(一)B细胞基因缺陷
糖尿病的几种类型都与B细胞功能的单基因缺陷相关。这种类型的糖尿病描述为任何年龄的高血糖,通常发生于25岁之前,后者指年青的成年人发生的糖尿病(maturity-onset diabetes of the young,MODY),其胰岛素作用仅有一点儿或没有缺陷,属于常染色体显性遗传,目前已发现有6种定位于不同染色体的基因异常。最常见的形式是12号染色体肝转录因子基因突变引起的,即肝核转录因子(hepatocyte nuclear factor,HNF)-1。第二种类型是位于染色体7p的葡萄糖激酶基因突变导致葡萄糖激酶分子缺陷所致。葡萄糖激酶主要是催化葡萄糖转变为6-磷酸葡萄糖,进而刺激B细胞分泌胰岛素。这样,葡萄糖激酶扮演了一个B细胞的葡萄糖感受器的角色。由于葡萄糖激酶基因的缺陷,因而需要更高的血浆葡萄糖水平才能使胰岛素分泌水平达到正常。其它转录因子包括HNF-4β、HNF-1β、胰岛素启动子(insulin promoter factor,IPF)-1和NeuroD1的基因突变较为少见。
线粒体DNA点突变已发现与糖尿病和耳聋相关。最常见的突变发生在tRNA亮氨酸基因的3243位点,导致A→G的转位。同样的病变表现在MELAS综合征(线粒体肌病、脑病、乳酸性酸中毒和中风样综合征),然而,糖尿病并非该综合征的一部分,提示可能是这种基因病变存在不同的基因表现型。
在一些家族已经发现导致胰岛素原转变为胰岛素的基因异常,具有常染色体显性遗传的特点,其导致的葡萄糖不耐受较轻微。相似的,胰岛素分子突变的产物与受体结合受碍,也在一些家族中发现,与常染色体遗传相关,其葡萄糖代谢仅具有轻微的异常甚至是正常的。
(二)胰岛素作用的基因缺陷
基因缺陷导致的胰岛素作用异常是糖尿病的特殊原因。胰岛素受体突变导致的代谢异常可能表现为从高胰岛素血症和中等程度的高血糖到严重的糖尿病。一些具有这类突变的个体可能有黑棘皮症、女性男性化并具有多囊卵巢。在过去,这种综合征被命名为A型胰岛素抵抗。Leprechaunism综合征和Rabson-Mendenhall综合征是胰岛素受体基因突变导致胰岛素受体作用改变和严重胰岛素抵抗的两个儿科综合征,前者具有面部特征,通常对婴儿是致命的,而后者与牙齿、指甲异常及松果体增生有关。
由于胰岛素受体结构和功能的改变无法在伴有胰岛素抵抗的脂肪萎缩性糖尿病患者身上得到证实,因此,推测该型病变定位于受体后的信号转导通路。
(三)胰腺内分泌疾病
任何弥散性的胰腺损伤都能引起糖尿病,这些损伤包括胰腺炎、创伤、感染、胰腺切除术和胰腺肿瘤。除了癌症以外,胰腺的损伤必定很严重才会导致糖尿病的出现。仅累及胰腺一小部分的肾上腺肿瘤也与糖尿病相关,这提示并非仅仅是减少B细胞数目的一种机制。如果病情足够重,囊性纤维化和血色病也可损害B细胞和胰岛素分泌。纤维钙化性胰腺病可能伴随放射至后背的腹痛以及可以通过X线检查发现的胰腺钙化灶,通过尸检也可发现胰腺纤维化和外分泌管道中存在钙化结石。
(四)内分泌疾病
几种激素可以拮抗胰岛素的作用,例如生长激素、皮质激素、胰高糖素、肾上腺素,这些激素水平的升高可分别出现于内分泌疾病如肢端肥大症、Cushing综合征、胰高糖素瘤、嗜铬细胞瘤,从而引起糖尿病。这通常发生于已预先存在胰岛素分泌缺陷的个体,而且当去除了过量激素的影响后高血糖也可得到缓解。
生长抑素瘤和醛固酮瘤诱导的低钾血症能引起糖尿病,至少部分是通过抑制胰岛素分泌引起的。高血糖通常在成功去除肿瘤之后得到缓解。
(五)药物或化学物质诱导的糖尿病
许多药物能损害胰岛素分泌功能,这些药物本身就可能引起糖尿病,但是可能促使存在胰岛素抵抗的个体突然发生糖尿病。在这些病例,分类并不明确,因为B细胞功能紊乱和胰岛素抵抗哪个更重要以及疾病发展情况是未知的。某些毒物如Vacor(一种灭鼠剂)和静脉注射戊烷脒能永久性地破坏胰岛B细胞,很少能幸免于这些药物的反应。还有许多药物和激素能损害胰岛素作用。例如烟酸和糖皮质激素,有报道接受β-干扰素治疗的患者可发展为糖尿病,后者与胰岛细胞自身抗体有关,某些病例还存在严重的胰岛素缺乏。表6-1所列出的还不全面,但反映了更为常见的被人们所认识的可以诱导糖尿病的药物、激素或毒物。
(六)感染
某些病毒与B细胞破坏有关,先天性风疹患者发生糖尿病,尽管大多数这些患者具有1型糖尿病的HLA和免疫标志。此外,柯萨奇病毒Β、巨细胞病毒、腺病毒和腮腺炎病毒也显示诱导了一些个体发生该病。
(七)非常见类型的免疫介导性糖尿病
目前已知有两种的情况可发生这种类型的糖尿病,当然其他的也可能发生。一种为僵人综合征(stiff-man syndrome),存在中枢神经系统的自身免疫紊乱,表现为躯干肌肉的僵硬并伴有痛性痉挛,患者通常有高滴度的GAD自身抗体水平,约1/3发展为糖尿病。
抗胰岛素受体的自身抗体通过与胰岛素受体结合从而阻断了靶组织中胰岛素与其抗体的结合,从而可引起糖尿病。然而,在一些病例,这些自身抗体在与受体结合后能表现为胰岛素激动药的作用,从而导致低血糖的发生。抗胰岛素受体的自身抗体偶尔也可在系统性红斑狼疮及其他自身免疫性疾病的患者体内发现。正如在其他严重胰岛素抵抗的情况,存在抗胰岛素受体自身抗体的患者也常常伴有黑棘皮症。在过去,这种综合征被命名为Β型胰岛素抵抗综合征。
(八)其他遗传综合征有时伴有糖尿病
许多遗传综合征与糖尿病发病率增高有关,包括染色体异常的唐氏综合征、Klinefelter综合征、Turner综合征。Wolfram综合征是常染色体隐性遗传病,表现为胰岛素缺乏性糖尿病,尸检可见B细胞缺失,其他表现还包括尿崩症、性腺功能低下、视神经萎缩和神经性耳聋。其他综合征列于表6-1。
表6-1 糖尿病的病原学分类
(续 表)
*任何类型的糖尿病患者都可能在疾病的某一阶段需要胰岛素治疗,胰岛素的使用与否就其本身而言不能作为对患者分类的依据Vacor是一种急性的灭鼠剂,于1975年发布但在1979年因为其严重的毒性且作为一种被普遍使用的杀虫剂而被撤回,暴露于该物质可产生对胰岛B细胞的破坏,导致幸存者发生糖尿病
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