Уровни APOC1 в сыворотке снижаются у маленьких детей с положительными аутоантителами, у которых быстро развивается диабет 1 типа.

Необходимо лучшее понимание ранних событий в развитии диабета 1 типа, чтобы помочь выявить повышенный риск и отслеживать предсимптомный период заболевания, который заметно варьируется у разных людей. В настоящее время выявление аутоантител является прогностическим маркером, указывающим на общую вероятность развития заболевания. Однако неоднородность скорости прогрессирования заболевания усложняет характеристику ранних стадий развития заболевания. Чтобы решить эту проблему и установить белковые закономерности, которые позволили бы отличать детей, у которых быстро прогрессирует диабет 1 типа, от детей с соответствующими AAB-, мы изучили продольные протеомы плазмы и сыворотки более однородных когорт генетически восприимчивых детей, у которых прогрессоры развили заболевание до 5 лет. возраст. В результате этого протеомного анализа 11 белков, демонстрирующих изменения, связанные с заболеванием, были выбраны для проверки с использованием целевой протеомики и более крупной независимой группы детей. Измерения показали, как уровни двух пептидов, представляющих APOC1, снижались после сероконверсии и оставались ниже у детей, у которых развился диабет 1 типа.

В соответствии с более ранними исследованиями эти данные подтверждают, что возраст является одним из наиболее доминирующих факторов, влияющих на протеом плазмы/сыворотки в раннем детстве.^16,17,18,19. Целевой протеомный анализ 11 кандидатов в более крупной когорте с более частыми точками отбора проб подтвердил возрастные изменения уровня белка для четырех белков и выявил еще пять возрастных белков. Из этих пяти белков, для APOC1, APOA4 и IGJ, наиболее заметное влияние возраста наблюдалось в течение первого года жизни. Выявление этих дополнительных тенденций, вероятно, стало возможным благодаря более частому отбору проб в течение первого года жизни в целевом наборе протеомных данных (до 4 образцов на ребенка в проверочной когорте в возрасте до 13 месяцев по сравнению с до 2 образцов на ребенка). ребенок из группы открытий). В совокупности дизайн продольных исследований с частыми точками отбора проб и хорошо подобранным контролем является ключевым моментом для минимизации возможных источников ошибок в исследованиях протеомики сыворотки/плазмы у маленьких детей. Более того, ранее были отмечены количественные различия между плазмой и сывороткой, особенно в отношении коагулянтов и белков тромбоцитов.²². Чтобы избежать такой систематической ошибки в текущем исследовании, плазма и сыворотка не смешивались в исследуемых когортах, а мишени, выбранные для анализа SRM, не входили в число наиболее значительно измененных белков между плазмой и сывороткой.²².

В исследовательском исследовании более низкие уровни APOA4 наблюдались после сероконверсии с положительным результатом на аутоантитела как у прогрессоров, так и у детей с 1AAb+ по сравнению с детьми с AAb-. Аналогичным образом, в более ранних протеомных исследованиях более низкие уровни APOA4 наблюдались в продольных профилях сыворотки у детей с множественными положительными аутоантителами, у которых позже развился диабет 1 типа в среднем возрасте 4,1 года.¹²и у сероконвертированных детей со средним возрастом 3,2 года.¹³. Однако в нынешней проверочной когорте изменений, связанных с заболеванием, не наблюдалось. Вместо этого возрастные изменения были обнаружены в пептидах, представляющих APOA4 (дополнительный рисунок. С4). Что касается первоначальных измерений, ограниченное количество образцов, собранных в возрасте до одного года, могло вызвать некоторую погрешность, как обсуждалось в предыдущем разделе. Это подчеркивает важность полноты данных в продольных исследованиях.

Снижение уровней IGFBP2 наблюдалось в группе открытия у прогрессоров и у детей с 1AAb+ по сравнению с детьми с AAb-, что соответствует предыдущим протеомным исследованиям, которые были сосредоточены на детях в предсимптомный период заболевания.^12,14. Напротив, более высокие уровни IGFPB2 были зарегистрированы у пациентов с диабетом 1 типа, хотя и с большей продолжительностью заболевания.¹⁰. Инфекции вирусом Коксаки B1 (CVB1) связаны с риском развития аутоиммунитета, связанного с диабетом 1 типа, и, в частности, с появлением аутоантител к инсулину (IAA) в качестве первых аутоантител.²³. В нашем недавнем исследовании персистирующая инфекция CVB1 подавляла секрецию IGFBP2 из линии клеток, подобных протокам поджелудочной железы человека PANC1.²⁴. Аналогичным образом, экспрессия IGFBP2 была подавлена ​​в линии клеток рака легких человека, инфицированной CVB1, и это подавление было обращено вспять после лечения противовирусным препаратом.²⁵. При этом экспрессия IGFBP2 наиболее высока в поджелудочной железе и печени.²⁶что указывает на то, что изменения уровней IGFBP2 в плазме могут отражать изменения его экспрессии в этих органах. В текущем исследовании у большинства сероконвертированных детей в группе открытия IAA была первым аутоантителом, тогда как в когорте таргетной протеомики эта доля составляла только одну треть. Различные профили аутоантител связаны с различными траекториями развития заболевания.²⁷и, следовательно, такие различия между когортами открытия и проверки могут повлиять на способность подтвердить связанную с заболеванием разницу в уровнях IGFBP2. Соответственно, было бы важно изучить экспрессию IGFBP2 конкретно у субъектов с IAA в качестве первого аутоантитела.

Несмотря на то, что в первоначальных анализах были нацелены на иммунодеплецию, уровни IGHM в плазме отделяли три исследуемые группы друг от друга, при этом уровни варьировались от самых низких в группе прогрессоров, промежуточных уровней в группе 1AAb+ и самых высоких уровней в группе AAb-. Однако при целевом протеомном анализе уровни IGHM не отличали прогрессоров от детей AAb-. Тем не менее, недавно сообщалось о снижении общего уровня IgM в плазме у детей школьного возраста с диабетом 1 типа.²⁸. Определенные варианты локуса гена IGHM связаны с повышенным риском развития диабета 1 типа.^29,30. Интересно, что в протеомном исследовании плазмы близнецов как IGHM, так и его партнер по связыванию CD5L были отмечены среди лучших белков, на которые больше всего влияла наследственность.²⁰. Дальнейшее исследование вариантов риска в области IGHM и их связи с уровнями IGHM в сыворотке/плазме еще предстоит провести.

Целевой протеомный анализ выбранных кандидатов показал, что уровни двух пептидов из APOC1 отличают детей, у которых развился диабет 1 типа, от детей с AAB-. Наблюдалось несоответствие между результатами APOC1 LonGP в наборе данных открытия и валидации, согласно которому изменения были связаны с диагнозом диабета 1 типа и сероконверсией соответственно (дополнительный рисунок). С2 и рис. 3а, б). Для набора данных обнаружения регрессия LonGP показала последовательные пики и минимумы уровней APOC1 до постановки диагноза СД1 (дополнительный рисунок). С2), тогда как общее снижение APOC1 после сероконверсии наблюдалось в наборе проверочных данных (рис. 3а, б). Учитывая охват и последовательность проверочных выборок относительно меньшего размера выборки на человека в данных открытия, мы пришли к выводу, что данные из группы прогрессоров согласуются со снижением уровня APOC1 после сероконверсии. Это описано более подробно в дополнительном обсуждении и дополнительных рисунках. С5–S7. Более тщательный анализ данных нашего более раннего продольного исследования протеомики сыворотки детей также продемонстрировал более низкие уровни APOC1 в сыворотке у детей с прогрессированием диабета 1 типа по сравнению с контрольной группой AAB-.¹² (см. дополнительный рис. S8). Кроме того, у пациентов с недавно диагностированным диабетом 1 типа было зарегистрировано более низкое содержание APOC1 в плазме и сыворотке крови по сравнению со здоровыми людьми, хотя разница не была статистически значимой.⁹. Напротив, повышенные уровни APOC1 были зарегистрированы у взрослых пациентов, страдающих диабетом 1 типа.³¹. APOC1 играет важную роль в липидном гомеостазе, а липидные нарушения обычно диагностируются у пациентов с диабетом 1 типа.^32,33. Некоторые ферменты, которые участвуют в метаболизме липопротеинов, модулируются APOC1, включая белок-переносчик эфиров холестерина (CETP), активность которого потенциально ингибируется APOC1.^31,34. Повышенная CETP-активность наблюдалась у пациентов с диабетом 1 типа, и концентрации APOC1 в плазме обратно коррелировали с CETP-активностью в нормогликемически-нормолипидемическом контроле, но не у лиц с диабетом 1 типа, что указывает на то, что активность APOC1 может быть нарушена в этой популяции.³¹. Последнее исследование также предполагает, что гликирование APOC1 в результате гипергликемии при диабете может нарушить его ингибирующую функцию. Ранее сообщалось о различиях в уровнях APOC1 в плазме в контексте диабета 2 типа и в зависимости от питания.^35,36. Недавно сообщалось о более низких уровнях APOC1 в плазме у взрослых после ограничения калорий и повышении уровней в ответ на потребление глюкозы.³⁶. Интересно, что в последнем исследовании снижение APOC1 в плазме также было связано с невыявленным диабетом 2 типа и предиабетом.³⁶. Таким образом, более низкие уровни APOC1 выявляются в предсимптомный период диабета 1 типа и у недавно диагностированных пациентов, тогда как более высокие уровни APOC1 наблюдаются у взрослых пациентов. Причины этих противоположных наблюдений, а также возможная роль структурно модифицированного или иным образом дисфункционального APOC1 еще предстоит изучить.

Таким образом, наши данные дополнительно исследовали силу умеренно распространенных сывороточных белков для характеристики возникающего риска развития диабета второго типа среди детей с HLA-наследственностью и положительными аутоантителами. Эти анализы подтвердили, что возраст является одним из наиболее доминирующих факторов, влияющих на протеом плазмы/сыворотки в раннем детстве, и поэтому его следует тщательно учитывать при планировании исследований. Используя моделирование LonGP, мы смогли принять во внимание нелинейный эффект возраста, извлекая из данных изменения, связанные с заболеванием. В ходе первоначальных протеомных измерений было отмечено несколько белков, которые ранее ассоциировались с литературными данными. Величина изменений обсуждаемых белков (APOA4, IGFBP2, IGHM и APOC1) в данных открытия находилась на аналогичном уровне. Однако, несмотря на воспроизведение возрастных изменений в этих хорошо подобранных когортах, сигналы, связанные с заболеванием, воспроизвести было сложно. Частично это можно объяснить тонкими уровнями изменений, связанных с заболеванием, относительно небольшим количеством участников, различиями в сериях образцов и профилях аутоантител, а также различиями в хранении, подготовке и анализе образцов. Тем не менее, нам удалось подтвердить, что снижение уровня двух пептидов, представляющих APOC1, в сыворотке крови было связано с быстрым прогрессированием диабета 1 типа. В будущих последующих исследованиях измерения APOC1 могут быть объединены с другими соответствующими целями, которые могут помочь в мониторинге прогрессирования заболевания и стратификации для ранних вмешательств, особенно у молодых людей из группы риска. Причинно-следственная связь между низкими уровнями APOC1 и диабетом 1 типа, а также задействованные механизмы еще предстоит изучить.