Врачи не могут предсказать, у кого разовьется диабет 1 типа, хроническое аутоиммунное заболевание, при котором собственная иммунная система человека разрушает клетки, необходимые для контроля уровня сахара в крови, что требует ежедневных инъекций инсулина и постоянного наблюдения.
Теперь новое исследование, проведенное Медицинской школой Вашингтонского университета в Сент-Луисе, показало, что вирусы в кишечнике могут влиять на вероятность развития болезни у человека. Дети, чьи кишечные вирусные сообщества, или виромы, менее разнообразны, с большей вероятностью вырабатывают саморазрушающиеся антитела, которые могут привести к диабету 1 типа. Кроме того, у детей, являющихся носителями определенного вируса, принадлежащего к семейству Circoviridae, вероятность развития диабета ниже, чем у детей, являющихся носителями представителей другой группы вирусов.
«Мы определили один вирус, который в значительной степени был связан со сниженным риском, и другую группу вирусов, которая была связана с повышенным риском развития антител против собственных клеток детей», - сказал Герберт «Скип» Девы IV, доктор медицины, доктор философии., профессор Эдварда Маллинкродта и глава отдела патологии и иммунологии, а также старший автор исследования. «Похоже, что баланс этих двух групп вирусов может контролировать риск развития антител, которые могут привести к диабету 1 типа».
Выводы, опубликованные в Интернете 10 июля в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, предлагают способ предсказать и, возможно, даже предотвратить судьбоносный диагноз.
Диабет 1 типа развивается как двухэтапный процесс. Во-первых, человек приобретает антитела против клеток поджелудочной железы, ответственных за выработку инсулина, гормона, который позволяет клеткам поглощать сахар из кровотока, чтобы они могли сжигать его для получения энергии. Некоторые дети вырабатывают антитела, называемые аутоантителами, потому что они нацелены на собственные клетки человека, но у них никогда не развивается болезнь.
У других детей, однако, аутоантитела сигнализируют о прогрессирующей атаке собственной иммунной системы организма на клетки поджелудочной железы, убивая их и препятствуя способности организма вырабатывать инсулин. Когда поджелудочная железа больше не может вырабатывать достаточное количество инсулина, у человека развивается диабет 1 типа.
Новое исследование последовало за более ранним исследованием, проведенным Микаэлем Книпом, доктором медицинских наук из Хельсинкского университета, и Рамником Ксавьером, доктором медицинских наук, Массачусетской больницы общего профиля и Гарвардской медицинской школы, которые изучали бактериальные экосистемы кишечника 33 ребенка, у которых были гены, повышающие риск развития диабета 1 типа. Исследователи ежемесячно собирали образцы стула у детей от рождения до 3 лет и наблюдали за детьми на предмет развития аутоантител и заболевания. В небольшой группе детей, у которых развился диабет 1 типа, ученые отметили значительные изменения в разнообразии видов бактерий в кишечнике до постановки диагноза. Но в этом исследовании рассматривались только бактерии в кишечнике, а не вирусы.
Итак, Virgin, Гоян Чжао, доктор философии, доцент кафедры патологии и иммунологии Вашингтонского университета, и их коллеги взяли одни и те же образцы и проанализировали популяцию вирусов у выбранной подгруппы детей. Они тщательно сопоставили 11 детей, у которых впоследствии развились аутоантитела - у пяти из которых позже развился диабет 1 типа - с 11 детьми, у которых не развились аутоантитела или болезнь. Все 22 ребенка были носителями генов, повышающих риск развития болезни.
Ранее неизвестный вирус, относящийся к цирковирусам, был обнаружен у пяти из 11 детей, у которых не развились аутоантитела, но ни у одного из детей, у которых они развились. Цирковирусы - это небольшие вирусы, поражающие целый ряд млекопитающих, но редко вызывающие вирусные заболевания.
«Цирковирусы никогда не были связаны с болезнями людей», - сказал Чжао, первый автор исследования. «Множество доказательств подтверждают обратную связь между обнаруженным нами вирусом и развитием аутоантител. Это говорит о том, что наличие цирковируса может быть полезным для людей с высоким риском развития диабета».
Исследователи также обнаружили различия в группе вирусов, называемых бактериофагами, которые заражают бактерии в кишечнике, а не клетки человека. Дети, являющиеся носителями бактериофагов, нацеленных на виды Bacteroides - одну из основных групп кишечных бактерий, - с большей вероятностью вступят на путь развития диабета.
«Предыдущие исследования показали, что изменения видов Bacteroides связаны с развитием диабета 1 типа, а здесь мы обнаружили, что вирусы, инфицирующие Bacteroides, связаны с развитием аутоантител», - сказал Вирджин, который также является профессор молекулярной микробиологии и медицины.«Наши результаты подтверждают идею о том, что Bacteroides или другие бактерии, а также вирусы, которые их заражают, играют роль в патологическом процессе, который приводит к диабету».
Когда популяция вирусов в кишечнике каждого ребенка была проанализирована в целом, исследователи обнаружили, что у детей, которые сделали первый шаг к диабету, было меньше и более узкий спектр вирусов, чем у тех, кто этого не сделал.
«Есть много аутоиммунных заболеваний, которые в наши дни встречаются гораздо чаще», - сказал Вирджин. «Возможно, мы сделали себя нездоровыми из-за отсутствия нужных вирусов в нашем вироме».
Вирджин и Чжао начали исследования на животных, чтобы понять, какое влияние цирковирусы оказывают на иммунную систему и может ли вирус предотвратить диабет.
«Необходимо провести много проверок, - говорит Virgin. «Нам нужно посмотреть, сможем ли мы воспроизвести эти результаты в другой группе детей, а затем мы должны показать причинно-следственную связь на модели животных. Но если эти результаты подтвердятся, однажды мы сможем предотвратить диабет 1 типа, вылечив детей из группы высокого риска, зараженных цирковирусами. Это может быть ужасная болезнь, и никто не знает, как ее предотвратить. Цирковирусы заслуживают изучения».