Blod från navelsträngen kan ge ledtrådar till ett barns risk att utveckla typ 1-diabetes

Forskning visar att tidiga livsfaktorer kan spela en viktig roll i utvecklingen av typ 1-diabetes, ett tillstånd som påverkar många människors dagliga liv. Genom att öka medvetenheten om dessa riskfaktorer kan vi tillsammans arbeta för att förbättra livet för dem som lever med diabetes och för dem som är i riskzonen.

En forskning, publicerad i tidskriften Nature Communications, visar att biologiska vägar associerade med framtida typ 1-diabetes kan börja redan under graviditeten, och att dessa tecken kan upptäckas i navelsträngsblod.
Som grupp har de studerat hur levande system reagerar på stress. Att förstå den tidiga biologin av typ 1-diabetes kan hjälpa till att upptäcka möjligheter att behandla sjukdomen tidigare.

Tidiga stressorer och typ 1-diabetes
Typ 1-diabetes påverkar bukspottkörteln. Specifikt förstörs dess insulinproducerande betaceller som hjälper till att kontrollera blodsockret gradvis.
Även om detta tillstånd vanligtvis har tillskrivits ett dysfunktionellt immunförsvar, tyder en växande mängd forskning på att betacellerna själva spelar en aktiv roll i sjukdomsutvecklingen. Betaceller blir stressade när de överarbetas eller utsätts för skadliga förhållanden. I vissa fall kan de till och med självförstöras innan immunförsvaret visar tecken på att påverka bukspottkörteln. Potentiella stressorer inkluderar infektion, ökat energibehov och mindre bukspottkörtelsstorlek.

Typ 1-diabetes passar inte perfekt in i den traditionella definitionen av en autoimmun sjukdom. Det utvecklas i slutändan när kroppen inte längre kan producera tillräckligt med insulin. Under perioder med ökat behov av insulin, till exempel efter att ha konsumerat en stor mängd kolhydrater eller under infektion, tvingas betacellerna att arbeta hårdare. När stressade betaceller slutar fungera korrekt eller dör, släpper de molekylära signaler som kan aktivera ett immunsvar. Detta ökar möjligheten att immunsvar i vissa fall kan följa snarare än initiera betacellskador.

Dessa observationer tyder på att stressade betaceller inte bara är en konsekvens av typ 1-diabetes utan också en bidrar till dess uppkomst.

Studier av diabetes i en allmän population
Teamet ville se om de kunde upptäcka tidiga tecken på betacellssårbarhet innan symtom på typ 1-diabetes börjar - eller till och med innan immunförsvaret börjar attackera bukspottkörteln.
Även om genetik spelar en roll i typ 1-diabetes, utvecklar ett ökande antal personer utan diabetes i släkten sjukdomen. Mycket av den befintliga forskningen har fokuserat på barn med hög genetisk risk. Detta beror delvis på att, även om typ 1-diabetes ökar, är den relativt sällsynt – den drabbar mindre än 1 % av befolkningen globalt - vilket gör det svårt att studera innan sjukdomen debuterar.

Däremot försökte de studera barn från en allmän befolkning, inte bara de som är kända för att ha hög risk för typ 1-diabetes. Så de använde data från All Babies i Southest Sweden, en longitudinell studie grundad av en av dem, Johnny Ludvigsson, som har följt mödrar och deras barn sedan slutet av 1990-talet. 

Som en del av studien samlade forskare in och lagrade navelsträngsblodprover. Decennier senare valde de prover från spädbarn som senare utvecklade typ 1-diabetes för denna studie och screenade dem för proteiner som är kända för att vara involverade i inflammation. De använde sedan maskininlärningsverktyg för att identifiera faktorer som är kopplade till sjukdomsrisk.

De fann att nivåerna av flera proteiner i navelsträngsblod förutspådde sannolikheten för att ett barn i denna kohort skulle utveckla typ 1-diabetes i framtiden. Dessa proteinbiomarkörer delade in sig i några kategorier, inklusive sådana som hjälper molekyler att komma dit de behöver vara; de som inte hör hemma i kroppen, såsom föroreningar; sådana som är involverade i upprätthållandet av cellstrukturen; och sådana som hjälper till att reglera immunsvar.

Deras maskininlärningsverktyg identifierade också några proteiner som var förknippade med frånvaron av framtida typ 1-diabetes. Dessa proteiner, som vävnadshämmare av metalloproteinaser-3 (TIMP3) och adenosindeamines (ADA), är kända för att reglera inflammation genom att undertrycka överaktiva immunsvar, stödja hälsosam cellkommunikation och förbättra insulinproduktionen. Forskare har tidigare funnit att TIMP3 spelar en roll i glukosstabilisering.

De fann att nivåerna av två specifika proteiner bäst förutspådde om ett barn så småningom skulle utveckla typ 1-diabetes: IDS, som hjälper till att bryta ner de långa sockermolekylerna som ger vävnader styrka och flexibilitet, och HLA-DRA, som är involverat i att aktivera immunförsvaret. Typ 1-diabetes är känt för att påverka de långa sockermolekylerna som IDS bryter ner i flera organ.

Det är viktigt är att notera att dessa proteiners förmåga att förutsäga sjukdomsrisk inte var starkt beroende av genetik. Även om vissa skillnader var mer uttalade hos barn med vissa varianter av HLA kopplade till ökad risk för typ 1-diabetes, förbättrade inkluderat av denna information i vår maskininlärningsalgoritm förbättrade endast marginellt noggrannheten. Istället var det proteinerna själva som drev sjukdomsrisken.

Typ 1-diabetes är inte oundvikligt
För att vara tydlig återspeglar de biomarkörer som de identifierade möjligheter, inte ödet. Liksom blodtryck och tillväxtmilstolpar kan dessa mått berätta för kliniker om någons risk för sjukdom och sätt att behandla den.
För närvarande förlitar sig screening för typ 1-diabetes vanligtvis på genetisk testning och testning för förekomst av autoantikroppar, vilka är proteiner som indikerar att kroppen attackerar insulinproducerande celler. Men när autoantikroppar uppträder kan det vara för sent att ta itu med de biologiska förändringar som banar väg för typ 1-diabetes.

Några av de markörer de observerade kan vara kopplade till utbredd miljöexponering, inklusive PFAS och andra för evigt kemikalier, som påverkar sjukdomsrisken. Att förstå hur dessa giftiga ämnen som gravida rutinmässigt och oavsiktligt stöter på påverkar tidig biologi kan informera miljö- och folkhälsopolitik. 

Deras resultat tyder på att navelsträngsblod kan hjälpa läkare och föräldrar att mer proaktivt hantera ett barns risk för typ 1-diabetes. Navelsträngsblod kastas ofta ut under förlossningen. Men detta "avfall" kan innehålla värdefull information om tidigt i livet och framtida hälsoresultat.
Utöver deras potentiella värde för tidig screening används navelsträngsblod redan för att hämta livräddande stamcellsbehandlingar. Deras arbete bidrar till växande bevis för att navelsträngsblod är en viktig resurs för att stödja barns hälsa.

Vad händer nu?
De är långt ifrån att tillämpa deras resultat på kliniken. Deras studie identifierade biomarkörer associerade med senare utveckling av typ 1-diabetes hos en grupp svenska barn. Men de behöver nu studera bredare populationer och biomarkörer, samt ta reda på biologin bakom dessa signaler. Att identifiera om det finns specifika faktorer under de första levnadsåren som kan åtgärdas för att kompensera dessa proteinobalanser kan bidra till att minska sjukdomsrisken.

Deras grupp studerar också navelsträngsblodmarkörer i relation till andra tillstånd, inklusive barnfetma, depression, autism och inflammatorisk tarmsjukdom. Som ett team lett av dataforskare – barnläkare och mikrobiologer använder de biologiska data för att leta efter tidiga tecken på dessa tillstånd för att hitta möjligheter att stödja barn innan dessa sjukdomsförlopp etableras.

Källa: The Conversation