Вылечит ли бацилла сахарный диабет?

Резник Н.Л.
(«ХиЖ», 2019, №9)

pic_2019_09_27.jpeg

Художник С. Дергачёв

Когда ученые сообщают, что почти нашли новое лекарство от диабета, очень хочется им верить, особенно если данные получены в престижном исследовательском центре и опубликованы в авторитетных международных журналах. Увы, все это не гарантирует от разочарования.


Двадцать лет по торной дороге

Сахарный диабет первого типа — аутоиммунное заболевание, при котором разрушаются бета-клетки поджелудочной железы, синтезирующие инсулин. Из-за нехватки этого гормона глюкоза не поступает в клетки, а ее уровень в плазме крови повышается. Лечат болезнь инъекциями инсулина, но всех проблем этот метод не решает, поскольку поджелудочная железа продолжает разрушаться. Исследователи пробуют разные методы восстановления бета-клеток (см. «Химию и жизнь», 2018, 12).

Диабет развивается из-за нарушений в работе иммунной системы. Она содержит цитотоксические Т-лимфоциты, они же Т-киллеры, которые должны уничтожать чужеродные клетки. Но иногда случаются сбои. При диабете первого типа лимфоциты-киллеры становятся аутоиммунными и избирательно атакуют бета-клетки поджелудочной железы. В подобных случаях на помощь должны прийти регуляторные Т-лимфоциты, задача которых – уничтожать аутоиммунные клетки. Однако при аутоиммунных заболеваниях регуляторных клеток либо мало, либо они не работают, но результат один: со своей задачей они не справляются, и аутоиммунные Т-клетки продолжают бесчинствовать. Есть еще одно средство — фактор некроза опухоли, внеклеточный белок, который синтезируют другие клетки иммунной системы — макрофаги. Он убивает любые аутоиммунные лимфоциты, а здоровые не трогает. Это давно и хорошо известно, однако использовать белок как лекарство нельзя — он токсичен для людей.

Иммунологи Массачусетской больницы широкого профиля и Гарвардской медицинской школы под руководством доцента Дениз Фаустман исследуют диабет первого типа 20 лет. Они работали с традиционным модельным объектом для изучения диабета — мышами линии NOD. У этих животных спонтанно возникает аутоиммунное заболевание, сходное с диабетом человека. В 2001 году доктор Фаустман сообщила о том, что стимулировала у своих мышей усиленный синтез фактора некроза опухоли, отчего у больных животных восстановились островки бета-клеток в поджелудочной железе. Вот бы и людям так! Но, увы, просто дать пациенту дозу белка нельзя. Нужно, чтобы организм сам увеличил его синтез, и ученые уже полсотни лет, не меньше, знают, как этого добиться. Макрофаги выделяют фактор некроза опухоли в ответ на бактериальную инфекцию, и, когда их нужно стимулировать, людям или животным вводят противотуберкулезную вакцину БЦЖ (бациллу Кальмета — Герена) — ослабленный, но живой возбудитель туберкулеза крупного рогатого скота Mycobacterium bovis. Эту вакцину используют почти сто лет, привили более 3 миллиардов человек, и у исследователей были время и возможность заметить, что она активирует неспецифический иммунный ответ, то есть реакцию организма на любую инфекцию.

Именно этим испытанным средством воспользовались гарвардские иммунологи. В 2010 году они начали первый этап клинических исследований, который занял 8 лет и прерывался из-за проблем с финансированием. Испытуемых случайным образом разделили на две группы, которым дважды с интервалом в четыре недели внутрикожно вводили БЦЖ или плацебо. В течение 8 лет им регулярно делали анализы крови и сравнивали показатели с результатами здоровых людей и больных, которым не делали никаких инъекций.

Инъекции вакцины привели к двум существенным результатам. Прежде всего они нормализовали состояние иммунной системы пациентов. В течение первых восьми недель у них погибли почти все аутоимунные Т-клетки: пик смертей пришелся на пятую неделю эксперимента (после второй инъекции). В то же время «исцелились» испорченные регуляторные Т-лимфоциты. Они не работали из-за того, что у них были метилированы несколько ключевых генов. Вакцинация вызвала деметилирование, гены заработали нормально, и регуляторные клетки смогли вернуться к выполнению своих обязанностей.

Кроме того, вакцина повлияла на глюкозный метаболизм лимфоцитов. У больных диабетом первого типа глюкоза в клетки практически не поступает. Чтобы получать необходимую энергию и синтезировать АТФ, они вынуждены окислять не глюкозу, а жирные кислоты. После инъекций глюкоза потекла из плазмы крови в клетки, которые ее расходовали для синтеза АТФ, нуклеотидов и некоторых аминокислот. В результате концентрация глюкозы в крови снизилась. Эти изменения исследователи выявили, сравнив последовательности ДНК, мРНК и метаболиты в клетках испытуемых и участников групп сравнения.

pic_2019_09_29.jpeg

После двух инъекций БЦЖ у больных диабетом первого типа (СД1) меняется уровень гликированного гемоглобина

В качестве показателя уровня глюкозы в крови ученые использовали долю гликированного гемоглобина. Гемоглобин находится в эритроцитах, и какая-то его часть необратимо связана с молекулами глюкозы. Чем выше была средняя концентрация сахара в крови за последние три месяца, тем больше доля гликированного гемоглобина. В начале исследования этот показатель составлял в среднем 7,36%, что близко к верхней допустимой границе для больных диабетом первого типа. За 5 лет этот уровень снизился у вакцинированных пациентов до 6,18%, потом, правда, подрос до 6,65%, но это все равно лучше, чем было. У группы плацебо и участников групп сравнения показатели не изменились (см. график на рис.)

Дениз Фаустман и ее коллеги очень гордятся полученным результатом. Они утверждают, что БЦЖ снижает уровень сахара в крови, влияя на экспрессию генов, регулирующих поступление глюкозы в клетки и ее утилизацию. При этом поступление глюкозы в клетки зависит от ее концентрации в крови: если концентрация мала, лимфоциты прекращают поглощать сахар, поэтому гипогликемия больному не грозит. Инсулиновые инъекции снижают уровень глюкозы, невзирая на изменения ее концентрации, и риска гипогликемии не избежать.

К сожалению, этого замечательного результата придется подождать: уровень гликированного гемоглобина почему-то снижается лишь спустя 3–4 года после введения БЦЖ. У мышей, больных диабетом, уровень глюкозы в крови тоже снижался не сразу после вакцинации, а через шесть недель. Учитывая, что мышь в среднем живет 2,5 года, этот срок сопоставим с 3,5 годами человеческой жизни. Возможно, для сокращения сроков нужно увеличить дозу БЦЖ и делать больше инъекций.

А теперь о грустном. БЦЖ не восстановила бета-клетки поджелудочной железы. Несколько недель после инъекций синтез инсулина увеличивался, но быстро вернулся к прежнему уровню. Результат, полученный на мышах, не удалось повторить на людях. Возможно, причина в том, что экспериментальные грызуны были молоды, а люди ко времени вакцинации уже имели за плечами по 15–20 лет болезни. Не исключено, что вакцина сможет вылечить детей (диабет первого типа проявляется в раннем возрасте); так ли это, покажут педиатрические испытания, если до них дойдет дело.

Таким образом, эффект вакцинации свелся к снижению уровня глюкозы в крови, не зависящему от синтеза инсулина, что может, по мнению Дениз Фаустман, изменить стандарты лечения диабета первого типа. Исследовательница подчеркивает, что для лечебного эффекта необходима двойная вакцинация с интервалом в несколько недель, однократная не поможет. Все нерешенные вопросы ученые планируют выяснить на втором этапе клинических испытаний, которые должны завершиться в 2023 году. Пока для этой работы не хватает денег. Фаустман не удалось получить грант, ее исследования финансируют частные фонды и добровольные жертвователи. Из 20 миллионов долларов, необходимых для работы, удалось собрать примерно половину.


Три плюс шесть

Трудности не обескуражили исследовательницу. В прошлом году она опубликовала результаты в журнале «npj Vaccines», партнере «Nature», затем появилась статья в «Trends in Endocrinology & Metabolism», входящем в издательскую группу «Cell». А в июне прошлого года доктор Фаустман представляла свои результаты на научной сессии Американской диабетической ассоциации. Накануне конференции она встретилась с журналистами, и в день открытия сессии ведущие популярные издания пестрели заголовками типа: «Нашла ли д-р Фаустман лекарство от диабета первого типа?»

По правилам на конференции можно докладывать только новейшие результаты, которые еще не были опубликованы, и уж тем более не разрекламированы в СМИ. Исследовательница эти правила нарушила, чем обидела и Американскую диабетическую ассоциацию, и Фонд исследования ювенильного диабета, который в свое время отказал Дениз Фаустман в финансировании. То ли неудовольствие, то ли научная добросовестность побудила экспертов обеих организаций выступить с совместным заявлением (небывалый случай!), в котором они обратили внимание общественности на некоторые методические подробности данного исследования. Сама доктор Фаустман эти детали не то чтобы скрывала, а просто не афишировала, и рецензенты престижных научных журналов почему-то не придали им значения.

По мнению экспертов, полученные результаты, хотя и предлагают наводящие на размышление вопросы, не дают на них однозначных ответов, а клинических данных недостаточно, чтобы давать какие-то рекомендации по лечению диабета первого типа.

Начнем с числа испытуемых. Гарвардские иммунологи пишут, что их было 282, однако большую часть составили участники группы сравнения. Вакцинированных пациентов поначалу было всего трое, это за ними наблюдали 8 лет. Позже к исследованию присоединились еще шестеро и участвовали в пятилетних исследованиях. Итого девять вакцинированных и еще трое в группе плацебо. Эти подробности упомянуты в статьях либо вскользь мелким шрифтом, либо в дополнении, которое доступно только в электронном виде. Эксперты утверждают, что такого числа испытуемых недостаточно, тем более что в первой тройке вакцинированных БЦЖ подействовала только на двоих.

Также мимоходом авторы работы сообщают, что в ходе исследования все больные продолжали принимать инсулин. О подробностях терапии в разных группах ученые не пишут. Поэтому нет оснований утверждать, что вакцинация БЦЖ меняет стандарты лечения диабета первого типа. Вы спросите, как в таком случае исследователи различали инсулин, синтезируемый в поджелудочной железе и получаемый извне? По уровню С-пептида. Он образуется в бета-клетках при расщеплении проинсулина и вместе с гормоном выделяется в кровоток. Сколько синтезировалось инсулина, столько и С-пептида образовалось. До 20-й недели его уровень потихоньку рос и стал примерно вдвое больше, чем в группе сравнения, а потом пошел на убыль.

Что касается гликированного гемоглобина, его концентрация снизилась весьма умеренно. Критики отмечают, что этот эффект может быть не связан с вакцинацией и нет гарантии, что он воспроизведется у миллионов больных. Кроме того, концентрация гликированного гемоглобина у больных диабетом имеет тенденцию со временем снижаться сама собою, особенно после того, как пациенты выходят из подросткового и юношеского возраста. Дениз Фаустман это явно не учитывает. А еще она не может повторить результаты, полученные на мышах в 2001 году (одни сотрудники лаборатории говорят, что островковые клетки у мышей все-таки восстанавливаются, другие утверждают, что нет).

Обе организации заявляют, что в настоящее время не финансируют работу доктора Фаустман, но будут следить за ее развитием. Это заявление вызвало множество откликов заинтересованных людей. Кто-то называет исследовательницу мошенницей, внушающей ложные надежды. Люди, пожертвовавшие деньги на исследования, требуют их вернуть и недоумевают, на что исследователи потратили 20 лет. Другие продолжают надеяться.

Сама Фаустман отвечает, что ее данные статистически верны: на то и существует статистика, чтобы оценивать достоверность результатов, полученных на малых выборках. У пациентов, которым сделали две инъекции БЦЖ, в течение более чем 5 лет наблюдалось статистически значимое изменение гликированного гемоглобина без каких-либо серьезных осложнений или тяжелых гипогликемических событий по сравнению с плацебо. Эти наблюдения дают основания перейти ко второму этапу исследований, во время которого иммунологи рассчитывают получить больше информации об эффектах БЦЖ. В этой фазе клинических испытаний участвуют 150 человек, в том числе 120 вакцинированных. Наблюдение за ними продлится 5 лет, один год уже прошел. Кроме того, ученые заняты разработкой биомаркеров, которые позволят быстро определить изменение метаболизма глюкозы, и сравнением эффективности разных штаммов БЦЖ. Они также планируют педиатрические исследования и интересуются влиянием вакцины на другие аутоиммунные заболевания. В общем, планов много, были бы деньги и разрешение контролирующих органов. Дениз Фаустман рассчитывает получить и то и другое.


Не только БЦЖ, не только диабет

Поскольку БЦЖ стимулирует иммунный ответ на любую инфекцию, она полезна при многих заболеваниях. Еще в 1930-х годах медики заметили, что вакцина заметно снижает детскую смертность, и этот эффект нельзя объяснить одной профилактикой туберкулеза. А с 1970-х годов ее используют для лечения меланомы, рака мочевого пузыря, некоторых заболеваний, вызванных микроорганизмами рода Mycobacterium, в том числе проказы. Она сокращает риск развития атопии (предрасположенности к аллергическим реакциям). Все эти данные получены в ходе клинических исследований и популяционных наблюдений.

А диабет первого типа инъекциями БЦЖ пытались лечить давно, но без особого успеха. При ранней иммунизации у мышей NOD они предотвращают развитие диабета. У людей, привитых в детстве, вакцина не предупреждает болезнь, но, возможно, отсрочивает ее начало. В исследовании, проведенном в 1994 году в Израиле, у 11 из 17 пациентов, недавно заболевших диабетом первого типа, однократная инъекция БЦЖ вызвала ремиссию. В контрольной группе таких счастливчиков было только двое из 29. С другой стороны, сколько лет уже новорожденным делают прививку БЦЖ, а заболеваемость диабетом растет. В общем, вакцина если и влияет на диабет, то очень слабо. Возможно, Дениз Фаустман права и вакцинировать надо дважды.

Ослабленная бацилла коровьего туберкулеза — не единственная инфекция, которая взбадривает иммунную систему. Это тоже давно известно, и примером могут служить результаты, полученные в лаборатории Фаустман. У одного из участников группы плацебо аутоиммунные Т-лимфоциты погибли, регуляторные восстановили функциональность, а уровень гликированного гемоглобина снизился, как у вакцинированных пациентов. Оказалось, что этот человек заражен вирусом Эпштейна — Барр, который также стимулирует экспрессию фактора некроза опухоли. Но вирусная инфекция, конечно, не метод лечения, надо подобрать средство помягче.

Это сейчас медики ищут вакцины, способные предотвратить диабет, а еще лет 30 назад считали, что прививки могут повышать риск развития диабета первого типа. Проверяя эту гипотезу, сотрудники Каролинского института (Швеция) в 1991 году собрали сведения о 339 детях, недавно заболевших диабетом первого типа, и 528 здоровых детях в возрасте от младенческого возраста до 14 лет. Оказалось, что вакцинации против туберкулеза, оспы, столбняка, коклюша, краснухи и эпидемического паротита не повлияли на риск развития диабета у юных шведов, зато вакцина от кори снизила вероятность заболевания.

Выводы о связи между иммунизацией и диабетом первого типа пока сделать трудно. Нужно больше информации. Возможно, медики научатся предотвращать болезнь, используя уже существующие вакцины, или специально создадут новые. А нам остается ждать и надеяться на их удачу и научную добросовестность.



Эта статья доступна в печатном номере "Химии и жизни" (№ 9/2019) на с. 27 — 29.

123

Разные разности

20.05.2020 18:30:00

Вакцины – какие, сколько и на какой стадии?

Даже когда острая фаза пандемии COVID-19 закончится и меры карантина больше не будут нужны, сам вирус никуда не денется, а продолжит жить среди нас. Самый эффективный способ от него защититься – сделать вакцину.

>>
18.05.2020 19:00:00

Коронавирусы: в семье не без урода

Найдены молекулярные отличия более патогенных коронавирусов от менее патогенных. Пока не вполне ясно, как эти отличия работают. Но возможно ученые смогут понять, почему настолько похожие инфекционные агенты приводят к таким разным последствиям для человека.

>>
13.05.2020 17:00:00

…из-за снижения транспортных потоков во время пандемии коронавируса уменьшились сейсмические шумы в коре Земли; специалисты считают, что это облегчит мониторинг слабых землетрясений, вулканической активности и других сейсмических событий...

…6 марта с мыса Канаверал стартовала миссия Space X CRS-20, которая доставит на МКС 250 пробирок со стволовыми клетками человека; на протяжении месяца они будут развиваться в кости, хрящи и другие ткани в условиях невесомости...

…по мере того как на рынок выходят художественные произведения, разработанные с помощью генеративных алгоритмов и когнитивной робототехники, встает вопрос об авторском праве на них…

>>
05.05.2020 17:00:00

Смартфон может незаметно передавать секретные сведения посторонним через неучтенную разработчиками прореху на границе между столом и смартфоном. Как же это может быть? Ответ в ходе серии экспериментов получили исследователи из Вашингтонского университета.

>>
29.04.2020 17:00:00

Загадочное внезапное похолодание, случившееся на планете 13 тысяч лет назад, не устает привлекать внимание климатологов. Сейчас есть двое подозреваемых: ледниковое озеро Агассис и кометы, упавшие в Северной Америке. Теперь же, стараниями ученых из Геологической службы США, возник третий участник драмы – ледниковое озера Миссула, катастрофически опорожнившееся в Тихий океан.

>>