胰岛素抗体(胰岛素 autoantibodies),简称IAA,又称胰岛素自身抗体,是胰岛素作为抗原在1型糖尿病发病过程中形成的,它是发现的1型糖尿病最早出现的自身抗体,为1型糖尿病的标志抗体之一。

IAA可出现于1型糖尿病的亚临床期和临床期。已证实5种免疫球蛋白(Ig)类别的IAA都存在但以免疫球蛋白G(IgG)类为主。这种抗体能结合胰岛素形成配位化合物,使胰岛素失活,这是糖尿病患者对胰岛素抵抗的主要原因之一。糖尿病患者长期使用胰岛素后,可因产生胰岛素抗体而对胰岛素逐渐不敏感。因此,可用检测IAA来监测患者对胰岛素的反应。正常人血清抗胰岛素抗体为阴性。

1968年日本学者平田幸正发现抗胰岛素抗体,并称该病为胰岛素自身免疫综合征(胰岛素 autoimmune 综合征,IAS)。空腹低血糖或反应性低血糖及内在胰岛素自身抗体是该病的特征。1983年Palmer等用放射结合分析法(RBA)报道血清球蛋白有胰岛素结合特性,并称之为IAA。

发现过程

1959年Berson和Yalow首先报道了在接受外源性胰岛素治疗糖尿病患者血清中存在胰岛素抗体(IA)。其基本结构是免疫球蛋白,主要是IgG型而在疾病早期可有IgM型抗体。

1967年Deckert等应用人和猪胰岛素配体来研究胰岛素治疗糖尿病患者前后血清中的胰岛素抗体,认为其在胰岛素治疗开始之前并不存在。

1968年日本学者平田幸正在1例未经胰岛素治疗的自发性低血糖病人血中发现抗胰岛素抗体,并称该病为胰岛素自身免疫综合征。1972年日本又报道了6例类似的病例,随后,全世界超过100例得以报道。1983年Palmer等用放射结合分析法(RBA)报道了112例未经治疗的1型糖尿病(T1DM)患者中的18例血清球蛋白有胰岛素结合特性,并称之为IAA。

形成原因

抗胰岛素抗体的形成,主要有两种原因:

生化特征

胰岛素诱导产生的IA分子有λ和κ轻链,而在一些胰岛素自身免疫综合征病人出现的IAA有其特有的κ轻链,lgG型IAA与T1DM关系更密切。IAA分子呈均一性,尽管IAA与人类白细胞抗原(HLA)-DR4高度相关,而个体的HLA-DR单倍体呈多样性,但IAA与胰岛素分子结合的位点却是相同的人胰岛素原与IAA结合力稍高于胰岛素。

胰岛素的类似物——谷氨胺A胰岛素和去-(B23-B30)胰岛素与IAA反应性良好,提示A17和多个B链残基并不为IAA识别所必需。然而,胰岛素类似物色氨酸13A胰岛素显著降低反应性。

单独的A链和B链均不能竞争结合IAA,提示IAA识别胰岛素分子的共同表位,说明线性脑段序列不能与IAA结合。IAA具有高亲和力和低结合容量,提示T淋巴细胞参与IAA的形成过程。

检测方法

检测原理

利用竞争抑制模式。待测标本中的IAA首先与一定量的游离胰岛素抗原反应,待测标本IAA+胰岛素+异硫氰酸荧光素(FITC)标记的IAA形成配位化合物。再用包被抗FITC单抗的磁珠捕获,洗涤后加N-(4-氨丁基)-N-乙基鲁米诺(ABEI)标记的IAA,与磁珠上的胰岛素空余位点结合,洗后加发光剂、增强剂,用仪器测定相对光强度(relative light units,RLU)。RLU越低,IAA浓度越高。

检测试剂

试剂盒组成一般为包被羊抗FITC抗体的免疫磁珠、ABEI标记的抗胰岛素抗体、FITC标记的抗胰岛素抗体、纯胰岛素抗原、校准物以及通用的标本稀释液、洗涤液、发光剂及增强剂等。

检测方法

主要检测方法有:放射配体法(RBA)、放射免疫法(RIA)、酶联免疫法。一般用IAA结合率表示。其中放射免疫法是绝大多数实验室采用的方法。

放射免疫法:采用氯胺-T标记法获得I标记的胰岛自身抗原,然后与血清在分析缓冲液中4℃孵育过夜。加蛋白A-琼脂糖后于4℃放置1小时,沉淀经洗涤后进行放射计数。有方法将孵育模式优化为常温下2小时但灵敏度有所下降。由于采用氯胺-T标记法前,必须获得高纯度及高活性的胰岛自身抗原。且在标记过程中,有可能导致胰岛自身抗原的损伤或空间构象的改变,从而降低方法的灵敏度,故该法较少应用于标准化分析。

参考区间

检测方法标准化

胰岛自身抗体诸多检测方法的建立与应用,在极大地推动了自身免疫糖尿病研究的同时,也带来了一系列问题。由于胰岛自身抗原的特殊性,能有效应用于其他抗原或抗体的方法并不一定适合于胰岛自身抗体的检测。在实践中人们发现,许多研究报告的结果并不相符,有的甚至还自相矛盾。其原因虽然与人种及样本量有关,但后来证实主要原因是检测方法的灵敏度与特异性,以及结果报告形式各异造成的。这种多样性导致了统一评价研究结果的困难性。自胰岛自身抗体(IAA、抗胰岛细胞抗体(ICA)、抗谷氨酸脱羧酶抗体(GADA)、人胰岛细胞抗原2抗体(IA-2A)和锌转运蛋白8自身抗体(ZnT8A)等)检测方法的建立开始即引起国际糖尿病学界对其标准化工作的关注,国际相关组织和参与标准化的实验室为此投人了大量的工作。

标准化管理机构

从20世纪80年代开始,先后有国际青少年糖尿病基金会(JDF)糖尿病免疫工作组(IDW)英国国家生物标准与检定所(NIBSC)等从事过胰岛自身抗体检测国际标准化评估工作。从2000年起,国际标准化工作统一由世界卫生组织(WHO)指导下的国际糖尿病免疫学会(IDS)和美国疾病控制与预防中心美国疾病控制与预防中心)共同组成的糖尿病自身抗体国际标准化计划(DASP)工作组负责。而从2012年开始,正式指定国际糖尿病免疫学会(IDS)和佛罗里达大学共同举办的胰岛自身抗体国际标准化计划(IASP)负责实施。国际上凡发表与胰岛自身抗体阳性率有关的文章,大多引用了采用的检测方法在参加DASP中的灵敏度和特异性,以便说明结果具有室间可比性。

标准化工作进展

与检测日趋标准化的GADA、IA-2A相比ICA和IAA因检测方法等原因而应用受到限制。ICA多采用间接荧光免疫法,干扰因素众多,特异性较差,难以高通量检测;而且ICA属多克隆抗体,随着临床研究的深入,人们发现不同自身抗体的存在及滴度高低对胰岛功能衰竭以及合并其他自身免疫疾病风险性的预测价值各异,单独ICA检测并不能提供更精细的预测信息。IAA多采用RIA法检测,不同实验室之间的检测结果差异较大,而且其检测的灵敏度和特异性还有待于提高,国际标准化工作组推荐采用微量平板RBA法检测IAA,并建议在全球有条件的实验室开展。

临床意义

IAA可出现于1型糖尿病的亚临床期和临床期。现已证实5种g类别的IAA都存在,但以IgG类为主。这种抗体能结合胰岛素形成配位化合物,使胰岛素失活,这是糖尿病患者对胰岛素抵抗的主要原因之一。\u003c5岁1型糖尿病患者IAA阳性率90%~100%;\u003e12岁患者IAA阳性率仅40%。成人患者阳性率则更低。

1型糖尿病

正常人群如在血中发现胰岛素抗体有发展为1型糖尿病的风险。胰岛素自身抗体的检测可作为自身疫性β细胞损伤的标志,可用于早期发现和预防1型糖尿病。

指导糖尿病治疗

循环中高滴度的胰岛素抗体是产生严重胰岛素抵抗的主要原因。检测抗胰岛素抗体可指导胰岛素的用量,为耐药性糖尿病治疗提供了依据。抗体滴度高时,可适度增加速效胰岛素;抗体滴度低时,则改用长效胰岛素。诊断胰岛素抵抗,指导糖尿病治疗:血液中存在胰岛素抗体是产生胰岛素抵抗的重要原因,糖尿病患者在使用胰岛素治疗的过程中可因胰岛素抗体的产生而出现胰岛素抵抗,表现为胰岛素用量逐日增加但血糖控制并不理想。此时应检测胰岛素抗体,若出现阳性或滴度增高可作为胰岛素抵抗的客观依据。换用单组分胰岛素、高纯度胰岛素及停用胰岛素、口服降糖药或应用糖皮质激素皆有助于降低胰岛素抗体的浓度,改善胰岛素抵抗。

用于评价胰岛素制剂的质量

胰岛素制剂(即免疫原)的纯度越高,患者使用后IAA检出率越低,临床治疗效果愈好。

判断胰岛素依赖性糖尿病预后

胰岛素释放曲线低下而检测胰岛素抗体滴度偏高,说明患者不是胰岛功能衰竭,提示病情稳定。相反,则表明胰岛素功能衰竭,预后较差。

胰岛素自身免疫综合征

自Hirata等于1970年首次报告后,国内外报告逐年增多。胰岛素自身免疫综合征的特征为严重低血糖高胰岛素血症胰岛素抗体(IAA)阳性及从未接受外源性胰岛素治疗。IAS低血糖发作自限性疾病,82%不经治疗1年内自行缓解,但发作时多较严重且诊断困难。除对症治疗外,应用肾上腺皮质激素可能有一定价值。遗传易感性在IAS发生中可能起到重要作用。

其他

个别甲状腺功能亢进患者也可检测出抗胰岛素抗体。

临床应用

1型糖尿病诊断

自身抗体阳性率

胰岛自身抗体检测对于T1DM的价值主要在于鉴别诊断和发病预测。自身抗体阳性T1DM者通常划分为经典T1DM即T1ADM型,而阴性者归属于特发性T1DM即T1BDM型。诸多横段面研究显示,IAA在白种人T1DM中阳性率为30%~50%。中国T1DM人群IAA抗体的阳性率为21.8%。因研究对象的遗传背景年龄病程等不同而阳性率存在差异。IAA倾向于出现在年幼的个体。

联合筛查策略

在制订T1DM筛查策略方面,要统筹考虑自身抗体的出现和演变规律以及患者年龄、病程家属史等。对于≤5岁的疑为T1DM的年幼患者,应首选GADA和IAA检测其次是IA-2A和ZnT8A检测;对于\u003e5岁的疑为T1DM患者首选GADA和IA-2A检测其次是IAA和ZnT8A检测。如经济条件许可,对所有疑为T1DM患者尽量进行GADA、IAA、IA-2A、ZnT8A的联合检测以便正确指导分型。同时,多次抗体的检测能降低经典T1DM漏诊率。

1型糖尿病预测

自身抗体出现的时序性

基于T1DM自然病史的前瞻性研究,如美国年轻糖尿病自身免疫(DAISY)研究、芬兰1型糖尿病预测和预防(DIPP)研究以及德国儿童1型糖尿病发病和预防(BabyDIAB)研究均提示胰岛自身抗体对糖尿病的进展预测有着重要意义,糖尿病发病前数月或数年乃至于早在一出生体内即可能存在自身抗体,且各种自身抗体的出现呈一定时序性。DAISY研究曾对155例自身抗体阴性的T1DM一级亲属每隔3~6个月检测IAA、GADA、IA-2A,直至一个抗体转为阳性。发现不存在多个抗体同一时期转阳的现象。进一步对抗体出现顺序研究发现,GADA、IAA倾向于最先出现,而IA-2A随后。在最终进展为多抗体阳性者中,2/3首先获得GADA,而1/3首先获得IAA,且GADA和IAA的出现先后对T1DM的无病生存率并无影响。在一项对882例T1DM一级亲属随访11年研究发现,每一种自身抗体的出现都额外增加T1DM发病的风险性。对于合并2种抗体阳性者,3年内糖尿病发病风险性为39%,5年内为68%。而合并3种抗体阳性者5年内发病风险性为100%。而且与T1DM母亲相比,患TDM父亲的后代更易出现IAA、GADA、IA-2A。

联合筛选策略

对于T1DM高危亲属,应当至少每隔1年进行自身抗体的检测随访,首选GADA,其次为IAA,阳性者再加上IA-2A检测。而对于正常儿童人群,在将来社会经济条件成熟时如能筛查GADA和IAA,对阳性者早期干预则有望降低T1DM的发病率。

LADA诊断及对胰岛素治疗需要的预测

自身抗体阳性率

IAA在初诊2型糖尿病2型糖尿病)中阳性率达3.39%分布与年龄无关(与T1DM相异)。IAA阳性者临床特征与IA-2A阳性者相似接近普通T2DM患者。GADA和IAA同时阳性的成人隐匿性自身免疫糖尿病(LADA)患者与随后快速需要胰岛素治疗相关联,IAA阳性但GADA/IA-2A阴性的个体缓慢发展为胰岛素依赖。ZnT8A在初诊T2DM中阳性率与IA-2A相似在已检测GADA基础上,进一步联合IA-2A和ZnT8A能将LADA的阳性诊断率由6.43%提高到8.62%。

临床应用中遇到的问题

使用胰岛素治疗与IAA检测

尽管采用噬菌体展示技术等能区分IAA与患者因使用外源性胰岛素治疗而产生的IA,但就临床采用的检测方法而言,尚不能有效地将两者鉴别开来。根据机体产生抗体的规律,对使用胰岛素治疗一周(初次使用胰岛素至采血时间)以上的糖尿病患者,不建议进行IAA检测。

研究进展

既往认为外源性胰岛素及类似物产生的胰岛素自身抗体很少具有临床意义,但随着糖尿病发病率及胰岛素使用率的升高,越来越多患者因外源性胰岛素产生的IAA引起严重临床危害,其诊断主要依据患者临床治疗过程中对胰岛素使用的反应及IAA的检测。而传统的检测方法如放射免疫分析法(radioimmunoassay,RIA)和酶联免疫吸附试验法(enzyme-linked immunoadsorbenassays,ELISA)仍存在弊端。因此需要寻求更可靠、重复性好的IAA检测方法,较好的检测方法主要有以下几种。

荧光素酶免疫沉淀法

荧光素酶免疫沉淀法(luciferase 免疫沉淀物 assays,LIPS)是Liberati等研究的一种新的IAA检测方法,与放射免疫分析法相比该法可避免放射性标记示踪剂带来的弊喘,且具有显著缩短分析时间、降低血清消耗的优点。同时其依赖于相对廉价且广泛可用的设备和商业试剂,因此便于在临床上推广。

Ling等开发出了一种利用纳米荧光素酶(nanoLuc)及胰岛素原融合蛋白检测IAA的LIPS方法。该方法同样不依赖于放射性同位素从而避免了碘化对关键表位的破坏,且比肾素荧光素酶(renilla luciferase)、高斯荧光素酶(gaussia luciferase)更小,不干扰抗体与胰岛素原的结合,可降低构象变化和空间干扰的风险。此外,nanoLuc比可用的其他荧光素酶更亮,从而提高了检测灵敏度,比renilla荧光素酶更稳定,这些优势表明LIPS法可检测低滴度的IAA。

电化学发光法

电化学发光法(electrochemiluminescence Assay,ECI Assay)是指血清中的IAA将硫标记(Sulfo-TAC)结合抗原连接到生物素化捕获抗原上.然后在链霉亲和素涂层板(streptavidin-coated plate)的固相上被捕获,检测信号来自与特定自身抗体结合的抗原分子上的硫标记。

Gu等研究者发现ECL-IAA分析更为敏感,比RIA法能更早地确定IAA出现的时间,且ECL分析不需要放射性标记,且可以采用对血清样品进行预先酸处理的方法来消除在正常人血清中对IAA与抗原结合有抑制作用的某些成分。因此该方法可增加获得IAA检测的机会。其他多项研究也证实ECL法在检测IAA上有更高的灵敏度和特异度,且操作简便无放射污染,具有很好的临床应用价值。而其较高灵敏度可能是由于ECL试验设计可捕获所有免疫球蛋白如IgG、lgM、IgA和IgE类,而传统的RIA、ELISA只捕获免疫球蛋白lgG类。这些为在中国建立IAA的电化学发光检测法奠定了基础。

聚乙二醇沉淀法

聚乙二醇聚乙烯 二醇,PEG)可以沉淀IgG类大分子蛋白,测定PEG法处理前后的血清胰岛素水平可以进一步明确抗体是内源性还是外源性。但PEG法易受体内其他大分子蛋白质及测定温度干扰,准确性和特异性有限,但对实验室要求较低。因此其在临床上可作为简便的初步检测手段,不能作为诊断金标准。

凝胶过滤色谱法

凝胶过滤色谱法(gel Gltration chromatography,GFC)是按照蛋白质分子量大小进行分离的技术IgG分子量远大于胰岛素分子量,GFC法可将胰岛素-IgG配位化合物洗脱出来,且比游离胰岛素更快地洗脱,因此可以在大分子量区间测得较高水平的胰岛素,因此当高胰岛素血症患者体内IAA阴性不能明确IAS或外源性胰岛素抗体综合征(EIAS)时,GFC法可协助EIAS的诊断。但GFC法易受到过滤过程中样品稀释的影响。这意味着分析物必须以足够高的浓度存在,且凝胶层析分离法操作相对复杂,对实验室技术有较高要求。

参考资料

胰岛素自身抗体ELISA试剂盒.艾美捷科技有限公司.2023-12-07