抗胰島素抗體(胰島素 autoantibodies),簡稱IAA,又稱胰島素自身抗體,是胰島素作為抗原在1型糖尿病發病過程中形成的,它是發現的1型糖尿病最早出現的自身抗體,為1型糖尿病的標志抗體之一。
IAA可出現于1型糖尿病的亞臨床期和臨床期。已證實5種免疫球蛋白(Ig)類別的IAA都存在但以免疫球蛋白G(IgG)類為主。這種抗體能結合胰島素形成配位化合物,使胰島素失活,這是糖尿病患者對胰島素抵抗的主要原因之一。糖尿病患者長期使用胰島素后,可因產生胰島素抗體而對胰島素逐漸不敏感。因此,可用檢測IAA來監測患者對胰島素的反應。正常人血清抗胰島素抗體為陰性。
1968年日本學者平田幸正發現抗胰島素抗體,并稱該病為胰島素自身免疫綜合征(胰島素 autoimmune 綜合征,IAS)。空腹低血糖或反應性低血糖及內在胰島素自身抗體是該病的特征。1983年Palmer等用放射結合分析法(RBA)報道血清球蛋白有胰島素結合特性,并稱之為IAA。
發現過程
1959年Berson和Yalow首先報道了在接受外源性胰島素治療糖尿病患者血清中存在胰島素抗體(IA)。其基本結構是免疫球蛋白,主要是IgG型而在疾病早期可有IgM型抗體。
1967年Deckert等應用人和豬胰島素配體來研究胰島素治療糖尿病患者前后血清中的胰島素抗體,認為其在胰島素治療開始之前并不存在。
1968年日本學者平田幸正在1例未經胰島素治療的自發性低血糖病人血中發現抗胰島素抗體,并稱該病為胰島素自身免疫綜合征。1972年日本又報道了6例類似的病例,隨后,全世界超過100例得以報道。1983年Palmer等用放射結合分析法(RBA)報道了112例未經治療的1型糖尿病(T1DM)患者中的18例血清球蛋白有胰島素結合特性,并稱之為IAA。
形成原因
抗胰島素抗體的形成,主要有兩種原因:
生化特征
胰島素誘導產生的IA分子有λ和κ輕鏈,而在一些胰島素自身免疫綜合征病人出現的IAA有其特有的κ輕鏈,lgG型IAA與T1DM關系更密切。IAA分子呈均一性,盡管IAA與人類白細胞抗原(HLA)-DR4高度相關,而個體的HLA-DR單倍體呈多樣性,但IAA與胰島素分子結合的位點卻是相同的人胰島素原與IAA結合力稍高于胰島素。
胰島素的類似物——谷氨胺A胰島素和去-(B23-B30)胰島素與IAA反應性良好,提示A17和多個B鏈殘基并不為IAA識別所必需。然而,胰島素類似物色氨酸13A胰島素顯著降低反應性。
單獨的A鏈和B鏈均不能競爭結合IAA,提示IAA識別胰島素分子的共同表位,說明線性腦段序列不能與IAA結合。IAA具有高親和力和低結合容量,提示T淋巴細胞參與IAA的形成過程。
檢測方法
檢測原理
利用競爭抑制模式。待測標本中的IAA首先與一定量的游離胰島素抗原反應,待測標本IAA+胰島素+異硫氰酸熒光素(FITC)標記的IAA形成配位化合物。再用包被抗FITC單抗的磁珠捕獲,洗滌后加N-(4-氨丁基)-N-乙基異魯米諾(ABEI)標記的IAA,與磁珠上的胰島素空余位點結合,洗后加發光劑、增強劑,用儀器測定相對光強度(relative light units,RLU)。RLU越低,IAA濃度越高。
檢測試劑
試劑盒組成一般為包被羊抗FITC抗體的免疫磁珠、ABEI標記的抗胰島素抗體、FITC標記的抗胰島素抗體、純胰島素抗原、校準物以及通用的標本稀釋液、洗滌液、發光劑及增強劑等。
檢測方法
主要檢測方法有:放射配體法(RBA)、放射免疫法(RIA)、酶聯免疫法。一般用IAA結合率表示。其中放射免疫法是絕大多數實驗室采用的方法。
放射免疫法:采用氯胺-T標記法獲得I標記的胰島自身抗原,然后與血清在分析緩沖液中4℃孵育過夜。加蛋白A-瓊脂糖后于4℃放置1小時,沉淀經洗滌后進行放射計數。有方法將孵育模式優化為常溫下2小時但靈敏度有所下降。由于采用氯胺-T標記法前,必須獲得高純度及高活性的胰島自身抗原。且在標記過程中,有可能導致胰島自身抗原的損傷或空間構象的改變,從而降低方法的靈敏度,故該法較少應用于標準化分析。
參考區間
檢測方法標準化
胰島自身抗體諸多檢測方法的建立與應用,在極大地推動了自身免疫糖尿病研究的同時,也帶來了一系列問題。由于胰島自身抗原的特殊性,能有效應用于其他抗原或抗體的方法并不一定適合于胰島自身抗體的檢測。在實踐中人們發現,許多研究報告的結果并不相符,有的甚至還自相矛盾。其原因雖然與人種及樣本量有關,但后來證實主要原因是檢測方法的靈敏度與特異性,以及結果報告形式各異造成的。這種多樣性導致了統一評價研究結果的困難性。自胰島自身抗體(IAA、抗胰島細胞抗體(ICA)、抗谷氨酸脫羧酶抗體(GADA)、人胰島細胞抗原2抗體(IA-2A)和鋅轉運蛋白8自身抗體(ZnT8A)等)檢測方法的建立開始即引起國際糖尿病學界對其標準化工作的關注,國際相關組織和參與標準化的實驗室為此投人了大量的工作。
標準化管理機構
從20世紀80年代開始,先后有國際青少年糖尿病基金會(JDF)糖尿病免疫工作組(IDW)英國國家生物標準與檢定所(NIBSC)等從事過胰島自身抗體檢測國際標準化評估工作。從2000年起,國際標準化工作統一由世界衛生組織(WHO)指導下的國際糖尿病免疫學會(IDS)和美國疾病控制與預防中心(美國疾病控制與預防中心)共同組成的糖尿病自身抗體國際標準化計劃(DASP)工作組負責。而從2012年開始,正式指定國際糖尿病免疫學會(IDS)和佛羅里達大學共同舉辦的胰島自身抗體國際標準化計劃(IASP)負責實施。國際上凡發表與胰島自身抗體陽性率有關的文章,大多引用了采用的檢測方法在參加DASP中的靈敏度和特異性,以便說明結果具有室間可比性。
標準化工作進展
與檢測日趨標準化的GADA、IA-2A相比ICA和IAA因檢測方法等原因而應用受到限制。ICA多采用間接熒光免疫法,干擾因素眾多,特異性較差,難以高通量檢測;而且ICA屬多克隆抗體,隨著臨床研究的深入,人們發現不同自身抗體的存在及滴度高低對胰島功能衰竭以及合并其他自身免疫疾病風險性的預測價值各異,單獨ICA檢測并不能提供更精細的預測信息。IAA多采用RIA法檢測,不同實驗室之間的檢測結果差異較大,而且其檢測的靈敏度和特異性還有待于提高,國際標準化工作組推薦采用微量平板RBA法檢測IAA,并建議在全球有條件的實驗室開展。
臨床意義
IAA可出現于1型糖尿病的亞臨床期和臨床期。現已證實5種g類別的IAA都存在,但以IgG類為主。這種抗體能結合胰島素形成配位化合物,使胰島素失活,這是糖尿病患者對胰島素抵抗的主要原因之一。<5歲1型糖尿病患者IAA陽性率90%~100%;>12歲患者IAA陽性率僅40%。成人患者陽性率則更低。
1型糖尿病
正常人群如在血中發現胰島素抗體有發展為1型糖尿病的風險。胰島素自身抗體的檢測可作為自身疫性β細胞損傷的標志,可用于早期發現和預防1型糖尿病。
指導糖尿病治療
循環中高滴度的胰島素抗體是產生嚴重胰島素抵抗的主要原因。檢測抗胰島素抗體可指導胰島素的用量,為耐藥性糖尿病治療提供了依據。抗體滴度高時,可適度增加速效胰島素;抗體滴度低時,則改用長效胰島素。診斷胰島素抵抗,指導糖尿病治療:血液中存在胰島素抗體是產生胰島素抵抗的重要原因,糖尿病患者在使用胰島素治療的過程中可因胰島素抗體的產生而出現胰島素抵抗,表現為胰島素用量逐日增加但血糖控制并不理想。此時應檢測胰島素抗體,若出現陽性或滴度增高可作為胰島素抵抗的客觀依據。換用單組分胰島素、高純度胰島素及停用胰島素、口服降糖藥或應用糖皮質激素皆有助于降低胰島素抗體的濃度,改善胰島素抵抗。
用于評價胰島素制劑的質量
胰島素制劑(即免疫原)的純度越高,患者使用后IAA檢出率越低,臨床治療效果愈好。
判斷胰島素依賴性糖尿病預后
胰島素釋放曲線低下而檢測胰島素抗體滴度偏高,說明患者不是胰島功能衰竭,提示病情穩定。相反,則表明胰島素功能衰竭,預后較差。
胰島素自身免疫綜合征
自Hirata等于1970年首次報告后,國內外報告逐年增多。胰島素自身免疫綜合征的特征為嚴重低血糖高胰島素血癥胰島素抗體(IAA)陽性及從未接受外源性胰島素治療。IAS低血糖發作自限性疾病,82%不經治療1年內自行緩解,但發作時多較嚴重且診斷困難。除對癥治療外,應用腎上腺皮質激素可能有一定價值。遺傳易感性在IAS發生中可能起到重要作用。
其他
個別甲狀腺功能亢進患者也可檢測出抗胰島素抗體。
臨床應用
1型糖尿病診斷
自身抗體陽性率
胰島自身抗體檢測對于T1DM的價值主要在于鑒別診斷和發病預測。自身抗體陽性T1DM者通常劃分為經典T1DM即T1ADM型,而陰性者歸屬于特發性T1DM即T1BDM型。諸多橫段面研究顯示,IAA在白種人T1DM中陽性率為30%~50%。中國T1DM人群IAA抗體的陽性率為21.8%。因研究對象的遺傳背景年齡病程等不同而陽性率存在差異。IAA傾向于出現在年幼的個體。
聯合篩查策略
在制訂T1DM篩查策略方面,要統籌考慮自身抗體的出現和演變規律以及患者年齡、病程家屬史等。對于≤5歲的疑為T1DM的年幼患者,應首選GADA和IAA檢測其次是IA-2A和ZnT8A檢測;對于>5歲的疑為T1DM患者首選GADA和IA-2A檢測其次是IAA和ZnT8A檢測。如經濟條件許可,對所有疑為T1DM患者盡量進行GADA、IAA、IA-2A、ZnT8A的聯合檢測以便正確指導分型。同時,多次抗體的檢測能降低經典T1DM漏診率。
1型糖尿病預測
自身抗體出現的時序性
基于T1DM自然病史的前瞻性研究,如美國年輕糖尿病自身免疫(DAISY)研究、芬蘭1型糖尿病預測和預防(DIPP)研究以及德國兒童1型糖尿病發病和預防(BabyDIAB)研究均提示胰島自身抗體對糖尿病的進展預測有著重要意義,糖尿病發病前數月或數年乃至于早在一出生體內即可能存在自身抗體,且各種自身抗體的出現呈一定時序性。DAISY研究曾對155例自身抗體陰性的T1DM一級親屬每隔3~6個月檢測IAA、GADA、IA-2A,直至一個抗體轉為陽性。發現不存在多個抗體同一時期轉陽的現象。進一步對抗體出現順序研究發現,GADA、IAA傾向于最先出現,而IA-2A隨后。在最終進展為多抗體陽性者中,2/3首先獲得GADA,而1/3首先獲得IAA,且GADA和IAA的出現先后對T1DM的無病生存率并無影響。在一項對882例T1DM一級親屬隨訪11年研究發現,每一種自身抗體的出現都額外增加T1DM發病的風險性。對于合并2種抗體陽性者,3年內糖尿病發病風險性為39%,5年內為68%。而合并3種抗體陽性者5年內發病風險性為100%。而且與T1DM母親相比,患TDM父親的后代更易出現IAA、GADA、IA-2A。
聯合篩選策略
對于T1DM高危親屬,應當至少每隔1年進行自身抗體的檢測隨訪,首選GADA,其次為IAA,陽性者再加上IA-2A檢測。而對于正常兒童人群,在將來社會經濟條件成熟時如能篩查GADA和IAA,對陽性者早期干預則有望降低T1DM的發病率。
LADA診斷及對胰島素治療需要的預測
自身抗體陽性率
IAA在初診2型糖尿病(2型糖尿病)中陽性率達3.39%分布與年齡無關(與T1DM相異)。IAA陽性者臨床特征與IA-2A陽性者相似接近普通T2DM患者。GADA和IAA同時陽性的成人隱匿性自身免疫糖尿病(LADA)患者與隨后快速需要胰島素治療相關聯,IAA陽性但GADA/IA-2A陰性的個體緩慢發展為胰島素依賴。ZnT8A在初診T2DM中陽性率與IA-2A相似在已檢測GADA基礎上,進一步聯合IA-2A和ZnT8A能將LADA的陽性診斷率由6.43%提高到8.62%。
臨床應用中遇到的問題
使用胰島素治療與IAA檢測
盡管采用噬菌體展示技術等能區分IAA與患者因使用外源性胰島素治療而產生的IA,但就臨床采用的檢測方法而言,尚不能有效地將兩者鑒別開來。根據機體產生抗體的規律,對使用胰島素治療一周(初次使用胰島素至采血時間)以上的糖尿病患者,不建議進行IAA檢測。
研究進展
既往認為外源性胰島素及類似物產生的胰島素自身抗體很少具有臨床意義,但隨著糖尿病發病率及胰島素使用率的升高,越來越多患者因外源性胰島素產生的IAA引起嚴重臨床危害,其診斷主要依據患者臨床治療過程中對胰島素使用的反應及IAA的檢測。而傳統的檢測方法如放射免疫分析法(radioimmunoassay,RIA)和酶聯免疫吸附試驗法(enzyme-linked immunoadsorbenassays,ELISA)仍存在弊端。因此需要尋求更可靠、重復性好的IAA檢測方法,較好的檢測方法主要有以下幾種。
熒光素酶免疫沉淀法
熒光素酶免疫沉淀法(luciferase 免疫沉淀物 assays,LIPS)是Liberati等研究的一種新的IAA檢測方法,與放射免疫分析法相比該法可避免放射性標記示蹤劑帶來的弊喘,且具有顯著縮短分析時間、降低血清消耗的優點。同時其依賴于相對廉價且廣泛可用的設備和商業試劑,因此便于在臨床上推廣。
Ling等開發出了一種利用納米熒光素酶(nanoLuc)及胰島素原融合蛋白檢測IAA的LIPS方法。該方法同樣不依賴于放射性同位素從而避免了碘化對關鍵表位的破壞,且比腎素熒光素酶(renilla luciferase)、高斯熒光素酶(gaussia luciferase)更小,不干擾抗體與胰島素原的結合,可降低構象變化和空間干擾的風險。此外,nanoLuc比可用的其他熒光素酶更亮,從而提高了檢測靈敏度,比renilla熒光素酶更穩定,這些優勢表明LIPS法可檢測低滴度的IAA。
電化學發光法
電化學發光法(electrochemiluminescence Assay,ECI Assay)是指血清中的IAA將硫標記(Sulfo-TAC)結合抗原連接到生物素化捕獲抗原上.然后在鏈霉親和素涂層板(streptavidin-coated plate)的固相上被捕獲,檢測信號來自與特定自身抗體結合的抗原分子上的硫標記。
Gu等研究者發現ECL-IAA分析更為敏感,比RIA法能更早地確定IAA出現的時間,且ECL分析不需要放射性標記,且可以采用對血清樣品進行預先酸處理的方法來消除在正常人血清中對IAA與抗原結合有抑制作用的某些成分。因此該方法可增加獲得IAA檢測的機會。其他多項研究也證實ECL法在檢測IAA上有更高的靈敏度和特異度,且操作簡便無放射污染,具有很好的臨床應用價值。而其較高靈敏度可能是由于ECL試驗設計可捕獲所有免疫球蛋白如IgG、lgM、IgA和IgE類,而傳統的RIA、ELISA只捕獲免疫球蛋白lgG類。這些為在中國建立IAA的電化學發光檢測法奠定了基礎。
聚乙二醇沉淀法
聚乙二醇(聚乙烯 二醇,PEG)可以沉淀IgG類大分子蛋白,測定PEG法處理前后的血清胰島素水平可以進一步明確抗體是內源性還是外源性。但PEG法易受體內其他大分子蛋白質及測定溫度干擾,準確性和特異性有限,但對實驗室要求較低。因此其在臨床上可作為簡便的初步檢測手段,不能作為診斷金標準。
凝膠過濾色譜法
凝膠過濾色譜法(gel Gltration chromatography,GFC)是按照蛋白質分子量大小進行分離的技術IgG分子量遠大于胰島素分子量,GFC法可將胰島素-IgG配位化合物洗脫出來,且比游離胰島素更快地洗脫,因此可以在大分子量區間測得較高水平的胰島素,因此當高胰島素血癥患者體內IAA陰性不能明確IAS或外源性胰島素抗體綜合征(EIAS)時,GFC法可協助EIAS的診斷。但GFC法易受到過濾過程中樣品稀釋的影響。這意味著分析物必須以足夠高的濃度存在,且凝膠層析分離法操作相對復雜,對實驗室技術有較高要求。
參考資料 >
胰島素自身抗體ELISA試劑盒.艾美捷科技有限公司.2023-12-07