Antikropparnas roll för att förutse typ 1 diabetes

Det är av stor betydelse att öka kunskapen om diabetesrelaterade markörer, såsom autoantikroppar, eftersom de är viktiga diagnostiska verktyg. Genom att studera autoantikropparnas roll för att förutspå typ 1 diabetes kan vi förhindra att barn som håller på att insjukna hamnar i ett livshotande tillstånd. Har skriver Hanna Skärstrand om sitt avhandlingsarbete.

Hanna Skärstrand.

I Sverige insjuknar två barn i autoimmun (typ 1) diabetes varje dag. Typ 1 diabetes är en kronisk autoimmun sjukdom som kan få livshotande konsekvenser vid utebliven behandling. Sverige har den högsta förekomsten av typ 1 diabetes i hela världen efter Finland.
Förutom att den delvis är ärftlig vet man inte vilken eller vilka faktorer som triggar sjukdomen. Sedan mitten av 1920-talet finns behandling i form av insulin, vilken måste injiceras i kroppen i samband med varje måltid under hela livet.
Är inte sjukdomen under ständig kontroll kan ett barn få allvarliga komplikationer som hjärnödem och i värsta fall hamna i koma. Insulin är en livsnödvändighet, som inte finns att tillgå i alla delar av världen.

Attackerande immunförsvar

Typ 1 diabetes uppkommer för att immunsystemet, som vanligen skyddar oss genom att bekämpa bakterier och virus, istället attackerar frisk vävnad. En av anledningarna till att det händer är att toleransen mot kroppsegen vävnad bryts.
Ett exempel är när immunsystemet dödar de insulinproducerande betacellerna i bukspottskörteln. Insulin är ett hormon som utsöndras i respons på en måltid varpå insulinet kan liknas vid en nyckel som låser upp porten till vår vävnad. Utan nyckeln hålls porten stängd och näring från måltiden kan inte passera in i vävnaden. Kroppen kan således inte tillgodogöra sig näringen.

Autoantikroppar är viktiga markörer

Det är sedan länge känt att symptom av typ 1 diabetes först uppkommer när ungefär 80-90% av bukspottkörteln är nedbruten och inte längre kan producera tillräckligt med insulin.
Nedbrytningen av bukspottkörteln kan starta redan vid nio månaders ålder eller så sent som efter tonåren. Tiden från att nedbrytningen har startat till insjuknande kan dock variera från veckor till flera år hos personer med risk för att utveckla typ 1 diabetes. Denna obestämda tid representeras av autoantikroppar som är riktade mot särskilda proteiner i bukspottkörteln. Dessa specifika autoantikroppar finns i blodet hos ett barn som kommer att insjukna och kan med hjälp av laboratoriska metoder detekteras.
Autoantikroppar fungerar därför som en markör både innan insjuknande (under tiden vid nedbrytning) och vid insjuknande då diagnos fastställs. Det medför att vi idag bättre kan förutspå ett barns utveckling av sjukdomen. Autoantikropparnas roll och varför de finns i blodet är dock ännu okänd.

I denna avhandling har en del (studie I och IV) fokuserats på att studera autoantikropparna mot zink transportör 8 (ZnT8A) och den andra delen (studie II och III) på att identifiera en ny autoantikropp riktad mot Neuropeptid Y (NPYA).

Zink transportör 8 (ZnT8)

Under 2007 visade en forskargrupp från USA att ett särskilt protein, ZnT8, i bukspottkörteln agerar måltavla för immunförsvarets attack. ZnT8-proteinets uppgift är att transportera zink in i insulin-vesiklarna i cellerna, vilket i möss har visats vara ytterst nödvändigt för insulinproduktion.
Upp till 80 % av de barn som drabbas av typ 1 diabetes har ZnT8 autoantikroppar i blodet, men när och hur denna markör uppstår är inte känt. Tre autoantikropps-varianter, mot ZnT8 har hittills upptäckts arginin (R), tryptofan (W) och glutamin (Q).
Man kan ha en, två eller alla tre varianter. Vad som orsakar att man får en eller flera är inte klarlagt. Samtliga autoantikropps-varianter har tidigare visats binda till en särskild del (epitop) av ZnT8-proteinet.  Denna epitop styrs av en genförändring (polymorfi), som bestämmer vilken variant av R, W eller Q i arvsmassan som man har.
ZnT8 autoantikropparna har förmågan att urskilja de olika varianterna i arvsmassan och studier har visat att har man R i så har man oftare R-autoantikroppar. Det betyder att de tre varianterna av autoantikropparna kan se skillnad på endast en aminosyra (R, W eller Q) och har därmed extremt hög specificitet. Trots att detta är känt har den exakta epitopen ännu inte identifierats. Syftet i studie I och IV var därför att närmre studera hur ZnT8 autoantikroppar binder till epitopen av ZnT8-proteinet samt mäta autoantikroppsbindingen till epitopen.

Neuropeptide Y – ny måltavla

Neuropeptid Y (NPY) är en neurotransmittor som mestadels uttrycks i det centrala nervsystemet, men även i det perifera nervsystemet som innerverar bukspottkörteln. NPY uttrycks tillsammans med insulin i insulin-vesiklar och har till uppgift att bland annat stimulera aptit.
Ett flertal studier har identifierat att en särskild variation (polymorfi) i NPY-genen var vanligare hos överviktiga och typ 2 diabetespatienter. Denna polymorfi medför att man istället för aminosyran leucin (L) har prolin (P) på en position i NPY-proteinet.
Utöver NPYs roll inom typ 2 diabetes har NPY associerats med typ 1.
Under 2008 rapporterade en studie att ungefär 9 % av nyligen insjuknade typ 1 diabetes patienterna hade autoantikroppar mot NPY. Därför var syftet i studie II att utveckla en ny metod för att identifiera NPY autoantikroppar.
I studien undersöktes NPY autoantikropparna i patienter som hade haft typ 1 eller typ 2 diabetes under 10-40 år. I studie III studerades NPY autoantikroppar hos patienter som nyligen insjuknat i typ 1 diabetes. Vi ville även studera likheter och skillnader mellan NPY autoantikropparna och de tidigare identifierade autoantikropparna vilka bland annat innefattade de tre ZnT8 autoantikropps-varianterna.

ZnT8 antikropparna skiljer sig i bindningsstyrka

I samarbete med ett företag och en annan forskargrupp i Lund producerade vi olika långa delar (peptid och protein) av ZnT8-proteinet. Alla dessa olika proteindelar omfattade den antagna epitopen till vilken ZnT8 autoantikropparna binder. För att identifiera den exakta epitopen samt hur autoantikropparna binder till epitopen utvecklade vi en ny laborativ metod. Metoden tillät oss att studera ZnT8 autoantikropparna i blodet hos nyligen insjuknade patienter.
I studie I och IV, rapporterade vi att epitopen av ZnT8 omfattade en större del än vad som tidigare uppskattats. Epitopen omfattade mer än 15 aminosyror och sträcker sig troligen utöver aminosyra position 318 till 331 av ZnT8-proteinet.
Vidare fann vi att ZnT8W autoantikropps-varianten hade starkare bindning (högre affinitet) till ZnT8-proteinet i jämförelse med ZnT8R autoantikropps-varianten hos patienter med typ 1 diabetes.

NPY autoantikroppar finns i blodet

I studie II utvecklades två laborativa antikropps-metoder som skulle kunna identifiera två varianter av NPY autoantikroppar, leucin (L) och prolin (P). Metoderna verifierades i labbet och ansågs ha en hög precision.
Vi fann att patienter som haft typ 1 eller typ 2 diabetes i upp till 40 år hade NPY autoantikroppar i blodet. NPY autoantikropparna kunde identifieras hos 29 % av patienterna med typ 1 diabetes i jämförelse med 13 % hos patienterna med typ 2 diabetes. 15 % av patienterna med typ 1 hade båda varianterna av autoantikroppar, NPY-L och NPY-P.
Utöver våra fynd i studie II identifierade vi att 11 % av nyligen insjuknade typ 1 diabetes patienter hade NPY autoantikroppar (studie III). NPY autoantikropparna var vanligare bland barn som var äldre än 10 år vid diagnostillfället i jämförelse med barn som var yngre än 10 år.
Genom att analysera typ 1 diabetes-patienter för NPY autoantikroppar kunde ca 1% av de tidigare autoantikropps-negativa patienterna betraktas som autoantikropps-positiva. Således bidrog NPY autoantikroppen till en förbättrad diagnostisk känslighet, vilket betyder att NPY autoantikroppen som ensam markör skulle kunna identifiera barn som riskerar att utveckla typ 1 diabetes.

Slutsats och framtidsperspektiv

Sammanfattningsvis så har vi utvecklat två nya metoder. Dessa har tillåtit oss att studera ZnT8 autoantikroppars affinitet samt att identifiera en ny autoantikropp riktad mot neurotransmittorn, NPY, hos patienter med typ 1 diabetes.
Vi fann att affiniteten skiljer sig beroende på vilken variant av ZnT8 autoantikropp typ 1 diabetes-patienter hade.
Det har spekulerats i att affiniteten av autoantikroppar kan vara viktig eftersom den kan ha betydelse vid utvecklingen av sjukdomen. Vi anser därför att fler affinitets-studier av autoantikroppar bör genomföras för att se huruvida affinitet kan bidra till att förutspå att ett barn kommer att insjukna i typ 1 diabetes.
Vi har även visat att NPY autoantikroppar både finns hos patienter med lång sjukdomstid och bland dem som nyligen har insjuknat i typ 1 diabetes, framför allt hos barn som insjuknar efter 10 års ålder.
Slutligen är det av stor betydelse att öka vår kunskap om diabetesrelaterade markörer, såsom autoantikroppar, eftersom de är viktiga diagnostiska verktyg. Genom att studera autoantikropparnas roll för att förutspå typ 1 diabetes kan vi förhindra att barn som håller på att insjukna hamnar i ett livshotande tillstånd.

Text: Hanna Skärstrand
Bild: Digital Vision (blodprover), Photos.com (mikroskop)

Senast uppdaterad: 2014-05-06
Webbansvarig:  Redaktionen

diabetesportalen.se, LUDC, CRC, SUS Malmö, Ingång 72, Hus 91, plan 12. 205 00 Malmö. Telefon: 040 39 10 00 (vx)