Glutamic acid decarboxylase (GAD) được tìm thấy trong hệ thần kinh. Nó xúc tác cho sự biến đổi của L-glutamine thành γ-amino butyric acid (GABA),
một chất dẫn truyền thần kinh ức chế chính ở trong não. GAD có nồng độ cao ở trong hệ thần kinh trung ương và nó cũng được tìm thấy có nồng độ thấp trong đảo Langerhans của tụy [24]. GABA được tìm thấy trong đảo tụy đầu tiên vào năm 1972 [16]. GAD được tìm thấy trong đảo tụy vào năm 1976 [49]. GAD cũng được tìm thấy ở tinh hoàn, buồng trứng, tuyến ức và dạ dày.
Có 2 đồng phân của GAD được phát hiện, một có trọng lượng phân tử 65.000 dalton (GAD65) và đồng phân khác có trọng lượng phân tử là 67.000 dalton (GAD67). Chúng được mã hóa bởi 2 gen khác nhau nằm trên nhiễm sắc thể số 10 và nhiễm sắc thể số 2. Cả GAD65 và GAD67 đều được tìm thấy ở người và ở loài vật. Tuy nhiên ở đảo tụy của người thì chỉ có GAD65 có nồng độ cao, ngược với ở loài vật cả GAD65 và GAD67 cùng hiện diện.
Chức năng điều tiết của GAD trong đảo tụy: mặc dù sự hiện diện của GAD và GABA trong đảo tụy đã được biết đến từ thập niên 1970, tuy nhiên cơ chế điều hòa insulin của GABA vẫn còn chưa rõ ràng. Chức năng ức chế thần kinh trong hệ thần kinh trung ương, được sử dụng như một mô hình để đề xuất vai trò trong đảo tụy. Người ta gợi ý rằng GABA được các tế bào beta của tuyến tụy sản xuất ra có chức năng như là chất điều hòa cận nội tiết, điều hòa bài tiết glucagon [54].
Chức năng sinh hóa của GAD và GABA là điều hòa chất dẫn truyền thần kinh, hệ miễn dịch và tăng sinh tế bào, sinh tổng hợp protein và chuyển hóa.
Bảng 1.2. Đặc điểm GAD65 và GAD67 ở người
Đặc điểm GAD 65 GAD67
Trọng lượng phân tử 65400
585 acids amine
66600
594 acids amine Tính tương đồng chuỗi acids amine Tương đồng 65% với
GAD65 Vị trí kết hợp Pyrodoxal phosphate Có có
Mô tìm thấy Chủ yếu ở tế bào
bêta tụy
Chủ yếu ở não Vị trí trong tế bào Màng tế bào Bào tương
Độ nhạy cao nhất của kháng thể kháng GAD là lúc xuất hiện triệu chứng lâm sàng của ĐTĐ típ 1, vào khoảng 70- 80% dương tính. Độ đặc hiệu của kháng thể kháng GAD vào khoảng 99% vì khoảng 1- 2% người bình thường có kháng thể kháng GAD dương tính. Tần suất của kháng thể kháng GAD là
khoảng 6% ở người có quan hệ huyết thống bậc 1 với người bị đái tháo đường típ 1. Kháng thể kháng GAD là yếu tố tiên đoán hữu ích cho các thành viên trong gia đình người bị ĐTĐ típ 1 [12], [14], [37], [81]. Giá trị tiên đoán dương tính của kháng thể kháng GAD vào khoảng 50- 60% khi kết hợp với các kháng thể chống đảo tụy khác.
Nồng độ kháng thể kháng GAD có giảm trong 2 năm sau chẩn đoán tuy nhiên nó vẫn hiện diện với tỷ lệ cao trong số những người bị bệnh lâu năm [37]. Trong một nghiên cứu theo chiều dọc trong 6 năm, nhận thấy 60% bệnh nhân vẫn còn phát hiện kháng thể kháng GAD sau thời gian bị bệnh 6 năm.Tỷ lệ kháng thể kháng GAD khoảng 6- 10% ở bệnh nhân ĐTĐ típ 2 và có giá trị tiên đoán 50- 100% phải sử dụng insulin sau này, khoảng 2- 3 năm sau. Những bệnh nhân có kháng thể kháng GAD dương tính thì có sự giảm nhanh chóng chức năng tế bào beta.
Tỷ lệ kháng thể kháng GAD dương tính khác nhau giữa các chủng tộc và vùng địa lý khác nhau. Ở người Châu Á đái tháo đường típ 1 tỷ lệ kháng thể kháng GAD thấp hơn nhiều so với người da trắng, nguyên nhân thì chưa rõ. Có thể do sự khác biệt di truyền, có những tự kháng nguyên đặc hiệu khác chưa được biết ở người Châu Á.
Kháng thể kháng GAD dương tính trong đa số bệnh nhân đái tháo đường típ 1 ở người da trắng. Kháng thể kháng GAD còn dương tính trong nhiều bệnh lý tự miễn khác: hội chứng Stiff-Man, bệnh Graves, bệnh lý đa tuyến nội tiết do tự miễn, và trong 6- 10% bệnh nhân được chẩn đoán là ĐTĐ típ 2 cũng có kháng thể kháng GAD dương tính. Kháng thể kháng GAD cũng dương tính khoảng 1- 2% ở người khỏe mạnh bình thường.
So với kỹ thuật xét nghiệm kháng thể kháng tế bào đảo tụy và kháng thể kháng insulin thì xét nghiệm kháng thể kháng GAD có nhiều điểm thuận lợi: có thể định lượng, có thể chuẩn hóa giữa các phòng xét nghiệm, dễ thực hiện, nồng độ không giảm với bệnh tiến triển và kháng thể kháng GAD có thể hiện
diện 10 năm trước khi xuất hiện triệu chứng lâm sàng.
1.7. XÉT NGHIỆM ĐO NỒNG ĐỘ KHÁNG THỂ KHÁNG GAD
Kết tủa tự kháng thể kháng GAD bằng men (autoantibody precipitation of GAD enzymatic activity)
Xét nghiệm phóng xạ bằng cách dùng GAD của não heo đánh dấu iod đồng vị 125 (radioassays using affinitypurified porcine brain GAD labeled with 125I)
Xét nghiệm phóng xạ bằng cách dùng GAD nội sinh đánh dấu bởi sao chép DNA (radioassays using endogenously labeled GAD produced by in vitro transcription and translation of GAD cDNA).
Xét nghiệm ELISA.
Hai xét nghiệm được dùng phổ biến là miễn dịch phóng xạ và ELISA.
1.7.1. Xét nghiệm phóng xạ định lượng kháng thể kháng GAD (Radioligand assay for 65KD glutamic acid decarboxylase autoantibodies)
Xét nghiệm miễn dịch phóng xạ được dùng theo mô tả của Falorni:
GAD tái tổ hộp của người được đánh dấu bằng Methionine S35 mã hóa trong vec tơ plasmid pEX9. Kháng thể kháng GAD trong huyết thanh được cho phản ứng với GAD đánh dấu bằng đồng vị phóng xạ trong giai đoạn thể dịch và phức hợp miễn dịch được ngăn kết tủa bằng protein A Sepharose. Sau đó tổng số phóng xạ tham gia được tính, GAD kết dính được tính như là chỉ số tương đối giữa huyết thanh dương tính và huyết thanh âm tính trong mẫu chứng.
Chỉ số kháng thể kháng GAD = (số đồng vị phóng xạ trong 01 phút của mẫu thử - số đồng vị phóng xạ trong 01 phút của mẫu dương tính) / (số đồng vị phóng xạ trong 01 phút của mẫu dương tính - số đồng vị phóng xạ trong 01 phút của mẫu âm tính). Giá trị cutoff của kháng thể kháng GAD được tính là 98% -99,5% giới hạn trên của huyết thanh 100 người bình thường.
1.7.2. Xét nghiệm ELISA
96 giếng trên dĩa ELISA sẽ được gắn chế phẩm não chuột làm giàu GAD ở ELISA trực tiếp hoặc một trong hai kháng thể đơn dòng (Monoclonal antibodies) (mAbs) chuột đặc hiệu GAD sau đó là GAD não chuột ở ELISA capture.
Huyết thanh bệnh nhân và mẫu chứng sẽ được pha loãng 1/100 để phản ứng với GAD trong giếng của dĩa ELISA. Kháng thể kết dính sẽ được phát hiện bởi kháng thể chống lại IgG liên kết alkaline phosphatase người. Kết quả được đọc bằng máy quang phổ ở bước sóng 405nm