Главная Наука Диабет 1-го типа начинается не в детстве, а в утробе: новые маркеры в пуповинной крови предсказывают риск
Наука

Диабет 1-го типа начинается не в детстве, а в утробе: новые маркеры в пуповинной крови предсказывают риск

Исследование Nature Communications: стресс бета-клеток поджелудочной железы может запускаться ещё до рождения, а анализ пуповинной крови способен выявить уязвимость за годы до первых симптомов.

Диабет 1-го типа начинается не в детстве, а в утробе: новые маркеры в пуповинной крови предсказывают риск
Поделитесь

Ваша ранняя жизнь может незаметно создать почву для развития диабета 1-го типа — всё более распространённого пожизненного заболевания, которое существенно влияет на повседневную жизнь.

Исследование нашей команды, опубликованное в журнале Nature Communications, показывает, что биологические пути, связанные с будущим диабетом 1-го типа, могут начинаться уже во время беременности, и что эти признаки можно обнаружить в пуповинной крови. Как группа, мы изучаем, как живые системы реагируют на стресс. Понимание ранней биологии диабета 1-го типа помогает выявить окна возможностей для более раннего лечения заболевания.

Стрессоры раннего возраста и диабет 1-го типа

Диабет 1-го типа поражает поджелудочную железу. А именно — её инсулин-продуцирующие бета-клетки, которые помогают контролировать уровень сахара в крови, постепенно разрушаются. Хотя это состояние обычно приписывают дисфункции иммунной системы, растущее число исследований показывает, что сами бета-клетки играют активную роль в развитии заболевания. Бета-клетки испытывают стресс, когда перегружены или подвергаются воздействию вредных условий. В некоторых случаях они могут даже самоуничтожиться ещё до того, как иммунная система подаст признаки воздействия на поджелудочную железу. К потенциальным стрессорам относятся инфекция, повышенные энергетические затраты и меньший размер поджелудочной железы.

Диабет 1-го типа не вполне вписывается в традиционное определение аутоиммунного заболевания. В конечном счёте он развивается, когда организм больше не может вырабатывать достаточно инсулина. В периоды повышенной потребности в инсулине (например, после употребления большого количества углеводов или во время инфекции) бета-клетки вынуждены работать интенсивнее. Когда stressed (стрессированные) бета-клетки перестают функционировать должным образом или погибают, они высвобождают молекулярные сигналы, которые могут активировать иммунный ответ. Это поднимает возможность того, что иммунные реакции в некоторых случаях могут следовать за повреждением бета-клеток, а не инициировать его. Эти наблюдения позволяют предположить, что стрессированные бета-клетки не просто следствие диабета 1-го типа, но и фактор его возникновения.

Изучение диабета в общей популяции

Наша команда хотела выяснить, можем ли мы обнаружить ранние признаки уязвимости бета-клеток ещё до появления симптомов диабета 1-го типа — или даже до того, как иммунная система начнёт атаковать поджелудочную железу. Хотя генетика действительно играет роль в диабете 1-го типа, всё больше людей без семейной истории диабета заболевают им. Большинство существующих исследований были сосредоточены на детях с высоким генетическим риском, отчасти потому, что диабет 1-го типа, хотя и становится более распространённым, остаётся относительно редким (им страдает менее 1% людей в мире), что затрудняет его изучение до начала заболевания.

Вместо этого мы решили изучать детей из общей популяции, а не только тех, кто известен как группа высокого риска. Мы использовали данные когорты All Babies in Southeast Sweden — лонгитюдного исследования, основанного одним из нас, Джонни Лудвигссоном, которое наблюдает за матерями и их детьми с конца 1990-х годов. В рамках исследования исследователи собирали и хранили образцы пуповинной крови. Спустя десятилетия мы выбрали образцы детей, у которых впоследствии развился диабет 1-го типа, и проверили их на наличие белков, участвующих в воспалении. Затем мы использовали инструменты машинного обучения для выявления факторов, связанных с риском заболевания.

Белки-предсказатели: что показывает пуповинная кровь

Мы обнаружили, что уровни нескольких белков в пуповинной крови предсказывали вероятность развития диабета 1-го типа у детей в этой когорте. Эти биомаркеры распределились по нескольким категориям: белки, помогающие молекулам достичь цели; белки, не принадлежащие организму (например, загрязнители); белки, участвующие в поддержании клеточной структуры; и белки, регулирующие иммунные реакции.

Наш инструмент машинного обучения также выявил некоторые белки, связанные с отсутствием будущего диабета 1-го типа. Эти белки, такие как тканевой ингибитор металлопротеиназ-3 (TIMP3) и аденозиндеаминаза (ADA), известны тем, что регулируют воспаление, подавляя гиперактивные иммунные реакции, поддерживают здоровую клеточную коммуникацию и улучшают выработку инсулина.

Прочитайте также  Флорида растёт, природа страдает: как хаотичная застройка разрывает экологические связи

Мы обнаружили, что уровни двух специфических белков лучше всего предсказывали, разовьётся ли у ребёнка диабет 1-го типа: IDS (помогает расщеплять длинные молекулы сахара, придающие тканям прочность и гибкость) и HLA-DRA (участвует в активации иммунной системы). Известно, что диабет 1-го типа влияет на длинные молекулы сахара, которые расщепляет IDS, в нескольких органах.

Важно, что способность этих белков предсказывать риск заболевания не сильно зависела от генетики. Хотя некоторые различия были более выражены у детей с определёнными вариантами HLA, связанными с повышенным риском диабета 1-го типа, включение этой информации в наш алгоритм машинного обучения лишь незначительно улучшило точность. Вместо этого сами белки определяли риск заболевания.

Диабет 1-го типа не неизбежен

Для ясности: идентифицированные нами биомаркеры отражают возможность, а не судьбу. Подобно артериальному давлению или показателям роста, эти показатели могли бы рассказать врачам о риске заболевания человека и способах его лечения. В настоящее время скрининг на диабет 1-го типа обычно полагается на генетическое тестирование и тестирование на наличие аутоантител — белков, указывающих на то, что организм атакует инсулин-продуцирующие клетки. Однако к моменту появления аутоантител может быть уже слишком поздно для устранения биологических изменений, которые создали почву для диабета 1-го типа.

Некоторые из наблюдаемых нами маркеров могут быть связаны с широко распространёнными факторами окружающей среды, включая PFAS и другие «вечные химикаты», влияющие на риск заболеваний. Понимание того, как эти токсичные вещества, с которыми беременные женщины регулярно и непреднамеренно контактируют, влияют на раннюю биологию, может лечь в основу экологической политики и политики общественного здравоохранения.

Открытие окон возможностей

Наши выводы показывают, что пуповинная кровь может помочь врачам и родителям более активно реагировать на риск диабета 1-го типа у ребёнка. Пуповинную кровь часто выбрасывают во время родов. Но эти «отходы» могут содержать ценную информацию о ранней жизни и будущих исходах для здоровья. Помимо своей потенциальной ценности для раннего скрининга, пуповинная кровь уже используется для получения спасительных стволовых клеток. Наша работа добавляет аргументов к растущему числу доказательств того, что пуповинная кровь является важным ресурсом для поддержания здоровья детей.

Мы всё ещё далеки от внедрения наших выводов в клиническую практику. Наше исследование выявило биомаркеры, связанные с последующим развитием диабета 1-го типа, в группе шведских детей. Теперь нам нужно изучить более широкие популяции и биомаркеры, а также понять биологию, стоящую за этими сигналами. Выявление того, существуют ли специфические факторы в первые несколько лет жизни, на которые можно повлиять, чтобы компенсировать эти белковые дисбалансы, могло бы помочь снизить риск заболевания.

Наша группа также изучает маркеры пуповинной крови в связи с другими состояниями, включая детское ожирение, депрессию, аутизм и воспалительные заболевания кишечника. Будучи командой, возглавляемой специалистами по анализу данных, педиатрами и микробиологами, мы используем биологические данные для поиска ранних признаков этих состояний, чтобы найти возможности поддержать детей до того, как болезненные пути будут заложены. В перспективе это может привести к созданию простого неонатального скрининга, который позволит начинать профилактику — возможно, изменение диеты, образа жизни или даже ранние фармакологические вмешательства — за годы до того, как проявятся первые симптомы диабета.

Поделитесь в вашей соцсети👇

Ваш комментарий

Добавить комментарий

Похожие статьи
Мировые выбросы углекислого газа впервые могут начать снижаться: прогноз на 2026 год
Наука

Мировые выбросы углекислого газа впервые могут начать снижаться: прогноз на 2026 год

Согласно новому отчёту Global Carbon Project, выбросы от сжигания угля, нефти и...

Иран раздаёт таблетки йода возле ядерных объектов: США грозит ядерным ударом?
НаукаНовости

Иран раздаёт таблетки йода возле ядерных объектов: США грозит ядерным ударом?

Медицинский чиновник Минздрава Ирана сообщил о распространении йодных таблеток в радиусе двух...

Учёные создали роборуку, которая ходит на пальцах, как Вещь из «Семейки Аддамс»
Наука

Учёные создали роборуку, которая ходит на пальцах, как Вещь из «Семейки Аддамс»

Инженеры ETH Zurich научили серийную роботизированную кисть самостоятельно передвигаться на кончиках пальцев...

Британцы страдают от «перегрузки стримингом»: миллионы хотят «вернуться к простым временам»
Наука

Британцы страдают от «перегрузки стримингом»: миллионы хотят «вернуться к простым временам»

Новое исследование Great TV показало, что 51% зрителей в Великобритании чувствуют себя...