ometendoОжирение и метаболизмObesity and metabolism2071-87132306-5524Endocrinology Research Centre10.14341/omet13212ometendo-13212Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL STUDIESМетаболиты микробиоты кишечника и параметры инсулинорезистентности как потенциальные индикаторы развития и прогрессирования артериальной гипертензииGut microbiota metabolites and insulin resistance parameters as potential indicators of the development and progression of arterial hypertensionhttps://orcid.org/0000-0001-6251-4179ПетелинаТ. И.PetelinaT. I.

Петелина Татьяна Ивановна, д.м.н

Researcher ID: I-8913-2017

Scopus Author ID: 6507194861

625026, ул. Мельникайте, д. 111, Тюмень; Томск

Tatiana I. Petelina, MD

Researcher ID: I-8913-2017

Scopus Author ID: 6507194861

111 Melnikaite street, 625026 Tyumen; Tomsk

petelina@infarkta.nethttps://orcid.org/0000-0002-2134-4107АвдееваК. С.AvdeevaK. S.

Авдеева Ксения Сергеевна, к.м.н.

Researcher ID: J-1751-2017

Scopus Author ID: 57210713674

Томск

Ksenia S. Avdeeva

Researcher ID: J-1751-2017

Scopus Author ID: 57210713674

Tomsk

AvdeevaKS@infarkta.nethttps://orcid.org/0000-0002-0627-1907ВалееваЛ. Л.ValeevaL. L.

Валеева Лиана Леонидовна, м.н.с.

Томск

Liana L. Valeeva

Tomsk

ValeevaLL@infarkta.nethttps://orcid.org/0009-0001-4898-6089ГорбачевскийА. В.GorbachevskiiA. V.

Горбачевский Александр Владимирович, м.н.с.

Томск

Alexandr V. Gorbachevskii

Tomsk

GorbachevskijAV@infarkta.nethttps://orcid.org/0000-0002-0587-0991КапустинаА. А.KapustinaA. A.

Капустина Анастасия Андреевна, м.н.с. 

Томск

Anastasia A. Kapustina

Tomsk

anastasiakap2001@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3620-0659ГапонЛ. И.GaponL. I.

Гапон Людмила Ивановна, д.м.н., профессор

Researcher ID: S-6520-2016

Scopus Author ID: 7003891206

Томск

Liudmila I. Gapon, MD, PhD, Professor

Researcher ID: S-6520-2016

Scopus Author ID: 7003891206

Tomsk

gapon@infarkta.netТюменский кардиологический научный центр, Томский национальный исследовательский медицинский центр РАНРоссияTyumen Cardiology Research Center, Tomsk National Research Medical Center, Russian Academy of SciencesRussian Federation202509122025223145155Copyright © Петелина Т.И., Авдеева К.С., Валеева Л.Л., Горбачевский А.В., Капустина А.А., Гапон Л.И., 20252025Петелина Т.И., Авдеева К.С., Валеева Л.Л., Горбачевский А.В., Капустина А.А., Гапон Л.И.Petelina T.I., Avdeeva K.S., Valeeva L.L., Gorbachevskii A.V., Kapustina A.A., Gapon L.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.omet-endojournals.ru/jour/article/view/13212Обоснование

Обоснование. Стабильный ежегодный прирост публикаций в области изучения микробиоты кишечника (МК) и резистентности к инсулину свидетельствует о растущем признании важности этой проблемы исследований.

Цель

Цель. Исследовать особенности и взаимосвязь метаболитов МК и параметров инсулинорезистентности (ИР) у пациентов с артериальной гипертензией (АГ) и определить их роль в качестве индикаторов развития и прогрессирования АГ.

Материалы и методы

Материалы и методы. В сравнительное исследование вошли пациенты с АГ I–II стадии, в возрасте от 25 до 65 лет, получающие базовую антигипертензивную терапию. Всем пациентам проводилось исследование биообразцов крови и кала. Исследовали параметры МК: уровень триметиламина (ТМА), триметиламина-N-оксида (ТМАО), эндотоксина, короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК) — уксусная — С2, пропионовая — С3, масляная — С4; биохимические параметры — липидный профиль, глюкозу натощак, концентрацию вч-С-реактивного белка (вч-СРБ), уровень интерлейкина (ИЛ) 1β, 6, 8, С-пептид, индекс триглицериды — глюкоза (TyG). Проводились суточное мониторирование артериального давления (АД) на аппарате BPLaB (Россия), и сфигмография на аппарате Vasera VS-1000 Series (Япония), оценивали показатель СРПВ — скорость распространения пульсовой волны. Статистический анализ проводился с использованием программ IBM SPSS Statistics 21.

Результаты

Результаты. Включен 161 пациент, сформированы 3 группы: 1-я группа (контрольная) — лица без АГ (n=45), 2-я группа — пациенты с АГ 1-3 степенью (n=53); 3-я группа — пациенты с АГ 1-3 степенью и абдоминальным ожирением (АО) (n=63), сопоставимых по возрасту, полу, проводимой терапии. Пациенты в 3-й группе значимо отличались от пациентов 1-й и 2-й групп по параметрам ИМТ, ОТ, ОБ и от 1-й группы значениями офисного САД, ДАД (p < 0,001) и СРПВ (р=0,015). Уровень ТМАО, эндотоксина был значимо выше в 3-й группе пациентов по сравнению с 1-й группой. Суммарное содержание монокарбоновых кислот было выше во 2-й и 3-й группах по сравнению с 1-й группой (p < 0,002, p < 0,004). В группах с АГ зарегистрировано значимое превышение уровня ОХС, ХСЛПНП, а в 3-й зарегистрирован максимальный уровень ТГ (p=0,001), TyG, ИЛ-1β и вч-СРБ (p=0,001). Методом логистической регрессии выделена зависимость СРПВ от КЦЖКС2, TyG и САД от TyG в 3-й группе пациентов.

Заключение

Заключение. Сопряженность связи метаболитов МК и индекса TyG с параметрами СРПВ и АД может подтверждать роль биомаркеров в качестве индикаторов развития и прогрессирования АГ. Внедрение в клиническую практику этих диагностических методов будет способствовать осуществлению ранних профилактических и терапевтических стратегий вмешательства в течение АГ.

BACKGROUND

BACKGROUND: The steady annual increase in publications in the field of gut microbiota (GM) and insulin resistance indicates a growing recognition of the importance of this research topic.

AIM

AIM: To study the characteristics and relationships of GM metabolites and insulin resistance (IR) parameters in patients with arterial hypertension (AH) and to determine their role as indicators of AH progression.

MATERIALS AND METHODS

MATERIALS AND METHODS: The comparative study included patients with stage II AGI, aged 25 to 65 years, receiving basic antihypertensive therapy. Patients in the study groups underwent laboratory testing of a biospecimen of blood and feces at the time of hospitalization. Analysis of gut microbiota parameters: the level of TMA, TMAO, short-chain fatty acids (SCFA), endotoxin; biochemical parameters by the lipid profile, fasting glucose, c-peptide, the concentration of C-reactive protein, gomocistein were determined; 24-hour blood pressure (BP) monitoring was performed by BPLaB device, Russia; study of the elastic properties of the vascular wall by sphygmography using the Vasera VS-1000 Series, PWV — pulse wave velocity (PWV). Statistical analysis was carried out using the IBM SPSS Statistics 21 application package.

RESULTS

RESULTS: The study included 161 patients who met the inclusion criteria, from which 3 main groups were formed: group 1 — persons without AH (n=45); group 2 — patients with stage I-III AH (n=53); group 3 — patients with stage I-III AH and abdominal obesity (AO) (n=63), matched by age, gender and therapy. Patients in group 3 differed significantly from patients in groups 1 and 2 in terms of BMI, WC, OB, and from group 1 in the values of office SBP, DBP (p < 0.001) and pulse wave velocity (PWV) (p=0.015). The levels of TMAO and endotoxin were also significantly higher in the 3rd group of patients compared to the 1st group. The total content of monocarboxylic acids: C2 — acetic acid, C3 — propionic acid, C4 — butyric acid is significantly higher in the 2nd and 3rd groups compared to the 1st group (p < 0.002, p < 0.004, respectively to the groups). In the groups with AH, the target level of TC and LDL-C indicators was significantly exceeded, and in the group of AH with AO — the maximum level of TG p=0.001, TyG index, interleukin 1β and hs-CRP (p=0.001). The dependence of PWV on SCLC2 and TyG C2 and SBP on TyG in the 3rd groups of patients was determined using the logistic regression method.

CONCLUSION

CONCLUSION: The close relationship between the TyG index and UA metabolites with PWV and SPB parameters may confirm the complex role of these factors in the development and progression of AH, especially in the presence of AO. The introduction of these diagnostic methods into clinical practice will facilitate the implementation of early preventive and therapeutic intervention strategies.

метаболиты микробиоты кишечникаиндекс триглицериды — глюкозаартериальная гипертензияабдоминальное ожирениеgut microbiota metabolitesTyG indexarterial hypertensionabdominal obesityРабота выполнена по инициативе авторов без привлечения финансирования.ReferencesSun S, Lulla A, Winglee K, Wu MC, Jacobs DR, Shikany DM. Gut Microbiota Composition and Blood Pressure. Hypertension. 2019;73(5):998-1006. doi: https://doi.org/10.1161/HYPERTENSIONAHA.118.12109Sun S, Lulla A, Winglee K, Wu MC, Jacobs DR, Shikany DM. Gut Microbiota Composition and Blood Pressure. Hypertension. 2019;73(5):998-1006. doi: https://doi.org/10.1161/HYPERTENSIONAHA.118.12109Ge Y, Wang J, Wu L, Wu J. Gut microbiota: a potential new regulator of hypertension. Front Cardiovasc Med. 2024;11:1333005. doi: https://doi.org/10.3389/fcvm.2024.1333005Ge Y, Wang J, Wu L, Wu J. Gut microbiota: a potential new regulator of hypertension. Front Cardiovasc Med. 2024;11:1333005. doi: https://doi.org/10.3389/fcvm.2024.1333005Kim S, Goel R, Kumar F. Imbalance of gut microbiome and intestinal epithelial barrier dysfunction in patients with high blood pressure. Clin Sci (Lond). 2018;132 (6):701-18. doi: https://doi.org/10.1042/CS20180087Kim S, Goel R, Kumar F. Imbalance of gut microbiome and intestinal epithelial barrier dysfunction in patients with high blood pressure. Clin Sci (Lond). 2018;132 (6):701-18. doi: https://doi.org/10.1042/CS20180087O’Donnell JA, Zheng T, Meric G, Marques FZ. The gut microbiome and hypertension. Nat Rev Nephrol. 2023;19(3):153-167. doi: https://doi.org/10.1038/s41581-022-00654-0O’Donnell JA, Zheng T, Meric G, Marques FZ. The gut microbiome and hypertension. Nat Rev Nephrol. 2023;19(3):153-167. doi: https://doi.org/10.1038/s41581-022-00654-0Jang HR, Lee HY. Mechanisms linking gut microbial metabolites to insulin resistance. World J Diabetes. 2021;12(6):730-744. doi: https://doi.org/10.4239/wjd.v12.i6.730.Jang HR, Lee HY. Mechanisms linking gut microbial metabolites to insulin resistance. World J Diabetes. 2021;12(6):730-744. doi: https://doi.org/10.4239/wjd.v12.i6.730.Würtz P, Mäkinen V-P, Soininen P, Kangas AJ, Tukiainen T, et al. Metabolic signatures of insulin resistance in 7,098 young adults. Diabetes. 2012;61:1372–1380. doi: https://doi.org/10.2337/db11-1355Würtz P, Mäkinen V-P, Soininen P, Kangas AJ, Tukiainen T, et al. Metabolic signatures of insulin resistance in 7,098 young adults. Diabetes. 2012;61:1372–1380. doi: https://doi.org/10.2337/db11-1355Seldin MM, Meng Y, Qi H, Zhu W, Wang Z, Hazen SL, Lusis AJ, Shih DM. Trimethylamine N-Oxide Promotes Vascular Inflammation Through Signaling of Mitogen-Activated Protein Kinase and Nuclear Factor-κB. J Am Heart Assoc. 2016;5(2):e002767. doi: https://doi.org/10.1161/JAHA.115.002767Seldin MM, Meng Y, Qi H, Zhu W, Wang Z, Hazen SL, Lusis AJ, Shih DM. Trimethylamine N-Oxide Promotes Vascular Inflammation Through Signaling of Mitogen-Activated Protein Kinase and Nuclear Factor-κB. J Am Heart Assoc. 2016;5(2):e002767. doi: https://doi.org/10.1161/JAHA.115.002767Zhu W, Gregory JC, Org E, Buffa JA, Gupta N, et al. Gut Microbial Metabolite TMAO Enhances Platelet Hyperreactivity and Thrombosis Risk. Cell. 2016;165(1):111-124. doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.02.011Zhu W, Gregory JC, Org E, Buffa JA, Gupta N, et al. Gut Microbial Metabolite TMAO Enhances Platelet Hyperreactivity and Thrombosis Risk. Cell. 2016;165(1):111-124. doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.02.011Wang PX, Deng XR, Zhang CH, Yuan HJ. Gut microbiota and metabolic syndrome. Chin Med J (Engl). 2020;133(7):808-816. doi: https://doi.org/10.1097/CM9.0000000000000696Wang PX, Deng XR, Zhang CH, Yuan HJ. Gut microbiota and metabolic syndrome. Chin Med J (Engl). 2020;133(7):808-816. doi: https://doi.org/10.1097/CM9.0000000000000696Yan Y, Wang D, Sun Y, Ma Q, Wang K, Liao Y, et al. Triglyceride-glucose index trajectory and arterial stiffness: results from Hanzhong Adolescent Hypertension Cohort Study. Cardiovasc Diabetol. 2022;21(1):33. doi: https://doi.org/10.1186/s12933-022-01453-4Yan Y, Wang D, Sun Y, Ma Q, Wang K, Liao Y, et al. Triglyceride-glucose index trajectory and arterial stiffness: results from Hanzhong Adolescent Hypertension Cohort Study. Cardiovasc Diabetol. 2022;21(1):33. doi: https://doi.org/10.1186/s12933-022-01453-4Lee SB, Ahn CW, Lee BK, Kang S, Nam JS, et al. Association between triglyceride glucose index and arterial stiffness in Korean adults. Cardiovasc Diabetol. 2018;17(1):41. doi: https://doi.org/10.1186/s12933-018-0692-1Lee SB, Ahn CW, Lee BK, Kang S, Nam JS, et al. Association between triglyceride glucose index and arterial stiffness in Korean adults. Cardiovasc Diabetol. 2018;17(1):41. doi: https://doi.org/10.1186/s12933-018-0692-1Драпкина О.М., КабуроваА.Н. Состав и метаболиты кишечной микробиоты как новые детерминанты развития сердечнососудистой патологии // Рациональная фармакотерапия в кардиологии. — 2020. — Т. 16. — № 2. — С. 277-285. doi: https://doi.org/10.20996/1819-6446-2020-04-02Drapkina OM, Kaburova AN. Composition and metabolites of intestinal microbiota as new determinants of the development of cardiovascular pathology. Rational pharmacotherapy in cardiology. 2020;16(2):277-285 (in Russ)]. doi: https://doi.org/10.20996/1819-6446-2020-04-02Yang Z, Wang Q, Liu Y, Wang L, Ge Z, Li Z, Feng S, Wu C. Gut microbiota and hypertension: association, mechanisms and treatment. Clin Exp Hypertens. 2023;45(1):2195135. doi: https://doi.org/10.1080/10641963.2023.2195135Yang Z, Wang Q, Liu Y, Wang L, Ge Z, Li Z, Feng S, Wu C. Gut microbiota and hypertension: association, mechanisms and treatment. Clin Exp Hypertens. 2023;45(1):2195135. doi: https://doi.org/10.1080/10641963.2023.2195135Jang HR, Lee HY. Mechanisms linking gut microbial metabolites to insulin resistance. World J Diabetes. 2021;12(6):730-744. doi: https://doi.org/10.4239/wjd.v12.i6.730Jang HR, Lee HY. Mechanisms linking gut microbial metabolites to insulin resistance. World J Diabetes. 2021;12(6):730-744. doi: https://doi.org/10.4239/wjd.v12.i6.730Petersen MC, Shulman GI. Mechanisms of Insulin Action and Insulin Resistance. Physiol Rev. 2018;98(4):2133-2223. doi: https://doi.org/10.1152/physrev.00063.2017Petersen MC, Shulman GI. Mechanisms of Insulin Action and Insulin Resistance. Physiol Rev. 2018;98(4):2133-2223. doi: https://doi.org/10.1152/physrev.00063.2017Weisberg SP, Hunter D, Huber R, Lemieux J, Slaymaker S, et al. CCR2 modulates inflammatory and metabolic effects of high-fat feeding. J Clin Invest. 2006;116:115–124. doi: https://doi.org/10.1172/JCI24335Weisberg SP, Hunter D, Huber R, Lemieux J, Slaymaker S, et al. CCR2 modulates inflammatory and metabolic effects of high-fat feeding. J Clin Invest. 2006;116:115–124. doi: https://doi.org/10.1172/JCI24335Würtz P, Mäkinen V-P, Soininen P, Kangas AJ, Tukiainen T, et al. Metabolic signatures of insulin resistance in 7,098 young adults. Diabetes. 2012;61:1372–1380. doi: https://doi.org/10.2337/db11-1355Würtz P, Mäkinen V-P, Soininen P, Kangas AJ, Tukiainen T, et al. Metabolic signatures of insulin resistance in 7,098 young adults. Diabetes. 2012;61:1372–1380. doi: https://doi.org/10.2337/db11-1355Nagarajan A, Petersen MC, Nasiri AR, Butrico G, Fung A, et al. MARCH1 regulates insulin sensitivity by controlling cell surface insulin receptor levels. Nat Commun. 2016;7:12639. doi: https://doi.org/10.1038/ncomms12639Nagarajan A, Petersen MC, Nasiri AR, Butrico G, Fung A, et al. MARCH1 regulates insulin sensitivity by controlling cell surface insulin receptor levels. Nat Commun. 2016;7:12639. doi: https://doi.org/10.1038/ncomms12639Onuma H, Osawa H, Yamada K, Ogura T, Tanabe F, Granner DK, Makino H. Identification of the insulin-regulated interaction of phosphodiesterase 3B with 14-3-3 β protein. Diabetes. 2002;51:3362–3367. doi: https://doi.org/10.2337/diabetes.51.12.3362Onuma H, Osawa H, Yamada K, Ogura T, Tanabe F, Granner DK, Makino H. Identification of the insulin-regulated interaction of phosphodiesterase 3B with 14-3-3 β protein. Diabetes. 2002;51:3362–3367. doi: https://doi.org/10.2337/diabetes.51.12.3362Samuel VT, Liu Z-X, Qu X, Elder BD, Bilz S, Befroy D, Romanelli AJ, Shulman GI. Mechanism of hepatic insulin resistance in nonalcoholic fatty liver disease. J Biol Chem. 2004;279:32345–32353. doi: https://doi.org/10.1074/jbc.M313478200Samuel VT, Liu Z-X, Qu X, Elder BD, Bilz S, Befroy D, Romanelli AJ, Shulman GI. Mechanism of hepatic insulin resistance in nonalcoholic fatty liver disease. J Biol Chem. 2004;279:32345–32353. doi: https://doi.org/10.1074/jbc.M313478200Lambert JE, Ramos-Roman MA, Browning JD, Parks EJ. Increased de novo lipogenesis is a distinct characteristic of individuals with nonalcoholic fatty liver disease. Gastroenterology. 2014;146:726–735. doi: https://doi.org/10.1053/j.gastro.2013.11.049Lambert JE, Ramos-Roman MA, Browning JD, Parks EJ. Increased de novo lipogenesis is a distinct characteristic of individuals with nonalcoholic fatty liver disease. Gastroenterology. 2014;146:726–735. doi: https://doi.org/10.1053/j.gastro.2013.11.049Le Marchand-Brustel Y, Grémeaux T, Ballotti R, Van Obberghen E. Insulin receptor tyrosine kinase is defective in skeletal muscle of insulin-resistant obese mice. Nature. 1985;315:676–679. doi: https://doi.org/10.1038/315676a0Le Marchand-Brustel Y, Grémeaux T, Ballotti R, Van Obberghen E. Insulin receptor tyrosine kinase is defective in skeletal muscle of insulin-resistant obese mice. Nature. 1985;315:676–679. doi: https://doi.org/10.1038/315676a0Koves TR, Ussher JR, Noland RC, Slentz D, Mosedale M, et al. Mitochondrial overload and incomplete fatty acid oxidation contribute to skeletal muscle insulin resistance. Cell Metab. 2008;7:45–56. doi: https://doi.org/10.1016/j.cmet.2007.10.013Koves TR, Ussher JR, Noland RC, Slentz D, Mosedale M, et al. Mitochondrial overload and incomplete fatty acid oxidation contribute to skeletal muscle insulin resistance. Cell Metab. 2008;7:45–56. doi: https://doi.org/10.1016/j.cmet.2007.10.013Jaworski K, Sarkadi-Nagy E, Duncan RE, Ahmadian M, Sul HS. Regulation of triglyceride metabolism. IV. Hormonal regulation of lipolysis in adipose tissue. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2007;293:G1–G4Jaworski K, Sarkadi-Nagy E, Duncan RE, Ahmadian M, Sul HS. Regulation of triglyceride metabolism. IV. Hormonal regulation of lipolysis in adipose tissue. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2007;293:G1–G4Holt LJ, Brandon AE, Small L, Suryana E, Preston E, et al. Ablation of Grb10 Specifically in Muscle Impacts Muscle Size and Glucose Metabolism in Mice. Endocrinology. 2018;159:1339–1351. doi: https://doi.org/10.1210/en.2017-00851Holt LJ, Brandon AE, Small L, Suryana E, Preston E, et al. Ablation of Grb10 Specifically in Muscle Impacts Muscle Size and Glucose Metabolism in Mice. Endocrinology. 2018;159:1339–1351. doi: https://doi.org/10.1210/en.2017-00851Holland WL, Summers SA. Sphingolipids, insulin resistance, and metabolic disease: new insights from in vivo manipulation of sphingolipid metabolism. Endocr Rev. 2008;29:381–402. doi: https://doi.org/10.1210/er.2007-0025Holland WL, Summers SA. Sphingolipids, insulin resistance, and metabolic disease: new insights from in vivo manipulation of sphingolipid metabolism. Endocr Rev. 2008;29:381–402. doi: https://doi.org/10.1210/er.2007-0025Wu S, Xu L, Wu M, Chen S, Wang Y, Tian Y. Association between triglyceride-glucose index and risk of arterial stiffness: a cohort study. Cardiovasc Diabetol. 2021;20(1):146. doi: https://doi.org/10.1186/s12933-021-01342-2Wu S, Xu L, Wu M, Chen S, Wang Y, Tian Y. Association between triglyceride-glucose index and risk of arterial stiffness: a cohort study. Cardiovasc Diabetol. 2021;20(1):146. doi: https://doi.org/10.1186/s12933-021-01342-2

The authors declare that there are no conflicts of interest present.