第一型糖尿病致病機轉之現況與展望
本章己刊登於臨床醫學民國84年10月第三十六卷第四期，版權為台北榮民總醫院
臨床醫學月刊社所有，本科感謝該社同意轉載。(附註：插圖己省略)
本章己刊登於臨床醫學民國84年10月第三十六卷第四期，版權為台北榮民總醫院
臨床醫學月刊社所有，本科感謝該社同意轉載。(附註：插圖己省略)
糖尿病乃是全球性流行之慢性疾病，基本上糖尿病可分成兩種，第一種為
第一型糖尿病 (Type I Diabetes)，或稱之為胰島素依賴性糖尿病 (Insulin-
dependent diabetes mellitus，IDDM) ; 第二種為第二型糖尿病 (Type II Diabetes)，
或稱之為非胰島素依賴性糖尿病 (Non-Insulin-dependent diabetes mellitus)。
在西方國家，第一型糖尿病患者佔所有糖尿病患者的百分之十至十五，而
且以北歐的芬蘭發生率最高。在台灣，第一型糖尿病患者大約佔所有糖尿
病患者的百分之一至三左右，大概有6000到8000人之譜。第一型糖尿病乃
是一種自體免疫疾病，而且跟遺傳因素有密切之關係，但是環境所扮演之
角色也不容忽視，因為在雙胞胎產生之IDDM一致性很低。敝人在二年前曾
經在本雜誌上探討第一型糖尿病之遺傳性標誌，當時GAD所扮演之角色不
是很肯定。
免疫系統大體上可分成兩類，第一為體液性免疫系統，主要是B細胞分泌
免疫球蛋白，而抵抗細胞外微生物所引起之感染。第二為細胞性免疫系統，
主要是T細胞抵抗細胞內之微生物、寄生蟲及黴菌，T細胞又分成毒殺T細胞
(cytotoxic T cell)及輔助T細胞 (helper T cell)，這兩種T細胞上都有T細胞接受
器 (T cell receptor)，另外還有很多表面蛋白，其中以CD4及CD8最聞名。CD4
主要附著在輔助T細胞表面，CD8主要附著在毒殺T細胞表面，因此常會利用
分別抗CD4及CD8的抗體來分離這兩種細胞。
有兩類細胞可將抗原獻給這種T細胞第一類為感染性靶細胞 (infected target
cell)，第二類為抗原呈現細胞(antigen presenting cell)，例如B細胞及吞噬細
胞等等。附著在感染性靶細胞之組織相容蛋白 (major histocompatibility protein)
為第一類，而附著在抗原呈現細胞上的為第二類組織相容蛋白 (class II major
histocompatibility protein、class II MHC) 。 通常class I MHC上之抗原蛋白較
完整，class II MHC只有抗原蛋白之片斷或碎片，因此後者在自體免疫疾病
的研究上就造成了很大的困難度。對於MHC關聯之敏感性或拮抗性之糖尿
病與下列之因素有關 :l. ClassII抗原在抗原呈現上所扮演之角色，2. 發展
中T細胞庫存之選擇性，3周邊調節T細胞之控制。
這個疑慮對於這些雜亂無章之決定性抗原 (determinant antigen) 的形成，
可能只是存在於巨大細胞複合體內之不同分子。依照Tan及Hardin等人各
自提出粒子假說(particle hypothesis)，自體免疫疾病之所有自體免疫抗原
的存在地方，可能在單獨的或有限的次細胞單位，而且各分子之間是以
非共價鍵結合在一起(non-covalent)。
目前是利用免疫沉澱法來測GAD抗原，GAD為glutamic acid decarboxylase，
是合成GABA(gamma amino butyric acid) 之速率控制酵素(rate limiting enzyme)。
最早由Baekkeskov等人在第一型糖尿病患者分離出來，發展至今才五年，
但是其在臨床上之利用及解釋致病之機轉的應用，突飛猛進，結果令人驚
訝。
可利用固相放射性免疫分析法來偵測60-KDa熱休克蛋白，很多非肥胖性糖
尿病老鼠(non-obese diabetes mouse，NOD mouse) ，尚未發病前會產生胰
島素及HSP 60之抗體。
Carboxylpeptidase H (CPH) 是一種enkephalin convertase，這種carboxyl-
peptidase可在胰島分泌顆粒及神經內分泌細胞上表現。首先是建立新
生老鼠的胰小島基因庫2X 106 plaque forming unit及老鼠胰島瘤基因庫
(RIN38)，後者是由RIN38腫瘤中抽取poly(A)+ RNA，然後製造出cDNA後，
再送入λgtII介體上，之後將介體感染E.coli Yl090，在42C瓊脂培養皿
上培養這些E.coli 3小時 ; 再將NC paper覆蓋在瓊脂表面上隔夜，之後
將NC paper取出加入已稀釋l00倍的病人血清中，在4℃培育隔夜，再
利用抗人類免疫球蛋白G (上有鹼性磷酸酵素) 來偵測．由此方法可以
篩檢出陽性之斑點。由陽性的斑點再回去尋找原本的介體．利用PCR
放大殖入的cDNA片段，純化後，再次選殖到BIuescript II介體上，爾後
即可尋找DNA序列。再將這些獲得的DNA序列與腎上腺體質之基因銀
行做比較，發現與老鼠的carboxylpeptidase HZDM序列為百分之百相
同，所以carboxylpeptidase H也是第一型糖尿病患者自體抗原的一種。
從以上各種不同的方法，所獲得的糖尿病自體抗原，例如GAD67、GAD65、
CPH、周邊素及熱休克蛋白60，都引起專家們的興趣。但是在這些抗原中，
Kaufman等人及Tisch等人同時在1993年11月份的Nature雜誌上發表，幾乎把
所有的抗原都集中在GAD上面，尤其前者更是將GAD做為NOD老鼠誘導致病
之主要靶抗原。由GAD自體免疫後，再開放T細胞對其他抗原的反應．例如
B-galactosidase、HSP之反應。假如事先將GAD注射老鼠的胸腺上，就可以
防止糖尿病之發生。圖四之實驗是將3週至15週NOD老鼠之脾臟細胞叢中加
入不同的抗原，黑色的表示為GAD、斜線的表示為HSP65、灰色的表示為CPH、
白色的表示為胰島素，來觀察脾臟細胞對[3H] thymidine的攝取。研究結果顯
示，GAD在第三週即有反應，在第八週達到最高點，HSP65在第四週才有反
應，CPH與胰島素在第八週才有反應。這個實驗証明自體免疫是由GAD開始，
然後在傳到其他分子 (inter-molecule) 。若在三週時將老鼠注射各樣的抗原，
在十二週的時候，將老鼠的脾臟細胞以同樣的抗原來刺激[3H]thymidine的攝
取，結果發現事先注射GAD者，再注射任何抗原後都無法刺激其對 [3H]-
thymidine的攝取。但是若事先注射其他抗原如CPH、HSP之後，對其他抗原
仍有反應，由表一的實驗證明注射GAD可以預防下一次抗原之刺激反應。
為了研究GAD上的分子片段為主要的抗原決定部份，同一批人將GAD分成38
個peptide片段，每個片段共有20到30個amino acid，而且各片段的前後有5
個amino acid和上一段及下一段peptide片段是重疊。然後將這38個peptide片
段分別注入第四週、第五週、第七週的NOD mouse的脾臟細胞，觀察脾臟
細胞對[3H] thymidine的攝取，發現在第四週的時候，第34段及35段已經有
反應，在第五週的時候，第十七段有反應，在第七週的時候，第六段及23
段才有反應，由這個實驗表示自體免疫是由GAD分子內分佈 (intra-molecule)。
Tisch等人也同樣將GAD 67、GAD 65、CPH、peripherin及HSP 60在96個井的
盤上面作為固相抗原，然後將第三週至第24週的NOD老鼠得血清加入井內，
再加入第二抗體，觀察抗原抗體反應。由可之知GAD65在第四週就有反應，
其他CPH、peripherin在第六週有反應，HSP 60在第八週才有反應，所以Tisch
等人的結果與前面Kaufman的結果是一致。
GAD目前在NOD老鼠上對糖尿病致病之機轉扮演非常重要的角色，截至目前
為止，GAD為最原先的刺激抗原，至於以後是否會發現更先前的刺激抗原，
且讓我們拭目以待。
