāo)志物。

此外，由于新興T 細(xì)胞測(cè)定技術(shù)的運(yùn)用，發(fā)現(xiàn)更多與T1D 相關(guān)的T 細(xì)胞生物標(biāo)志物，例如TCR 免疫測(cè)序、單細(xì)胞RNA測(cè)序、抗原特異性T細(xì)胞表型分析、胰島MHC 多聚體高分辨質(zhì)譜分析等[20-23]。T 細(xì)胞生物標(biāo)志物的開(kāi)發(fā)，將迅速加快T1D檢測(cè)工作的進(jìn)展，并且T 細(xì)胞生物標(biāo)志物亦成為T1D 免疫治療療效評(píng)估的重要組成部分以及為確定干預(yù)靶點(diǎn)提供新的 見(jiàn)解。

4 新興生物標(biāo)志物

隨著微分子生物學(xué)和基因技術(shù)的發(fā)展，新興生物標(biāo)志物，包括核酸生物標(biāo)志物、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)分析的生物標(biāo)志物均可預(yù)測(cè)T1D 的發(fā)生。

4.1 核酸生物標(biāo)志物

近年來(lái)，循環(huán)血液中游離核酸類物質(zhì)，如循環(huán)DNA 和循環(huán)RNA 作為早期檢測(cè)T1D 中β 細(xì)胞死亡的生物標(biāo)志物引起極大的關(guān)注[24]，這對(duì)T1D 早期預(yù)測(cè)和預(yù)后判斷都有重要意義。血清中存在低濃度循環(huán)DNA 片段，主要由細(xì)胞凋亡、壞死產(chǎn)生，而在T1D 進(jìn)展期間，由于胰島β 細(xì)胞死亡導(dǎo)致特征性未甲基化的胰島素DNA 片段泄漏到血液中而被檢測(cè)到，因此，外周循環(huán)中脫甲基化的胰島素原是研究β細(xì)胞死亡的生物標(biāo)志物的重點(diǎn)[25]。而在循環(huán)RNA中，最重要的是MicroRNA（miRNA），其是一類小的非編碼RNA，在β 細(xì)胞功能調(diào)節(jié)和T1D 的發(fā)病機(jī)制中都顯示出新的作用。一項(xiàng)研究顯示，目前已在T1D患者和糖尿病鼠類的細(xì)胞和血清中鑒定出200 多種失調(diào)的miRNA，而在T1D患者血清失調(diào)的miRNA中，尤其miR-375水平升高被認(rèn)為與胰島β細(xì)胞損傷有關(guān)，因此，miR-375 被作為預(yù)測(cè)罹患T1D 風(fēng)險(xiǎn)的生物標(biāo)志物[26]。

4.2 蛋白質(zhì)組學(xué)生物標(biāo)志物

研究發(fā)現(xiàn)，血清蛋白質(zhì)組學(xué)的變化可預(yù)測(cè)T1D[27]。T1D 特異的血清蛋白生物標(biāo)志物的鑒定仍處于早期階段，而目前通過(guò)高通量“組學(xué)”技術(shù)發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素、載脂蛋白、簇蛋白和皮質(zhì)類固醇結(jié)合蛋白等候選蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物，還有另一類重要的蛋白質(zhì)生物標(biāo)記物如細(xì)胞因子和趨化因子，其在免疫細(xì)胞應(yīng)答、免疫調(diào)節(jié)、細(xì)胞間信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和介導(dǎo)胰島β 細(xì)胞炎癥及β 細(xì)胞破壞中均發(fā)揮著重要作用，亦成為T1D 潛在的新興生物標(biāo)志物[28]。

4.3 代謝組學(xué)生物標(biāo)志物

氨基酸代謝在T1D 發(fā)病早期有潛在重要性，目前研究發(fā)現(xiàn)芳香族氨基酸、支鏈氨基酸與T1D 風(fēng)險(xiǎn)高度相關(guān)[29]，并且氨基酸代謝物的變化亦可能成為預(yù)測(cè)T1D 的新興生物標(biāo)志物[30]，將來(lái)可通過(guò)對(duì)血漿氨基酸測(cè)定進(jìn)一步確定降低T1D 風(fēng)險(xiǎn)的干預(yù)措施。在T1D 兒童尿液代謝分析研究中發(fā)現(xiàn)，T1D 兒童尿液外泌體miR-424和miR-218的表達(dá)高于健康對(duì)照組，有助于T1D 診斷[31]，尿液外泌體miR-424 和miR-218是T1D的生物標(biāo)志物并且可能是評(píng)估T1D兒童預(yù)后的預(yù)測(cè)指標(biāo)。

腸道菌群豐度變化有助于預(yù)測(cè)遺傳易感T1D 兒童的自身免疫性。研究發(fā)現(xiàn)T1D 兒童腸道菌群生態(tài)失衡，其中乳酸桿菌和產(chǎn)丁酸鹽的腸道菌群豐度降低，這與胰島β 細(xì)胞自身免疫有關(guān)[32]。而在通過(guò)高通量16 SrRNA 基因測(cè)序分析76 例高遺傳風(fēng)險(xiǎn)T1D兒童腸道菌群早期變化的研究中發(fā)現(xiàn)，在胰島β 細(xì)胞自身抗體轉(zhuǎn)陽(yáng)之前擬桿菌門豐度明顯增高[33]。已有文獻(xiàn)報(bào)道，使用益生菌制劑調(diào)節(jié)腸道菌群可降低T1D 發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[34]，腸道細(xì)菌生物標(biāo)志物可能具有潛在的T1D 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估價(jià)值。

綜上所述，目前關(guān)于T1D 生物學(xué)標(biāo)志物的研究已取得顯著進(jìn)展，其中已確立的經(jīng)典生物學(xué)標(biāo)志物包括遺傳標(biāo)志物和胰島β 細(xì)胞自身抗體，T 細(xì)胞生物標(biāo)志物正在大規(guī)模臨床試驗(yàn)中，而生物信息學(xué)的引入促使T1D 新興生物標(biāo)志物的出現(xiàn)。隨著進(jìn)一步科學(xué)探索和深入研究，T1D 生物學(xué)標(biāo)志物成為有望突破的嶄新研究方向。而將遺傳標(biāo)志物、胰島β 細(xì)胞自身抗體、T 細(xì)胞生物標(biāo)志物和新興生物標(biāo)志物整合成可用的T1D 生物學(xué)標(biāo)志物的大數(shù)據(jù)并建立分析系統(tǒng)，再將其轉(zhuǎn)化為臨床工具，從而可實(shí)現(xiàn)T1D 患者個(gè)性化預(yù)測(cè)患病風(fēng)險(xiǎn)的目標(biāo)，這亦為T1D 的臨床診治帶來(lái)新思路。