Ассоциации индекса массы тела с уровнем свободных жирных кислот у мужчин

Обоснование

Ожирение приобрело характер эпидемии во всем мире и стало серьезной проблемой общественного здравоохранения. Ожидается, что к 2030 г. 51% населения будет страдать ожирением [1]. Согласно данным, в России распространенность избыточной массы тела и ожирения среди взрослого населения уже составляет от 20,5 до 54%. При этом в сибирской популяции распространенность ожирения составляет 35,0% (среди мужчин — 20,7%, среди женщин — 47,0%) [2].

Избыточное потребление пищи, особенно с высоким содержанием жиров и сахаров, считается одним из факторов риска развития ожирения [1]. Предыдущие исследования показали, что потребление омега (ɷ)-6 жирных кислот (ЖК) возросло, тем самым значительно увеличивая соотношение ɷ-6/ɷ-3 ЖК более чем 20:1 [3]. Такое изменение состава полиненасыщенных ЖК (ПНЖК) существенно увеличивает частоту и распространенность избыточной массы тела и ожирения [4]. С увеличением массы тела возрастает размер адипоцитов, те в свою очередь высвобождают свободные жирные кислоты (СЖК) в кровь [5]. Ввиду высокого уровня СЖК активизируются процессы перекисного окисления (ПОЛ), что приводит к избытку активных форм кислорода (АФК) и последующему развитию воспалительного процесса [6]. Вместе с тем повышенные уровни СЖК являются одной из основных причин развития инсулинорезистентности [7]. В последнее время молекулы СЖК рассматриваются не просто как промежуточные продукты метаболизма, но и как важные сигнальные молекулы, воздействующие на специфические ядерные рецепторы [8].

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Целью нашего исследования стало изучение содержания СЖК в плазме крови, а также их ассоциации с массой тела у мужчин.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Место и время проведения исследования

Место проведения. Настоящее исследование было проведено на базе НИИТПМ — филиал ИЦиГ СО РАН, г. Новосибирск.

Время исследования. Включение участников в исследование проводилось в период с марта 2021 по апрель 2022 гг.

Изучаемые популяции (одна или несколько)

Критерии включения: возраст 35–74 лет, наличие информированного согласия, постоянно проживающие на территории г. Новосибирска (не мигранты и не командированные).

Критерии исключения: возраст <35 либо >74 лет, наличие острых респираторных заболеваний.

Способ формирования выборки из изучаемой популяции (или нескольких выборок из нескольких изучаемых популяций)

Выборка для участия в исследовании формировалась случайным репрезентативным методом, сопоставимая по полу и возрасту.

Дизайн исследования

Одноцентровое обсервационное одномоментное одновыборочное (изучалась одна популяция).

Методы

Всем участникам проводились антропометрические измерения в утренние часы, в помещении. Рост и массу тела измеряли с помощью ростомера и электронных весов. Индекс массы тела (ИМТ) определяли по формуле:

ИМТ = Масса тела (кг) / Рост (м²).

Окружность талии измерялась в положении стоя, на середине расстояния между нижним краем грудной клетки и гребнем подвздошной кости по средней подмышечной линии с помощью сантиметровой ленты. При окружности талии у мужчин >94 см диагностировали абдоминальное ожирение (АО) по критериям ВНОК.

Биохимические исследования проводили в Лаборатории клинических биохимических и гормональных исследований терапевтических заболеваний НИИТПМ — филиал ИЦиГ СО РАН. Концентрацию общего холестерина (ОХС), триглицеридов (ТГ) и липопротеинов высокой плотности (ЛВП) определяли энзиматическими методами с использованием наборов «Thermo Fisher Scientific» на биохимическом анализаторе «Konelab Prime 30i» (Thermo Fisher Scientific, Финляндия). Уровни липопротеинов низкой плотности (ЛНП) рассчитаны с использованием формулы Фридвальда.

В плазме крови методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-спектрометрией определяли следующие ЖК: альфа-линоленовая (С 18:3, ɷ-3), эйкозапентаеновая (С 20:5, ɷ-3), докозагексаеновая (С 22:6, ɷ-3), линолевая (С 18:2, ɷ-6), гамма-линоленовая (С 18:3, ɷ-6), дигомо-гамма-линоленовая (С 20:3, ɷ-6), арахидоновая (С 20:4, ɷ-6), докозатетраеновая (С 22:4, ɷ-6), докозапентаеновая (С 22:5, ɷ-6), гексадеценовая (C 16:1, ɷ-9), олеиновая (C 18:1, ɷ-9), мидовая (C 20:3, ɷ-9), нервоновая (C24:1, ɷ-9).

Статистический анализ

Полученные результаты были статистически обработаны с использованием программного пакета SPSS 13.0. Для оценки характера распределения признаков использовался тест Колмогорова-Смирнова. Ввиду ненормального распределения показателей, описательная статистика для непрерывных признаков представлена в виде медианы (Me) и [ 25%; 75%], где 25% — 1-й квартиль; 75% — 3-й квартиль. Для сравнения групп использовался непараметрический критерий для k-независимых групп Kruskal-Wallis. Для попарного сравнения групп использовали непараметрический аналог метода множественного сравнения — критерий Данна. Категориальные переменные представлены в виде % от абсолютного числа (n). Для определения статистической значимости различий качественных признаков применяли критерий Пирсона (χ²). Оптимальный порог отсечения уровней ЖК для идентификации наличия избыточной массы тела или ожирения определяли с помощью ROC-анализа. Ассоциативные связи были изучены с помощью многофакторной логистической регрессионной модели. Результаты представлены как отношение шансов (ОШ) и 95% доверительный интервал (ДИ) для ОШ. Уровень значимости был установлен на уровне р<0,05.

Этическая экспертиза

Локальный этический комитет НИИТПМ филиала ИЦиГ СО РАН одобрил программу «Мониторинг состояния здоровья и распространенности факторов риска терапевтических заболеваний, их прогнозирование и профилактика в Сибири», номер протокола 69 от 29.09.2020 г.

РЕЗУЛЬТАТЫ

В исследование были включены 250 мужчин со средним возрастом 54,8±10,2 года. Отобранные в исследование мужчины были разделены на группы согласно ИМТ: группа 1 (1) — 62 человека с нормальной массой тела (ИМТ≤24,9 кг/м²), группа 2 (2) — 101 человек с избыточной массой тела (ИМТ 25,0–29,9 кг/м²), группа 3 (3) — 87 человек с ожирением (ИМТ≥30,0 кг/м²). Далее мужчин с ожирением (3) разделили на: группа 4 (4) — 62 человека с ожирением 1 степени (ИМТ 30,0–34,9 кг/м²), группа 5 (5) — 19 человек с ожирением 2 степени (ИМТ 35,0–39,9 кг/м²), группа 6 (6) — 6 человек с ожирением 3 степени (ИМТ≥40,0 кг/м²).

В таблице 1 представлены клинико-анамнестическая характеристика и липидный профиль обследованных мужчин в зависимости от наличия и типа ожирения.

В таблице 2 представлено содержание изучаемых СЖК в зависимости от наличия и типа ожирения.

При анализе групп мужчин с нормальной и избыточной массой тела была получена разница для уровня докозатетраеновой кислоты (13,0 [ 11,0; 17,0] против 16,0 [ 12,0; 25,5], p=0,002]. После проведенного однофакторного ROC-анализа был определен оптимальный порог отсечения для уровня докозатетраеновой ЖК крови в 17,5 нмоль/мл (рис. 1), который с чувствительностью 40% и специфичностью 77% свидетельствует о наличии избыточной массы тела (площадь под кривой 0,601±0,041; р=0,017).

При анализе группы мужчин с нормальной массой тела и группы лиц с ожирением 1 степени была получена разница для уровня нервоновой кислоты (48,5 [ 39,0; 54,0] против 41,0 [ 37,5; 48,0], p=0,029]. Уменьшение уровня нервоновой ЖК (рис. 2) ниже 45 нмоль/мл (оптимальный порог отсечения) с чувствительностью 68,9% и специфичностью 56,5% свидетельствует о наличии ожирения 1 степени (площадь под кривой 0,614±0,037; р=0,029).

По проведенному однофакторному ROC-анализу групп мужчин с нормальной массой тела и ожирением 2 степени (рис. 3) был определен оптимальный порог отсечения для: уровня эйкозапентаеновой кислоты в плазме крови в 24,0 нмоль/мл (площадь под кривой 0,768±0,053; р=0,011) с чувствительностью 68% и специфичностью 77%; уровня линолевой кислоты — в 2,24 мкмоль/мл (площадь под кривой 0,673±0,069; р=0,023) с чувствительностью 63% и специфичностью 69%; уровня гамма-линоленовой кислоты — в 38,0 нмоль/мл (площадь под кривой 0,740±0,059; р=0,0004) с чувствительностью 68% и специфичностью 66%; уровня дигомо-гамма-линоленовой кислоты — в 54,0 нмоль/мл (площадь под кривой 0,672±0,065; р=0,012) с чувствительностью 64% и специфичностью 64%; уровня арахидоновой кислоты — в 486,0 нмоль/мл (площадь под кривой 0,679±0,062; р=0,009), с чувствительностью 60% и специфичностью 71%; уровня докозатетраеновой кислоты — в 18,0 нмоль/мл (площадь под кривой 0,698±0,065; р=0,003) с чувствительностью 60% и специфичностью 79%; уровня олеиновой кислоты — в 1,36 мкмоль/мл (площадь под кривой 0,679±0,065; р=0,009) с чувствительностью 60% и специфичностью 77%; уровня мидовой кислоты — в 5,0 нмоль/мл (площадь под кривой 0,639±0,063; р=0,042) с чувствительностью 52% и специфичностью 58% — свидетельствуют о наличии ожирения 2 степени.

Следующим этапом был проведен анализ уровня изучаемых СЖК, ассоциированных с ожирением (ИМТ≥30,0 кг/м²) в модели многофакторного логистического регрессионного анализа (табл. 3).

Результаты регрессионного анализа показали, что ожирение (ИМТ≥30,0 кг/м²) ассоциировано с увеличением уровня эйкозапентаеновой (р=0,045) и гамма-линоленовой кислоты (р=0,015), а также с уменьшением уровня нервоновой кислоты (р=0,027). При включении в Модель возраста сохраняются значимые независимые ассоциации для гамма-линоленовой и нервоновой ЖК.

Обсуждение

Избыточная масса тела и ожирение представляют собой серьезную угрозу общественному здоровью во всем мире [9]. В настоящее время избыточную массу тела или ожирение имеют порядка 2 млрд человек, и эта цифра неуклонно растет примерно на 1% в год [10]. Кроме того, каждое увеличение ИМТ на одну единицу выше нормальной массы тела повышает риск развития сахарного диабета 2 типа (СД2) и сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) [11].

У людей с избыточным количеством жировой ткани наблюдаются повышенные уровни СЖК в крови, что в итоге приводит к нарушениям метаболизма липидов [12], резистентности к инсулину и клеточной дисфункции, которые являются основными факторами в развитии СД2 [13]. Capurso C. et al. показали, что повышение уровня СЖК в висцеральной жировой ткани, прежде всего за счет избыточного липолиза, лежит в основе дисфункции рецепторов инсулина и резистентности к инсулину [14]. Кроме того, Cohen G. et al. обнаружили, что в метаболическом ответе бета-клеток поджелудочной железы на глюкозу высвобождение ɷ-6 ЖК в цитоплазме связано с ПОЛ, тем самым вызывая инсулиновый ответ [15].

Результаты настоящего исследования показывают, что существуют значительные различия в содержании СЖК плазмы крови между мужчинами с нормальной и избыточной массой тела и/или наличием ожирения. В частности, содержание докозатетраеновой кислоты было выше в группе с избыточной массой тела (ИМТ 25–29,9 кг/м²) и с наличием ожирения 2 степени (ИМТ 35,0–39,9 кг/м²) при сравнении с группой, участники которой имели нормальную массу тела (ИМТ≤24 кг/м²). Содержание гамма-линоленовой кислоты было выше в группе мужчин с ожирением (в основном за счет лиц с ИМТ≥35,0 кг/м²), чем в группе мужчин с нормальной массой тела, а также чем в группе с избыточной массой тела (ИМТ 25–29,9 кг/м²). Кроме того, мы обнаружили, что концентрации шести ЖК (С 18:1; С 18:2; С 20:3 ɷ-6; С 20:3 ɷ-9; С 20:4; С 20:5) были значительно выше в группе с ожирением 2 степени, чем в группе с нормальной массой тела, а также чем в группе с избыточной массой тела. При анализе содержания ЖК у мужчин с ИМТ≥35,0 кг/м² (объединив группы 5 и 6 в одну в связи с небольшим количеством участников) значимая разница сохранилась для всех ЖК, кроме линолевой кислоты. Напротив, содержание нервоновой кислоты отмечается выше в группах с ИМТ≤29,9 кг/м², чем у лиц с ожирением. Данные изменения уровня СЖК могут указывать на предрасположенность к развитию осложнений, таких как метаболический синдром и/или резистентность к инсулину.

Мононенасыщенные жирные кислоты (МНЖК) химически классифицируются как ЖК, содержащие одну двойную связь (в отличие от насыщенных ЖК, не имеющих двойных связей, и ПНЖК, содержащих две или более двойных связей) [16]. Одной из наиболее распространенных МНЖК является олеиновая ЖК (С 18:1), которая входит в состав как растительных масел, так и животных жиров [17]. Установлено, что С 18:1 является основным акцептором АФК при моделировании окислительного стресса. Считается, что олеиновая кислота может уменьшать содержание ОХС и атерогенных ЛНП в крови, снижая риск развития ССЗ [18]. Однако в работе Warensjö E. et al. высокое содержание олеиновой кислоты в сыворотке предсказывало как ССЗ, так и общую смертность [19]. Показано, что МНЖК у детей с избыточной массой тела характеризуются значительно более высоким содержанием пальмитоолеиновой и олеиновой ЖК и более высокой активностью фермента стеарил-КоА-десатуразы [18]. В поперечном исследовании Kang M. et al. [20] повышение C18:1 и Δ9-десатуразы у людей с избыточной массой тела объясняется избытком висцерального жира и изменением активности десатуразы ЖК в зависимости от площади висцерального жира. Более того, высокий уровень олеиновой ЖК имеет молекулярное значение — она является предпочтительным субстратом для синтеза ТГ и эфиров холестерина [21]. Вполне вероятно, что полученные нами различия в уровне олеиновой кислоты могут быть связаны с гипертриглицеридемией, т.к. уровень ТГ крови оказался повышенным у лиц с ожирением, особенно в группе мужчин с ИМТ≥35,0 кг/м² — 2,35 ммоль/л, что не противоречит литературным данным [18][21].

Гамма-линоленовая кислота представляет собой ɷ-6 ПНЖК, цепь которой состоит из 18 атомов углерода. Содержится в маслах из растительных семян, и обычно ее применяют в составе пищевых добавок . Образуется из пищевой линолевой кислоты под действием десатураз и элонгаз [17]. Однако биологически важными ɷ-6 ПНЖК принято считать дигомо-гамма-линоленовую и арахидоновую ЖК, которые, в свою очередь, синтезируются из гамма-линоленовой кислоты [22]. Поэтому в литературе данные о влиянии гамма-линоленовой ЖК на сердечно-сосудистые события или показатели метаболического синдрома практически отсутствуют [23]. Тем не менее несколько обзоров и метаанализов поставили под сомнение в эффективности добавок, обогащенных гамма-линоленовой кислотой, особенно в контексте атопического дерматита и ревматоидного артрита [22][24]. В настоящем исследовании уровни изучаемых ɷ-6 ПНЖК были выше в группе с ожирением 2 степени, чем в группе с нормальной или с избыточной массой тела. Более того, уровни гамма-линоленовой ЖК были значимо выше у лиц с ожирением, чей ИМТ составлял ≥30,0 кг/м², что довольно ожидаемо, поскольку линолевая кислота является предшественником для синтеза ω-6 ПНЖК. Наши данные согласуются с исследованием Pickens C.A. et al., где большинство ω-6 ПНЖК были повышены как у участников с избыточной массой тела, так и у пациентов с ожирением [25]. А Liu L. et al. определили потенциальные биомаркеры-индикаторы СЖК, в том числе линолевую кислоту, в диагностике изолированной гипергликемии и СД2 [26]. Вместе с тем спор о том, являются ли эффекты ω-6 ПНЖК про- или противовоспалительными, пока что сохраняется [17], поэтому необходимо их дальнейшее изучение.

Эйкозапентаеновая кислота представляет собой ɷ-3 незаменимую ПНЖК (С20:5). В организм человека поступает с жирной рыбой, пищевыми морскими водорослями или в качестве добавок [17]. Биосинтезируется из основного предшественника α-линоленовой кислоты (C 18:3 ɷ-3) [27]. Известно, что эйкозапентаеновая ЖК благотворно влияет на множественные процессы, включая эндотелиальную дисфункцию, окислительный стресс, облегчение атерогенной дислипопротеинемии, увеличение синтеза эйкозаноидов и др. [28]. Несмотря на это, в нескольких исследованиях с изучением содержания ɷ-3 С 20:5 обнаружены противоречивые результаты. Ранее, в популяционном исследовании, проведенном в Канаде, было показано, что ɷ-3 ПНЖК в составе фосфолипидов плазмы положительно коррелируют с окружностью талии [29]. В исследовании Alsharari Z.D. et al. существовала пограничная значимая разница по признаку пола в ассоциациях между эйкозапентаеновой ЖК и АО, а также эйкозапентаеновая ЖК была взаимосвязана с окружностью талии и ожирением у женщин. Однако уровень другой ɷ-3 ПНЖК, докозагексаеновой, был обратно пропорционален распространенности АО [30]. Sikorska-Wiśniewska M. et al. были обнаружены сильные ассоциации между ɷ-3 эйкозапентаеновой ЖК и жировой массой у пациентов, находящихся на диализе. Авторы пришли к заключению, что увеличение ɷ-3 ПНЖК может способствовать улучшению прогноза пациентов с ожирением [31]. В настоящем исследовании уровни эйкозапентаеновой кислоты были значительно выше в группе с ожирением 2 степени, чей ИМТ составлял ≥35,0 кг/м², чем в группе с нормальной или с избыточной массой тела. Кроме того, в группе с ожирением 2 степени отмечается наибольший уровень глюкозы крови — 7,6 ммоль/л. Вероятно, вследствие повышенного уровня глюкозы в крови увеличивается высвобождение СЖК из увеличенных адипоцитов, в том числе и С 20:5 [32]. Кроме того, нами не учитывалось количество потребления ɷ-3 ПНЖК, поступаемых с пищей. Таким образом, невозможно установить, обусловлены ли наблюдаемые различия в профиле ɷ-3 ПНЖК пищевыми привычками и/или ограничениями, или другими факторами. Поэтому наши выводы нуждаются в дальнейшем подтверждении в более крупном исследовании с учетом различных ковариат питания (например, потребление рыбы), чтобы включить эти данные в модель.

Нервоновая кислота представляет собой еще одну омега-9 МНЖК с очень длинной цепью (C 24:1). Содержится в маслах семян рапса и горчицы [33]. Наиболее известная своей ролью в нервной системе, является промежуточным звеном в биосинтезе миелина и одной из основных ЖК в сфинголипидах мозга [34]. Вместе с тем изучается ее связь с маркерами воспаления, ССЗ, а также со смертностью от всех причин [35]. Oda E. et al. сообщили, что нервоновая кислота отрицательно коррелирует с факторами сердечно-сосудистого риска и может оказывать профилактическое действие при метаболических нарушениях [36]. В исследовании Fox T.E. et al. было обнаружено снижение уровня нервоновой кислоты при СД 1 типа и при ожирении [37]. При изучении пациентов с метаболическим синдромом было показано, что содержание С 24:1 в липидах сыворотки ниже у лиц с метаболическим синдромом по сравнению с субъектами без метаболического синдрома [38]. Кроме того, нервоновая кислота плазмы крови значительно ниже у тучных людей по сравнению с худыми, и обратно коррелирует с ИМТ [25]. В нашем исследовании были обнаружены более низкие уровни нервоновой кислоты у мужчин с ИМТ≥30,0 кг/м², чем у мужчин с нормальной или избыточной массой тела. Вероятно, с увеличением массы жировой ткани нарушается регуляция экспрессии элонгазы-6 и дельта-9 десатуразы ЖК (ферменты, ответственные за синтез МНЖК [39]), что объясняет снижение уровня нервоновой ЖК.

Результаты многофакторного анализа показывают, что ожирение ассоциировано с повышением уровня ПНЖК, С 18:3 (ɷ-6) и С 20:5 (ɷ-3), и снижением уровня МНЖК, C 24:1 (ɷ-9). Дальнейшие исследования позволят понять, являются ли повышенный уровень гамма-линоленовой и эйкозапентаеновой, а также снижение уровня нервоновой ЖК причинным фактором или же лишь второстепенным звеном в патогенезе метаболических нарушений, связанных с ожирением.

Ограничения исследования

Исследование имеет ограничение в связи с изучением небольшой выборки мужчин (250 человек), и нет сравнения с группой женщин того же возраста. В настоящем исследовании не учитывалось количество потребления ɷ-3 и ɷ-6 ПНЖК, поступаемых с пищей.

Направления дальнейших исследований

Данное исследование было пилотным, и его результаты свидетельствуют о том, что изучение свободных жирных кислот плазмы крови является перспективным направлением в раскрытии механизмов формирования у пациентов ожирения. Наиболее значимые результаты могут быть получены при проведении исследования в более крупном формате (добавить количество участников в группы 5 и 6). Планируется учет различных ковариат питания (например, потребление рыбы). Кроме того, запланировано включить группу женщин, изучить их гормональный статус, что позволит определить, являются ли данные изменения в уровне жирных кислот причинным или все же второстепенным звеном в патогенезе ожирения.

Заключение

Уровни СЖК плазмы крови у мужчин с нормальной массой тела значительно отличаются от уровней СЖК у лиц с избыточной массой тела или ожирением. В настоящем исследовании мы обнаружили, что концентрации олеиновой (С 18:1), гамма-линоленовой (С 18:3), мидовой (С 20:3, ɷ-9), дигомо-гамма-линоленовой (С 20:3, ɷ-6), арахидоновой (С 20:4), докозатетраеновой (С 22:4) и эйкозапентаеновой (С 20:5) ЖК были значительно выше в группе с ожирением 2 степени, чем в группе с нормальной массой тела. Кроме того, мы определили, что увеличение уровня ПНЖК, гамма-линоленовой (С 18:3, ɷ-6) и эйкозапентаеновой (С 20:5, ɷ-3), и снижение уровня МНЖК, нервоновой (C 24:1, ɷ-9), ассоциированы с ожирением независимо от возраста мужчин. Таким образом, выявление изменений уровня СЖК может стать полезным для диагностики пациентов в качестве ранних факторов, влияющих на развитие метаболического синдрома.

Дополнительная информация

Источники финансирования. Работа проведена в рамках бюджетной темы по Государственному заданию № FWNR-2024-0004.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с содержанием настоящей статьи.

Участие авторов. Шрамко В.С. — получение и анализ данных, интерпретация результатов, написание статьи, одобрение финальной версии рукописи, согласие нести ответственность за все аспекты работы, подразумевающую надлежащее изучение и решение вопросов, связанных с точностью или добросовестностью любой части работы; Каштанова Е.В. — внесение в рукопись важной правки с целью повышения научной ценности статьи, согласие нести ответственность за все аспекты работы, подразумевающую надлежащее изучение и решение вопросов, связанных с точностью или добросовестностью любой части работы; Щербакова Л.В. — внесение в рукопись существенных правок с целью повышения научной ценности статьи, одобрение финальной версии рукописи, согласие нести ответственность за все аспекты работы, подразумевающую надлежащее изучение и решение вопросов, связанных с точностью или добросовестностью любой части работы; Полонская Я.В. — одобрение финальной версии рукописи, согласие нести ответственность за все аспекты работы, подразумевающую надлежащее изучение и решение вопросов, связанных с точностью или добросовестностью любой части работы; Стахнёва Е.М. — одобрение финальной версии рукописи, согласие нести ответственность за все аспекты работы, подразумевающую надлежащее изучение и решение вопросов, связанных с точностью или добросовестностью любой части работы; Рагино Ю.И. — дизайн исследования, внесение в рукопись существенных правок с целью повышения научной ценности статьи, одобрение финальной версии рукописи, согласие нести ответственность за все аспекты работы, подразумевающую надлежащее изучение и решение вопросов, связанных с точностью или добросовестностью любой части работы.