Insulitis: co widać pod mikroskopem w zaatakowanej trzustce

Insulitis to zapalenie wysp Langerhansa, czyli małych skupisk komórek w trzustce, które zawierają komórki beta wytwarzające insulinę. Termin ten opisuje zjawisko, w którym część komórek układu odpornościowego (krwinek białych) gromadzi się wokół wyspy i wnika do jej wnętrza, by zaatakować komórki beta. Insulitis uznaje się za znak rozpoznawczy cukrzycy typu 1 — widoczny pod mikroskopem dowód, że Twój układ odpornościowy zwrócił się przeciw własnym komórkom wytwarzającym insulinę [1].

Zgodnie z międzynarodowymi kryteriami konsensusu o insulitis mówimy wtedy, gdy co najmniej trzy wyspy zawierają po minimum 15 komórek odpornościowych (znakowanych CD45, białkiem na powierzchni komórek odpornościowych). Naciek zapalny musi się ponadto składać przeważnie z limfocytów [1]. Liczba zaangażowanych komórek jest niewielka, bo w cukrzycy typu 1 insulitis jest zapaleniem dyskretnym, trudnym do zaobserwowania. Dlatego zmianę tę długo trudno było zdefiniować i odnaleźć.

Pod mikroskopem wyspa zaatakowana przez układ odpornościowy wygląda jak skupisko otoczone małymi, ciemnymi komórkami — czyli samymi komórkami odpornościowymi. Tłoczą się one na brzegu wyspy, a czasem wnikają do jej wnętrza. Lekarze rozróżniają dwie sytuacje. Przy ataku łagodnym (peri-insulitis) komórki odpornościowe pozostają głównie na obwodzie wyspy. Przy ataku zaawansowanym rozprzestrzeniają się między czynnymi komórkami w środku. Większość komórek odpornościowych zostaje na brzegu wyspy, a stosunkowo niewiele dotyka bezpośrednio komórek beta. Zaatakowana wyspa barwi się coraz słabiej na insulinę, co świadczy o utracie komórek beta [2].

Cechą charakterystyczną jest wyspa pozbawiona komórek wytwarzających insulinę. Zachowuje ona jednak pozostałe rodzaje komórek, takie jak komórki alfa (wytwarzające glukagon) i komórki delta (wytwarzające somatostatynę). Wyspy te są mniejsze i nie barwią się już na insulinę. Atak immunologiczny wycofuje się po całkowitym zniszczeniu komórek beta, więc opróżnione wyspy wyglądają spokojnie, bez zapalenia. W trzustce w cukrzycy typu 1 widać mozaikę: część wysp wygląda prawidłowo i jest pełna insuliny, inne są czynnie zapalne, a wiele jest pozbawionych komórek beta, jak pokazuje rysunek poniżej [2].

W nacieku dominują limfocyty T, a najliczniejsze są limfocyty T cytotoksyczne (CD8+), które atakują komórki beta bezpośrednio. W mniejszej liczbie biorą udział także makrofagi, limfocyty T pomocnicze, limfocyty B, komórki plazmatyczne, rzadkie limfocyty T regulatorowe i sporadycznie komórki NK [3]. Limfocyty B są rzadkie we wczesnym insulitis i stają się liczniejsze w miarę postępu niszczenia komórek beta. Jest ich więcej u dzieci z rozpoznaniem przed 7. rokiem życia.

Zaskakujące jest to, że insulitis u człowieka jest zapaleniem o małym nasileniu. Rzeczywista liczba naciekających komórek jest skromna, znacznie mniejsza niż w gwałtownym zapaleniu obserwowanym u zwierząt laboratoryjnych albo w innych chorobach autoimmunologicznych [3]. Ta dyskretność to jeden z powodów, dla których insulitis długo trudno było rozpoznać i uchodziło za zmianę nieuchwytną. Atak jest tak słaby, że w zwykłym badaniu może pozostać niezauważony.

Proces insulitis nie rozkłada się równomiernie w całej trzustce, lecz pojawia się w układzie „dalmatyńczyka”, w postaci drobnych plam. Trzustka jest anatomicznie zbudowana ze zrazików, a choroba zwykle zajmuje cały zrazik naraz. Zrazik pełen wysp pozbawionych komórek beta może sąsiadować bezpośrednio ze zrazikiem, którego wyspy wyglądają niemal prawidłowo i są pełne insuliny. W chwili klinicznego początku (stadium 3) utrata komórek beta jest ciężka w większości zrazików, ale mogą utrzymywać się sąsiednie zraziki z niemal prawidłową liczbą komórek beta [4].

Nie do końca wyjaśniono, dlaczego tak się dzieje. Główna hipoteza mówi, że proces autoimmunologiczny posuwa się zrazik po zraziku, prawdopodobnie ze względu na sposób ułożenia naczyń krwionośnych, nerwów i przewodów wewnątrz trzustki [4]. To plamiste rozmieszczenie ma ważne następstwo praktyczne. Mała próbka (na przykład biopsja) z jednego tylko miejsca może trafić w zrazik nietknięty zapaleniem i całkowicie pominąć rozpoznanie insulitis.

Podstawowa zasada mówi, że układ odpornościowy atakuje wyspy, które wciąż zawierają komórki beta. Badania trzustki pokazują, że insulitis dotyczy głównie wysp zawierających insulinę — mniej więcej jednej trzeciej z nich. Wyspy pozbawione komórek beta są niemal całkowicie oszczędzone [5]. Gdy wyspa utraci komórki beta, komórki odpornościowe tracą cel i odsuwają się, pozostawiając ją odtąd nietkniętą.

Wyspa bez komórek beta staje się praktycznie niewidoczna dla ataku immunologicznego i może pozostać taka w nieskończoność. Istnieją też wyspy, które zachowują komórki beta, a nie zostały jeszcze odnalezione przez układ odpornościowy. Mechanizmy te tłumaczą, dlaczego wyspy w obrębie jednej trzustki wyglądają tak różnie. Zapalenie towarzyszące atakowi immunologicznemu przesuwa się nierównomiernie, omijając wyspy pozbawione komórek beta [5].

Większość informacji o ludzkiej tkance trzustkowej pochodzi z fragmentów pobranych od zmarłych dawców narządów, ponieważ trzustkę osoby żyjącej bardzo trudno zbadać. Istnieją oficjalne sieci międzynarodowe, które gromadzą trzustki od zmarłych dawców. Dawcy albo mieli cukrzycę typu 1, albo mieli jedynie autoprzeciwciała, nie rozwinąwszy jeszcze choroby (stadia 1 i 2). Sieci te bezpłatnie udostępniają tkankę badaczom na całym świecie [6]. Zbiór historyczny przechowuje ponadto tkankę pochodzącą głównie od dzieci zmarłych blisko chwili rozpoznania.

Zbiory te wykazały, że insulitis jest realne, dyskretne i rozmieszczone w postaci licznych nierównych plam w całej trzustce. Badacze mogli bezpośrednio zobaczyć, że utrata komórek beta ma charakter zrazikowy, a wyspy opróżnione sąsiadują z wyspami pełnymi insuliny. Atak dotyczy przede wszystkim wysp wciąż zawierających insulinę [6]. Trzeba jednak zaznaczyć, że badane na świecie próbki pochodzą od stosunkowo niewielkiej liczby dawców.

Badaniem przełomowym jest program badawczy z Norwegii (DiViD). Zespół pobrał małe fragmenty z ogona trzustki u kilku młodych dorosłych, zaledwie kilka tygodni po rozpoznaniu cukrzycy typu 1. Podejrzewano, że tkanka od zmarłych dawców, pobrana kilka godzin po śmierci, może nie odzwierciedlać wiernie żywego narządu. Biopsje te dały więc niepowtarzalny obraz żywej trzustki tuż na początku choroby [7].

Badanie potwierdziło, że kryteria insulitis były spełnione u wszystkich pacjentów. Naciekające komórki to głównie limfocyty T położone wokół wysp (peri-insulitis). Wciąż obecna była znaczna rezerwa wysp pełnych insuliny, część zupełnie prawidłowych i zdolnych do wydzielania insuliny [7]. Program pokazał jednak także ryzyko: przerwano go z powodu ciężkich powikłań (krwawienie i wyciek soku trzustkowego). Dlatego takie biopsje nie mogą stać się procedurą rutynową.

Nie. Wiek, w którym choroba się pojawia, silnie wpływa na obraz insulitis. Ogólnie wyróżnia się dwa wzorce. U dzieci z rozpoznaniem przed mniej więcej 7. rokiem życia insulitis jest bardziej agresywne i obejmuje większy odsetek wysp. Jest bogate w limfocyty B i wiąże się z szybką, niemal całkowitą utratą komórek beta. U osób z rozpoznaniem w wieku 13 lat lub później insulitis jest łagodniejsze, zawiera niewiele limfocytów B i pozostawia nietkniętych znacznie więcej wysp pełnych insuliny [8]. U osób z rozpoznaniem między 7. a 12. rokiem życia mogą występować cechy któregokolwiek z tych dwóch wzorców.

Ma to ważne następstwo praktyczne. Pacjenci z późniejszym początkiem choroby zachowują w chwili rozpoznania znaczną część wysp wytwarzających insulinę. Wskazuje to, że u nich większe znaczenie ma deficyt czynnościowy niż bezwzględna utrata komórek beta [8]. Różnica ta ma znaczenie dla leczenia, bo terapie skierowane przeciw limfocytom B mogą działać odmiennie w obu grupach. Obserwacje w populacji dziecięcej pokazują też, że młodszy wiek na początku choroby wiąże się z cięższą jej postacią i z wyraźniejszym zapaleniem trzustki [9].

Tak. Insulitis jest najsilniejsze i najczęstsze blisko rozpoznania, zwłaszcza u osób młodych. Dziś jednak wiadomo, że atak autoimmunologiczny jest przewlekły i może trwać latami, o mniejszym nasileniu. W tkance od dawców znajdowano insulitis i ocalałe wyspy pełne insuliny wiele lat po rozpoznaniu. Komórki beta znajdowane razem z insulitis kilka lat po początku choroby dowodzą, że autoimmunizacja wysp utrzymuje się długo po rozpoznaniu [5].

Ta trwałość zmienia sposób rozumienia cukrzycy typu 1: to nie jednorazowe niszczące zdarzenie kończące się w chwili rozpoznania, lecz proces ciągły i dynamiczny. Dopóki pozostają wyspy zawierające insulinę, dopóty są one możliwym celem, więc atak immunologiczny trwa, choć o bardzo małym nasileniu [4]. Ten przewlekły charakter jest jednak zachęcający. Oznacza, że może istnieć długie okno, w którym ocalałe komórki beta dałoby się ochronić albo uratować leczeniem.

Co godne uwagi — tak. Badanie Joslin Medalist objęło osoby żyjące od 50 lat lub dłużej z cukrzycą insulinozależną. U znacznej ich części nadal wykrywa się peptyd C, cząsteczkę uwalnianą razem z insuliną. To dowód, że organizm wciąż wytwarza bardzo niewielką ilość własnej insuliny. Część tych osób odpowiada nawet na posiłek wzrostem peptydu C. Podważyło to przekonanie, że komórki beta ulegają zniszczeniu całkowicie i równomiernie [10].

Badanie trzustki u tych osób potwierdziło obserwację także na poziomie tkankowym: we wszystkich badanych trzustkach zachowały się komórki beta wytwarzające insulinę, pojedyncze albo w małych grupach [10] [11]. Część komórek wykazywała zarówno cechy obumierania, jak i cechy podziału. Wskazuje to na stałą równowagę między utratą a odnową komórek beta, nawet po dziesięcioleciach choroby. Wniosek jest doniosły. Jeśli choćby nieliczne komórki beta przeżywają i odnawiają się przez dziesiątki lat, strategie ich ochrony albo namnażania mogłyby być przydatne również u osób z wieloletnią cukrzycą.

Powody są trzy i są mocne. Po pierwsze, trzustka to narząd niebezpieczny do biopsji, bo jest pełna enzymów trawiennych. Nacięcie grozi wyciekiem soku trzustkowego, z zapaleniem trzustki i znacznym krwawieniem. Po drugie, plamiste i zrazikowe rozmieszczenie insulitis sprawia, że mała próbka łatwo trafia w obszar nietknięty i może wtedy dać wynik fałszywie ujemny. Pojedyncza biopsja jest więc nierozstrzygająca.

Po trzecie, biopsja jest po prostu niepotrzebna do rozpoznania, bo cukrzycę typu 1 rozpoznaje się klinicznie i potwierdza badaniami krwi, jak autoprzeciwciała i oznaczenie peptydu C. Obecne wytyczne opierają rozpoznanie i ocenę stadium na objawach klinicznych, na glikemii i na HbA1c, na autoprzeciwciałach, a nigdy na badaniu tkanki trzustkowej [12]. Poddawanie pacjenta ryzykownemu zabiegowi chirurgicznemu, by potwierdzić coś, na co odpowiedziało już badanie krwi, byłoby nieuzasadnione, dlatego biopsja pozostaje zarezerwowana dla badań naukowych.