Diabetes mellitus typ 1 – avsaknad av insulinproduktion Posterarbete - Biokemi 1 – 2009 Institutionen för kemi, Göteborgs Universitet Anna Polyakova, Michael Järvå Diabetes typ 1 är en kronisk, autoimmun sjukdom som vanligtvis bryter ut i ung ålder. De celler som producerar insulin, β-cellerna, slås ut av kroppens immunförsvar som ett resultat av miljöpåverkan och genetiska faktorer. Utan behandling kan inte kroppen tillgodose sig näring och hamna i ketoacidos. Trots behandling kan många kroniska besvär uppstå. Forskningen kring transplantation av hela eller delar av bukspottskörteln pågår, men ännu finns inget botemedel. 1 1 Insulinets funktion Proteinet insulin är vårt viktigaste anabola hormon. Det stimulerar upptag av glukos i cellerna och anabola processer såsom fettsyra- och proteinsyntes. Insulin produceras i bukspottskörteln där speciella β-celler reagerar på förhöjt blodsocker genom att frisätta insulinet till blodomloppet. När insulin binder till de membranbundna receptorerna i andra celler leder det till en förändring i receptorns struktur. Strukturmodifieringen aktiverar öppningen av glukoskanaler. Det sker även en signalkaskad i cellen som aktiverar olika metabola processer (se fig. 1). Hos diabetiker produceras inget insulin vilket leder till metabola störningar; glukos tas inte upp av cellerna och kroppen uppfattar tillståndet som att det är brist på näring. De enzymer som normalt aktiveras av insulin förblir inaktiva. Då glukos inte kan utnyttjas börjar cellen använda ketonkroppar som energikälla (se fig. 2). När fettnedbrytningen inte fungerar som den ska bryts fettsyrorna ner till ketonkroppar istället för att förbrännas i citronsyracykeln. Hjärnan får tillgång till mindre energi då den behöver lång tid på sig att ställa om sig från glukos- till ketonförbränning. Ketoacidos är ett vanligt tillstånd innan behandling och innebär stor fara då ansamlingar av ketonkroppar sänker pH i blodet.2,3 Figur 1 1.En β-cell reagerar på höjd blodglukos- koncentration genom att frisätta insulin till blodomloppet. 2.Insulin binder till specifika receptorer i muskel-, hjärn- eller leverceller. 3.Inbindning till receptorn signalerar till glukoskanaler att öppna sig så att glukos kan tas in i cellen. 4.En signalkaskad aktiverar anabola enzymer inom fettsyra- och proteinsyntes. Figur 2 1.Inget insulin produceras då β-cellerna har förstörts av immunförsvaret. 2.Glukoskanalerna får inga signaler att öppna sig. Blodsockret stiger då cellerna inte kan utnyttja glukosen. 3.Utan tillgång till glukos går cellerna över till ketonkroppsförbränning. β-cellsdöd β-celler finns som ansamlingar i bukspottskörteln och kallas Langerhanska öar (se bild 1). I β-cellerna produceras och frisätts insulin. Diabetes typ 1 orsakas av det egna immunförsvaret genom en autoimmun attack mot β-cellerna. Autoimmunitet innebär att kroppen uppfattar delar av sig som okänd och därmed farlig. En komponent i β-cellerna uppfattas som främmande och leder till att cellen flaggas för destruktion. Om båda föräldrarna har diabetes typ 1 är risken för barnet mellan 10 och 20 procent. Ärftlighet är således en faktor för diabetes. Det lokus som spelar störst roll är IDDM1, belägen på den korta armen i kromosom 6. I det området finns generna för HLA-proteiner (human leokocyte antigen) som spelar en nyckelroll i det intracellulära immunförsvaret. Men nio av tio av alla barn som insjuknar har ingen nära släkting med typ 1-diabetes. Miljön spelar därmed också roll. Det finns till exempel tydliga samband mellan ökade fall av diabetes och årstid. Under vinterhalvåret ökar risken för diabetes i och med ökad infektionsrisk. En infektion i kroppen aktiverar immunförsvaret och ökar risken för β-cellsdestruktion.1,2,3 Bild 1. Langerhanska öar med β-celler (www.roche.com)‏ Följder och behandling Den främsta behandlingsmetoden mot diabetes typ 1 är regelbunda insulininjektioner som utförs med antingen sprutor eller med insulinpump som ställs in efter önskade doser (se bild 2). En fullständigt normal kontroll är dock svår att uppnå vilket kan leda till kroniska besvär med till exempel njurar och nervsystem. En alternativ behandling under utveckling är transplantation av β-celler eller hela bukspottskörteln. Detta tillämpas redan nu på de värst drabbade och ger dem en tids befrielse från dagliga injektioner. De problem som finns med behandlingen är bortstötningsrisk och autoimmun attack mot de nytransplanterade β-cellerna.4 Bild 2. Insulinpump (www.minimed.com)‏ Referenser 1 Pickup. Williams; Textbook of Diabetes 1, 3rd ed. 2 Berg, Tymoczko, Stryer; Biochemistry, 6th ed. 3 Mulder, H; Diabetes mellitus, 2008 4 www.diabetes.se