08 - Kretowski - Podwyzszone stezenia....p65

Adam Krętowski, Katarzyna Mirończuk,
Małgorzata Brzozowska, Ida Kinalska
PRACA ORYGINALNA
Klinika Endokrynologii, Diabetologii i Chorób Wewnętrznych Akademii Medycznej w Białymstoku
Podwyższone stężenia sICAM-1
u krewnych I stopnia osób z cukrzycą typu 1
Elevated levels of soluble ICAM-1 in first degree relatives of subjects
with type 1 diabetes
Abstract
Background. Intercellular adhesion molecule 1 (ICAM-1)
play a key role in the adhesion of leukocytes to vascular
endothelium and their migration to the area of inflammation.
In our previous studies we have reported increased expression of ICAM-1 antigen on peripheral blood monocytes and
increased levels of soluble forms of ICAM-1 in newly diagnosed diabetic patients. Till now the physiologic funcion of
the soluble form of ICAM-1 is not well kown.
Material and methods. The aim of the present study was to
evaluate the levels of sICAM-1 in healthy realtives of type 1
diabetic patients: siblings and parents without glucose disturbances and the correlation of sICAM-1 with the presence of II
class HLA alleles associated with the susceptibility to type 1
diabetes. The study was performed in 163 subjects: includ-
Wstęp
Cząsteczka adhezji międzykomórkowej 1 (ICAM-1, intercellular adhesion molecule 1) jest adhezyną odgrywającą kluczową rolę w przyleganiu leukocytów do śródbłonka naczyniowego i ich migracji do miejsca toczącego
się procesu zapalnego [1, 2]. Proces przechodzenia przez
ścianę naczynia odbywa się m.in. dzięki wzajemnemu oddziaływaniu cząsteczki ICAM-1 z jej ligandem — antygenem związanym z funkcją leukocytów LFA-1 (leukocyte
function associated antigen) obecnym na powierzchni
leukocytów [2, 3].
Adres do korespondencji: dr hab. med. Adam Krętowski
Klinika Endokrynologii, Diabetologii i Chorób Wewnętrznych AM
ul. M.C. Skłodowskiej 24 a, 15–276 Białystok
tel./faks: +48 (0 prefiks 85) 744 76 11
e-mail: [email protected]
Diabetologia Doświadczalna i Kliniczna 2002, 2, 6, 471–474
Copyright © 2002 Via Medica, ISSN 1643–3165
ing patients with newly diagnosd type 1 diabetes (n = 36),
their healthy parents (n = 65) and siblings (n = 35) and age
and sex matched healthy controls without history of type 1
diabetes in the family (n = 27).
Results/Conclusions. We have shown increased levels of
soluble ICAM-1 in type 1 diabetic subjects and their healthy
relatives in comparison to the control group, what could suggest the role of genetic predisposition in the observed immune alteration. Differences in sICAM-1 levels between relatives with different genetic (class II of HLA) and immune (GADA,
IA-2A) profiles could reflect different stages of autoimmune
process against antigens of pancreatic islet cells and/or could
be a result downregulation mechanisms of immune response.
key words: type 1 diabetes mellitus, sICAM-1
Cząsteczka ICAM-1 występuje w 2 formach: w postaci
śródbłonowej (mICAM-1), głównie na powierzchni śródbłonka, komórkach epitelium, a także na monocytach,
limfocytach, eozynofilach, oraz w postaci rozpuszczalnej (sICAM-1) we krwi obwodowej i płynach ustrojowych
(m.in. w płynie mózgowo-rdzeniowym, w płynie oskrzelikowo-pęcherzykowym płuc) [2, 3].
Rola patogenetyczna rozpuszczalnej formy sICAM-1
nie została dobrze poznana [2–4]. Wzrost stężenia
sICAM-1 wykazano w przebiegu wielu chorób zapalnych
i o podłożu autoimmunologicznym [1, 4, 5]. Niektórzy
autorzy postulują więc istotną rolę sICAM-1 w rozwoju
procesu zapalnego [2, 5]. Natomiast inne badania sugerują, iż wzrost stężeń tej adhezyny w przebiegu procesu
autoimmunologicznego czy zapalnego jest wtórnym efektem związanym z reakcją przeciwzapalną organizmu
i immunomodulującymi właściwościami sICAM-1 [1, 2, 6].
We wcześniejszych badaniach przeprowadzonych
przez autorów niniejszego artykułu wykazano, że stężenia sICAM-1 są podwyższone w grupie chorych na cuk-
www.ddk.viamedica.pl
471
Diabetologia Doświadczalna i Kliniczna rok 2002, tom 2, nr 6
rzycę typu 1 oraz ich krewnych I stopnia w fazie prediabetes z obecnymi autoprzeciwciałami skierowanymi przeciwko antygenom wysp trzustkowych (ICA) i upośledzoną
pierwszą fazą wydzielania insuliny [7]. Najnowsze doniesienia sugerują jednak, że w warunkach in vitro wzrost
produkcji mRNA i stężenia ICAM-1 jest indukowany pod
wpływem wysokich stężeń glukozy [8]. Interesującym zagadnieniem byłaby ocena, czy u chorych na cukrzycę
typu 1 wzrost sICAM-1 jest wtórnym efektem do hiperglikemii, czy też wiąże się z pierwotnymi zaburzeniami układu immunologicznego i/lub predyspozycją genetyczną.
Celem niniejszego badania była ocena stężeń sICAM-1
u zdrowych członków rodzin osób z cukrzycą typu 1: rodzeństwa i rodziców bez zaburzeń tolerancji węglowodanów oraz korelacji stężeń sICAM-1 z posiadaniem alleli
II klasy HLA (Human Leukocyte Antigen) związanych z predyspozycją do choroby lub wykazujących efekt ochronny
— zmniejszający ryzyko rozwoju cukrzycy typu 1. Wykazanie podwyższonych stężeń sICAM-1 u członków rodziny
z prawidłowymi poziomami glikemii mogłoby pośrednio
potwierdzać tło genetyczne obserwowanych zaburzeń immunologicznych.
Materiał i metody
Badania przeprowadzono u 163 osób, które należały
do następujących grup:
1. Zdrowe osoby (n = 36) będące rodzeństwem pacjentów z grupy 3, średni wiek 16,0 ± 9,9 lat, K:M = 13/23.
2. Zdrowi rodzice (n = 65) pacjentów z grupy 3, w tym
K:M = 33/32, średni wiek 40,9 ± 9,5 lat;
3. Chorzy na cukrzycę typu 1 (n = 35) ze świeżo rozpoznaną chorobą po wyprowadzeniu z fazy niewyrównania
metabolicznego, bez cech kwasicy (do 3 miesięcy od
rozpoznania), średni wiek 15,5 ± 7,6 lat, K:M = 11/24.
4. Zdrowi ochotnicy (n = 27) bez wywiadu rodzinnego
obciążenia cukrzycą typu 1 i inną chorobą autoimmunologiczną, średni wiek 16,4 ± 3,1 lat, K:M = 11/16.
Wszystkim badanym na czczo pobrano krew w celu
oznaczenia sICAM-1, przeciwciał antyGAD i antyIA-2
oraz wybranych alleli genów DRB1 (*03,*0401) i DQB1
(*0602, *0302, *02) [9, 10].
Stężenia sICAM-1 oznaczano metodą enzymatycznego pomiaru immunoadsorpcyjnego (ELISA, enzyme
linked immunosorbent assay) przy użyciu zestawów
Parameter R&D Systems (minimalna czułość 0,35 ng/ml,
współczynnik wariancji wewnątrzpomiarowy: 4,8%, współczynnik wariancji międzypomiarowy: 6,1%), antyGAD
i antyIA-2 metodą radioimmunometryczną (RIA, radioimmunoassay) [11].
Obecność wybranych alleli genów HLA DRB1 i DQB1
oceniano metodą phototyping [9, 10].
472
Wyniki
Średnie stężenia sICAM-1 we wszystkich badanych
grupach były istotnie statystycznie wyższe w porównaniu z wynikami w grupie kontrolnej (260,5 ± 51,3 ng/ml)
i wynosiły odpowiednio: w grupie chorych na cukrzycę
typu 1 — 357,2 ± 69,4 ng/ml (p < 0,000001), w grupie
rodzeństwa — 340,6 ± 75,1 ng/ml (p < 0,00003),
u rodziców — 322,0 ± 74,6 ng/ml (p < 0,0001).
Analiza stężeń sICAM w grupie krewnych I stopnia
chorych na cukrzycę typu 1 (rodzeństwo + rodzice) wykazała, że najwyższe stężenia w tej grupie występują
u osób nieposiadających alleli DRB1*03 i DRB1*04
(nieDR3/nieDR4) — 409,8 ± 61,4 ng/ml (p < 0,03 vs.
krewni z DR3 i/lub z DR4 — 329,3 ± 57,1 ng/ml). Natomiast spośród rodziców i zdrowego rodzeństwa niższe
stężenia sICAM odnotowano u osób posiadających prodiabetogenny allel DQB1*0302 w porównaniu z krewnymi, u których nie stwierdzano tego allelu (p < 0,05).
W grupie zdrowego rodzeństwa stężenia sICAM-1 były
podwyższone w stosunku do grupy kontrolnej zarówno
u osób z podwyższonymi mianami przeciwciał anty-GAD
lub anty-IA-2, jak i bez stwierdzanych autoprzeciwciał,
przy czym w tej ostatniej podgrupie były one istotnie wyższe niż u osób z przeciwciałami (p < 0,05).
Dyskusja
Wyniki badań przeprowadzonych przez autorów niniejszego artykułu potwierdzają wcześniejsze obserwacje o podwyższonych stężeniach sICAM-1 w świeżo rozpoznanej cukrzycy typu 1 oraz u krewnych I stopnia chorych na cukrzycę typu 1, należących do grupy wysokiego
ryzyka, z obecnymi autoprzeciwciałami przeciw antygenom trzustkowym [6, 7, 12]. Natomiast po raz pierwszy
wykazano, że wysokie stężenia sICAM-1 występują także
u rodziców i zdrowego rodzeństwa tych chorych. Wydaje
się, że ta obserwacja sugeruje istnienie genetycznej predyspozycji do zwiększonej sekrecji sICAM-1 w tych rodzinach. Niewykluczone, że jest to wtórny efekt związany
z nadprodukcją czynników stymulujących ekspresję
ICAM-1. W etiopatogenezie cukrzycy typu 1 obserwuje
się bowiem zwiększoną sekrecję cytokin stymulujących
ICAM-1, tj. IL-1b czy TNF-a (tumour necrosis factor) [6].
Najnowsze badania wykazały ponadto, iż ekspresja
ICAM-1 na powierzchni monocytów krwi obwodowej jest
silnie stymulowana przez IL-18 [13]. Yoshida i wsp. udowodnili, że stymulacja ICAM-1 przez IL-18 odbywa się
nie tylko pośrednio poprzez INF-g, lecz także bezpośrednio na drodze niezależnej od IL-12 i INF-g [13]. Niewykluczone, że ten mechanizm może odgrywać istotną
rolę w podwyższonej ekspresji ICAM-1 na monocytach
www.ddk.viamedica.pl
Adam Krętowski i wsp. Cząsteczka sICAM-1 w cukrzycy typu 1
i limfocytach oraz we wzroście stężenia sICAM-1 w badanych przez autorów rodzinach obciążonych wywiadem cukrzycy typu 1. We wcześniejszych obserwacjach
przeprowadzonych przez autorów niniejszego artykułu
stwierdzono występowanie polimorfizmu promotora IL-18
u chorych na cukrzycę typu 1 oraz podwyższone stężenia IL-18 u członków ich rodzin [14, 15].
Jak dotychczas, nie jest znana rola rozpuszczalnej
formy ICAM-1 w patogenezie cukrzycy typu 1. Badania
Roepa i Martina sugerują, że wysokie stężenia sICAM-1
mogą chronić przed rozwojem autoagresji [6, 12]. Przeciwciała blokujące ICAM-1 lub LFA-1 w warunkach in
vitro hamują proliferację autoreaktywnych limfocytów T
u chorych na cukrzycę typu 1 oraz odwracają postęp
autoagresji u zwierząt z cukrzycą doświadczalną [4, 6].
W obecnych badaniach przeprowadzonych przez autorów niniejszego artykułu najwyższe stężenia sICAM-1
obserwowano u krewnych z allelami nieDR3/nieDR4,
które nie zwiększają ryzyka choroby. Wydaje się, że wysokie stężenia ICAM-1 nie tylko odzwierciedlają toczący
się proces insulitis w wyspach trzustkowych, ale mogą
mieć korzystny immunomodulujący wpływ na rozwój autodestrukcji komórek B.
Materiał i metody. Celem badania była ocena stężeń
sICAM-1 u zdrowych członków rodzin osób z cukrzycą
typu 1: rodzeństwa i rodziców bez zaburzeń tolerancji
węglowodanów oraz korelacja stężeń sICAM-1 z posiadaniem wybranych alleli II klasy HLA, związanych z predyspozycją do choroby lub wykazujących efekt ochronny
— zmniejszający ryzyko rozwoju cukrzycy typu 1. Badania
wykonano u 163 osób: w tym u 101 zdrowych krewnych
I stopnia (rodzice, rodzeństwo), u 35 chorych na cukrzycę
typu 1 oraz u 27 zdrowych ochotników bez rodzinnego wywiadu cukrzycy typu 1.
Wyniki/Wnioski. Przeprowadzone badania wykazały podwyższone stężenia sICAM-1 zarówno u chorych na cukrzycę typu 1, jak i ich rodziców oraz zdrowego rodzeństwa, co
może sugerować genetyczne podłoże tego zaburzenia immunologicznego. Obserwowane różnice między stężeniami
sICAM-1 u krewnych I stopnia z różnym profilem genetycznym (II klasa HLA) i immunologicznym (antyGAD/antyIA-2)
mogą natomiast odzwierciedlać różny stopień rozwoju procesu autoagresji skierowanej przeciwko antygenom wysp
trzustkowych i/lub być wynikiem kompensacyjnych mechanizmów odpowiedzi immunologicznej.
słowa kluczowe: cukrzyca typu 1, sICAM-1
Piśmiennictwo
1.
Wnioski
1. Wydaje się, że podwyższone stężenia sICAM-1 występujące zarówno u chorych na cukrzycę typu 1, jak
i ich rodziców oraz zdrowego rodzeństwa wynikają
z predyspozycji genetycznej istniejącej w tych rodzinach.
2. Różnice między stężeniami sICAM-1 u krewnych
I stopnia z różnym profilem genetycznym (II klasa
HLA) i immunologicznym (antyGAD/antyIA-2) mogą
odzwierciedlać różny stopień rozwoju procesu autoagresji skierowanej przeciwko antygenom wysp
trzustkowych i/lub być wynikiem kompensacyjnych
mechanizmów odpowiedzi immunologicznej.
Streszczenie
Wstęp. Cząsteczka adhezji międzykomórkowej 1 (ICAM-1)
odgrywa kluczową rolę w przyleganiu leukocytów do śródbłonka naczyniowego i ich migracji do miejsca toczącego
się procesu zapalnego. We wcześniejszych badaniach przeprowadzonch przez autorów niniejszego artykułu wykazano zwiększoną ekspresję ICAM-1 na monocytach krwi obwodowej oraz podwyższone stężenia sICAM-1 u chorych
z nowo zdiagnozowaną cukrzycą typu 1. Jak dotychczas,
nie poznano roli rozpuszczalnej formy ICAM-1 w patogenezie cukrzycy typu 1.
Camacho S.A., Heath W.R., Carbone F.R. i wsp. A key role
for ICAM-1 in generating effector cells mediating inflammatory responses. Nat. Immunol. 2000; 2: 523–529.
2. Carlos T.M., Harlan J.M. Leukocyte-endothelial adhesion
molecules. Blood 1994; 84: 2068–2101.
3. Voraberger G., Schafer R., Stratowa C. Cloning of the human
gene for intercellular adhesion molecule 1 and analysis of its
5’regulatory region. Induction by cytokines and phorbol ester. J. Immunol. 1991; 147: 2777–2786.
4. Bertry-Coussot L., Lucas B., Danel C. i wsp. Long-term reversal of established autoimmunity upon transient blockade
of the LFA-1/Intercellular Adhesion Molecule-1 pathway.
J. Immunol. 2002; 168: 3641–3648.
5. Rothlein R., Czajkowski M., O’Neill M.M., Marlin S.D., Mainolfi E., Merluzzi V.J. Induction of intercellular adhesion molecule 1 on primary and continuous cell lines by proinflammatory cytokines. Regulation by pharmacologic agents and neutralizing antibodies. J. Immunol. 1988; 141: 1655–1659.
6. Roep B., Heidenthal E., de Vries R.R., Kolb H., Martin S.
Soluble forms of intercellular adhesion molecule-1 in insulin-dependent diabetes mellitus. Lancet 1944; 8913: 1590–1593.
7. Myśliwiec J., Krętowski A., Kinalski M., Kinalska I. CD11a expression and soluble ICAM-1 levels in peripheral blood in
high risk and overt type 1 diabetes subjects. Immunol. Lett.
1999; 70: 69–72.
8. Park C.W., Kim J.H., Lee J.W. i wsp. High glucose-induced
intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1) expression
through an osmotic effect in rat mesangial cells in PKC-NF-kappaB-dependent. Diabetologia 2000; 43: 1544–1553.
9. Krętowski A., Kinalska I. Ocena wybranych alleli genu HLA
DRB1 jako genetycznych markerów cukrzycy typu 1 w populacji północno-wschodniej Polski. Polski Merkuriusz Lekarski
1999; 7: 208–210.
10. Krętowski A., Kinalska I. Geny DQA1 i DQB1 HLA jako markery cukrzycy insulinozależnej w populacji polskiej. PAMW
1999; 101: 205–211.
11. Krętowski A., Kowalska I., Peczyńska J., Urban M., Kinalska
I. Przeciwciała antyIA-2 i antyGAD u pacjentów z nowo rozpoznaną cukrzycą typu 1 i ich krewnych I stopnia. Przegląd
Lekarski 2000; 57: 143–146.
www.ddk.viamedica.pl
473
Diabetologia Doświadczalna i Kliniczna rok 2002, tom 2, nr 6
12. Toivonen A., Kulmala P., Savola K., Akerblom H.K., Knip M.
Soluble adhesion molecules in preclinical type 1 diabetes.
Pediatric Research 2001; 49: 24–29.
13. Yoshida A., Takahashi H.K., Nishibori M. i wsp. IL-18-induced
expression of intercellular adhesion molecule-1 in human
monocytes: involvement in IL-12 and INF-g production in
PBMC. Cell Immunol. 2001; 210: 106–115.
474
14. Krętowski A., Mirończuk K., Kinalska I. i wsp. Interleukin 18
promoter polymorphism in type 1 diabetes. Diabetes 2002;
51: 3347–3349.
15. Krętowski A., Kinalska I., Mirończuk K., Myśliwiec J. Ocena
sekrecji in vitro IL-18 oraz TGF-beta 1 we krwi obwodowej
w jawnej i przedklincznej cukrzycy typu 1. Diabetologia Polska
2001; 8: 65.
www.ddk.viamedica.pl