Ассоциации уровней адипоцитокинов и метаболических гормонов у молодых людей 25-44 лет с сахарным диабетом 2 типа и абдоминальным ожирением

ОБОСНОВАНИЕ

Ожирение является частым сопутствующим состоянием сахарного диабета 2 типа (СД2) [1] и рассматривается как один из основных факторов риска развития данного заболевания. Показано, что увеличение концентрации липидов в цитоплазме адипоцитов, миоцитов и гепатоцитов, сопутствующее ожирению, связано с развитием резистентности к инсулину в периферических тканях [2][3]. Резистентность к инсулину и гиперинсулинемия часто связаны с кардиоренальным метаболическим синдромом, который включает в себя совокупность сердечных, почечных и метаболических нарушений, способствующих ранним стадиям сердечно-сосудистых и почечных заболеваний [4][5].

Выяснение механизмов, связывающих ожирение с развитием резистентности к инсулину, нарушением толерантности к глюкозе и СД2, в настоящее время является важной задачей. Повышенный риск развития СД2 у лиц с ожирением можно частично объяснить изменениями состава и функции жировой ткани, что приводит к изменению экспрессии и секреции адипокинов [6]. Помимо того, что жировая ткань является местом депонирования энергии, она также является важным эндокринным органом, секретирующим многочисленные вещества с биологической активностью, включая адипоцитокины [7][8]. Исследования показывают, что нарушение секреции адипокинов может способствовать развитию периферической инсулинорезистентности и/или нарушению выработки и действия инсулина [9]. Хотя патофизиологические взаимосвязи между ожирением и СД2 до конца не выяснены, адипоцитокины могут играть важную роль в этом взаимодействии [1][9][10].

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Целью настоящего исследования было оценить концентрации отдельных адипоцитокинов и метаболических гормонов у пациентов с СД2 и без диабета в зависимости от наличия/отсутствия абдоминального ожирения.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Место и время проведения исследования

Место проведения. Исследование проведено на базе НИИТМП — филиале ИЦиГ СО РАН.

Время исследования. Популяционная выборка формировалась в период 2013–2017 гг.

Изучаемые популяции (одна или несколько)

Обследована одна популяция.

Критерии включения: возраст 25–44 лет, сахарный диабет 2 типа.

Критерии исключения: инсулинозависимый диабет (1 типа), гестационный сахарный диабет, возраст старше 44 лет.

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

Основная выборка (с сахарным диабетом 2 типа) формировалась путем сплошного включения наблюдений. Выборка сравнения (без сахарного диабета 2 типа), сопоставимая по полу и возрасту, формировалась случайным образом.

Дизайн исследования

Одноцентровое обсервационное поперечное исследование.

Описание медицинского вмешательства (для интервенционных исследований)

Социально-демографическая информация, история хронических заболеваний и употребления медикаментов были собраны путем личного интервью. Антропометрические оценки (рост, масса тела, артериальное давление и окружность талии) были выполнены обученным персоналом исследования с использованием стандартизированных процедур. Рост измеряли с помощью калиброванного настенного ростомера. Вес измеряли с использованием калиброванных цифровых весов. Окружность талии измеряли в средней точке между нижним краем ребра и гребнем подвздошной кости. Артериальное давление измеряли после отдыха в течение не менее 10 минут в положении сидя; было выполнено 2 измерения с интервалами в 3 минуты между измерениями, и среднее значение этих 2 измерений использовалось в последующих анализах. Всем пациентам проводился опрос по анкете эндокринолога, в которой один из вопросов был связан с наличием/отсутствием сахарного диабета.

У всех пациентов кровь для биохимического исследования брали утром натощак из локтевой вены не ранее, чем через 12 часов после последнего приема пищи. Сыворотку отделяли центрифугированием (1000 об. 15 мин.), аликвотировали (чтобы избежать цикла оттаивания/замораживания) и хранили при температуре -70°C до проведения исследования.

Методы

В сыворотке крови определяли содержание общего холестерина (ХС), триглицеридов, ХС липопротеинов высокой плотности и глюкозы энзиматическим методом с использованием набор реагентов Thermo Fisher Scientific (Финляндия) на биохимическом анализаторе Konelab Prime 30i (Финляндия). Вычисление значений концентрации ХС-ЛНП проводили по формуле Фридвальда. Пересчет глюкозы сыворотки крови в глюкозу плазмы крови натощак (ГПН) осуществлялся по формуле (EASD, 2005г):

ГПН (ммоль/л) = -0,137 + 1,047 × глюкоза сыворотки (ммоль/л).

Методом мультиплексного анализа с использованием наборов реагентов Human Metabolic Hormone V3 (США) и Human Adipokine Panel 1 (США) на проточном флуориметре Luminex MAGPIX (США) определяли уровни амилина, С-пептида, грелина, глюкозозависимого инсулинотропного полипептида (ГИП), глюкагон-подобного пептида 1 (ГПП-1), глюкагона, интерлейкина-6, инсулина, лептина, моноцитарного хемотаксического фактора 1 (MCP-1), панкреатического полипептида (PP), пептида YY (PYY), фактора некроза опухолей альфа (ФНО-α), адипонектина, адипсина, липокалина-2, ингибитора активатора плазминогена-1 (ИАП-1) и резистина. Концентрации выражены в нг/мл для с-пептида, липокалина-2, ингибитора активатора плазминогена-1, лептина и резистина, в мкг/мл для адипонектина и адепсина, в пг/мл для амилина, грелина, глюкозозависимого инсулинотропного полипептида, глюкагон-подобного пептида 1, глюкагона, интерлейкина 6, инсулина, моноцитарного хемотаксического фактора 1, панкреатического полипептида, пептида YY, фактора некроза опухолей альфа.

Систолическое артериальное давление (САД) выше 140 мм рт.ст. и диастолическое артериальное давление (ДАД) выше 90 мм рт.ст. расценивали как артериальную гипертензию. Абдоминальное ожирение констатировали при ОТ >80 см у женщин и >94 см у мужчин. Увеличение концентрации глюкозы в плазме крови более 7,0 ммоль/л расценивалось как сахарный диабет 2 типа [11].

Статистический анализ

Статистическая обработка результатов проводилась в программе SPSS 20.0. Проверка на нормальность распределения непрерывных признаков проводилась методом Колмогорова-Смирнова. Количественные признаки, распределение которых было отличным от нормального, представлены в виде медиан (Me) и 25 и 75 процентилей (Q25%; Q75%), для нормального распределения — в виде M±SD, где М 3 среднее арифметическое, SD — стандартное отклонение. Категориальные показатели представлены в виде относительных значений (%). Статистическую значимость различий количественных показателей в двух группах оценивали с помощью непараметрического критерия Манна-Уитни. Для определения статистической значимости различий качественных признаков применяли критерий Пирсона (χ2). Ассоциативные связи были изучены с помощью многофакторной логистической регрессионной модели. Результаты представлены как отношение шансов (ОШ) и 95% доверительный интервал (ДИ) для ОШ. Статистически значимым различие считали при р<0,05.

Этическая экспертиза

Исследование одобрено локальным этическим комитетом НИИТПМ — филиал ИЦиГ СО РАН протокол №16 от 26.11.2019.

РЕЗУЛЬТАТЫ

В исследование было включено 105 человек. Основную группу составили 35 человек (13 женщин и 22 мужчины) с сахарным диабетом 2 типа, из которых у пятерых СД2 был выявлен по данным анкетирования, у 30 — по данным уровня глюкозы плазмы [11]. В группу сравнения было включено 70 человек без сахарного диабета, сопоставимые по полу и возрасту с основной группой.

Все обследуемые основной группы и группы сравнения были разделены на подгруппы, в зависимости от наличия/отсутствия абдоминального ожирения:

1 подгруппа — 35 человек без СД2 и АО;

2 подгруппа — 35 человек без СД2 с наличием АО;

3 подгруппа — 11 человек с наличием СД2 без АО;

4 подгруппа — 24 человек с наличием СД2 и АО.

Клинико-анамнестическая характеристика и липидный профиль основной группы и группы сравнения представлены в таблице 1.

В исследуемых группах были обнаружены различия по некоторым традиционным кардиометаболическим факторам риска (табл. 1). Так, у пациентов с СД2 (основная группа) были выше показатели САД (р=0,035) и ДАД (р=0,016), окружности талии (р=0,0001), более высокая распространенность артериальной гипертензии (p=0,019) по сравнению с группой сравнения. Из показателей липидного спектра выявлена статистически значимая разница только в уровне ТГ (р<0,001).

Результаты исследования биохимических показателей представлены в таблице 2. Статистически значимые отличия в уровнях изучаемых показателей между группой сравнения и основной были получены для С-пептида, инсулина и лептина. Так, у лиц основной группы уровни С-пептида и инсулина были в 1,8 раза выше в сравнении с пациентами группы сравнения. Изучение группы адипокинов показало только повышенный уровень лептина (р=0,027).

Клинико-анамнестическая характеристика и липидный профиль лиц без сахарного диабета с наличием/отсутствием абдоминального ожирения представлены в таблице 3. У лиц с наличием абдоминального ожирения уровень ТГ плазмы был выше (p=0,025), а показатель ХС-ЛВП — ниже (p=0,001) в сравнении с пациентами первой подгруппы.

Клинико-анамнестическая характеристика и липидный профиль лиц с сахарным диабетом с наличием/отсутствием абдоминального ожирения представлены в таблице 4. У лиц с наличием абдоминального ожирения уровень ТГ плазмы были выше (p=0,029), а показатель ХС-ЛВП — ниже (p=0,012) в сравнении с пациентами без АО.

Сравнительный анализ результатов исследования метаболических гормонов у пациентов с СД2 и без СД2, в зависимости от наличия/отсутствия абдоминального ожирения, представлен в таблице 5. Статистически значимые отличия в уровнях изучаемых показателей между 1-й и 2-й подгруппой были получены для С-пептида, грелина, ГПП-1, инсулина, лептина и ФНО-альфа. Так, у лиц с наличием абдоминального ожирения уровни С-пептида и инсулина были выше в сравнении с пациентами без АО. Изучение группы адипокинов показало, что у пациентов с наличием абдоминального ожирения уровень лептина выше, а уровень грелина ниже, чем у лиц без АО. Из исследуемых маркеров воспаления значимая разница была получена только для ФНО-альфа. Уровень данного показателя был выше в два раза у пациентов с АО.

Статистически значимые отличия в уровнях изучаемых показателей между 3-й и 4-й подгруппой были получены для С-пептида, ГПП-1, инсулина, лептина и ФНО-альфа. Эти показатели были статистически значимо выше у пациентов с наличием АО, в сравнении с группой без АО.

Статистически значимые отличия в уровнях изучаемых показателей между 1-й и 4-й подгруппой были получены для С-пептида (р=0,0001), грелина (р=0,002), ГПП-1 (р=0,008), инсулина (р=0,0001), лептина (р=0,0001), MСР-1 (р=0,045) и ФНО-альфа (р=0,014).

На следующем этапе статистической обработки исследуемые нами биохимические показатели были включены в модель логистического регрессионного анализа (таблица 6). В качестве зависимой переменной использовали: 0 — отсутствие сахарного диабета и абдоминального ожирения; 1 — наличие сахарного диабета 2 типа и абдоминального ожирения. В качестве независимых переменных — все исследуемые нами адипоцитокины, показавшие статистически значимую разницу между подгруппами, пол и возраст. Шанс наличия сахарного диабета 2 типа и АО ассоциирован с повышением уровня лептина (ОШ=1,367, 95% ДИ: 1,050–1,779, р=0,020).

ОБСУЖДЕНИЕ

Репрезентативность выборок

Исследование выполнено в городе Новосибирске, являющемся типичным для Сибири крупным индустриальным центром. Были обследованы мужчины и женщины Октябрьского района — типичного для Новосибирска по производственной, социальной, популяционно-демографической, транспортной структурам и уровню миграции населения. Репрезентативная выборка лиц в возрасте 25–44 лет сформирована по таблицам случайных чисел на основе избирательных списков. Вышеизложенное позволяет экстраполировать обнаруженные нами статистически значимые различия изучаемых показателей на характеристику генеральной совокупности.

Сопоставление с другими публикациями

Результаты нашего исследования свидетельствуют о том, что у лиц с наличием абдоминального ожирения, независимо от наличия сахарного диабета 2 типа, уровни С-пептида, ГПП-1, инсулина, лептина и ФНО-альфа выше, чем у лиц без абдоминального ожирения, что свидетельствует об изменениях в выработке и функции адипоцитокинов. Эти изменения могут приводить к нарушению регуляции чувствительности к инсулину и метаболизму глюкозы, что способствует развитию инсулинорезистентности и диабетической патологии.

Адипоцитокины секретируются жировой тканью и играют важную роль в энергетическом балансе и гомеостазе. Лептин, резистин и адипонектин тесно связаны с СД2, поскольку влияют как на чувствительность к инсулину, так и на воспаление. Считается, что лептин и резистин являются провоспалительными адипоцитокинами, тогда как адипонектин обладает антидиабетическими и противовоспалительными свойствами. Хотя эти адипоцитокины известны уже много лет, их роль в патофизиологии СД2 остается спорной.

Лептин вырабатывается жировой тканью, участвует в регуляции аппетита и играет ключевую роль в регуляции глюкозы и энергетического гомеостаза. Лептин действует на гипоталамус, снижая аппетит и увеличивая энергетические затраты организма. Однако у людей с ожирением и сахарным диабетом 2 типа может наблюдаться сниженный эффект лептина, что может способствовать развитию этих заболеваний. Так Bidulescu A. и соавт. показали, что уровень лептина выше у пациентов с резистентностью к инсулину и сахарным диабетом 2 типа [12]. Результаты исследования Ghadge A.A. и соавт. показали, что лептин может являться предиктором ожирения и СД2 [13]. Более высокие уровни лептина были связаны с увеличением частоты метаболического синдрома в обсервационном исследовании с 14-летним периодом наблюдения [14]. Смирнова Е.Н. и соавт. в своей работе продемонстрировали более высокие уровни лептина у больных с метаболическим синдромом при сравнении с группой лиц со «здоровым» ожирением и здоровыми пациентами: по мере увеличения степени ожирения достоверно растет концентрация лептина [15]. Результаты нашего исследования показали, что уровень лептина выше у пациентов с наличием абдоминального ожирения как в группе с наличием, так и с отсутствием СД2 типа. Результаты многофакторного анализа показали, что относительный шанс наличия СД2 на фоне АО из исследуемых биохимических показателей ассоциирован с повышением уровня лептина.

В нашем исследовании не было выявлено существенной разницы в концентрации резистина и адипонектина между пациентами с наличием/отсутствием как СД2, так и абдоминального ожирения. Аналогичным образом исследование Hansen D. и соавт. не показало различий концентраций резистина и адипонектина между пациентами с СД2, страдающими ожирением и не страдающими ожирением, по сравнению со здоровыми контрольными группами, без ожирения [16].

Поскольку предполагается, что соотношение лептин/адипонектин является лучшим показателем, определяющим резистентность к инсулину и метаболические осложнения, чем только уровни лептина или адипонектина [7], мы изучили это соотношение в исследуемых группах. У лиц с ожирением, независимо от наличия сахарного диабета 2 типа, соотношение лептин/адипонектин было значительно выше по сравнению с группой без абдоминального ожирения. В литературных данных имеется лишь несколько исследований, изучающих эту взаимосвязь, но их результаты аналогичны нашим. Chearskul и др. [17] показали более высокое соотношение лептин/адипонектин у тучных взрослых с СД2 по сравнению с людьми без ожирения. Al-Hamodi Z и др. [6], в свою очередь, обнаружили значительно повышенное соотношение лептин/адипонектин как у пациентов с ожирением, так и у пациентов с сахарным диабетом 2 типа, не страдающих ожирением, по сравнению со здоровой группой. В нашем исследовании соотношение лептин/адипонектин между группой контроля и группой с сахарным диабетом 2 типа не отличалось.

Исследования показывают, что гормоны желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) инкретины могут играть важную роль в патогенезе ожирения и сопутствующих заболеваний, поскольку отвечают за регуляцию массы тела, поддержание энергетического баланса и гомеостаза глюкозы [18-20]. Появляется все больше данных о том, что увеличение массы тела связано с нарушениями секреции и действия инкретиновых гормонов [19-21]. Данные об уровне ГПП-1 при ожирении неоднозначны и противоречивы [22-24]. Глюкагоноподобный пептид — это инкретиновый гормон, который вырабатывается клетками кишечника и участвует в регуляции уровня глюкозы в крови. ГПП-1 увеличивает выработку инсулина, ингибирует секрецию глюкагона α-клетками поджелудочной железы и замедляет опорожнение желудка [25]. Однако у лиц с наличием ожирения действие ГПП-1 может быть снижено из-за нарушения чувствительности рецепторов клеток поджелудочной железы к этому гормону. Исследование Stinson SE и соавт. [22] показало, что концентрация ГПП-1 в плазме крови натощак у детей и подростков с избыточным весом/ожирением были выше, чем в популяционной контрольной группе и напрямую связана с повышением вероятности проявления кардиометаболических признаков, таких как резистентность к инсулину и, в меньшей степени, дислипидемия, повышение АЛТ, гипергликемия и гипертония. В нашем исследовании уровень ГПП-1 был выше у лиц с наличием абдоминального ожирения. Похожие результаты были получены Seon MJ и соавт. при изучении ГПП-1 в качестве потенциального показателя риска метаболического синдрома у взрослых женщин [23]. Исследование Chia CW не выявило отличий в уровнях ГПП-1 между лицами с наличием/отсутствием ожирения [24]. Таким образом, повышенный уровень глюкагонподобного гормона может быть одним из факторов, способствующих развитию диабетической патологии, но его роль в этом процессе не является единственной и может быть сложной и многогранной.

Ограничения исследования

Ограничением данного исследования является его одномоментный дизайн, не позволяющий оценить риск развития сахарного диабета 2 типа на фоне изменения адипоцитокинового профиля.

Направления дальнейших исследований

На данный момент проводится повторное обследование популяционной выборки, что позволит выявить развитие заболеваний в отдаленном периоде.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты нашего исследования показывают, что показатели адипоцитокинового профиля значительно отличаются у лиц с наличием/отсутствием абдоминального ожирения. Наибольший вклад в развитие СД2 на фоне АО, по нашим данным, вносит лептин. Необходимо проводить дальнейшие исследования, направленные на выявление причинно-следственных связей и определение того, может ли лечение, регулирующее уровни адипоцитокинов, помочь в персонализированных подходах к профилактике и лечению сахарного диабета 2 типа.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источники финансирования. Статья подготовлена в рамках выполнения государственного задания «Изучение молекулярно-генетических и молекулярно-биологических механизмов развития распространенных терапевтических заболеваний в Сибири для совершенствования подходов к их ранней диагностике и профилактике» FWNR-2024-0004 и при финансовой поддержке гранта РНФ 21-15-00022.

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

Участие авторов. Каштанова Е.В. — разработка концепции и дизайна исследования, интерпретация результатов, написание статьи; Полонская Я.В. — разработка дизайна исследования, существенный вклад в интерпретацию данных; Щербакова Л.В. — формирование базы данных, статистическая обработка, анализ данных; Стахнева Е.М. — разработка дизайна исследования, внесение в рукопись существенных правок; Шрамко В.С. — выполнение клинических и биохимических исследований, внесение в рукопись существенной правки с целью повышения научной ценности статьи; Мустафина С.В. — разработка дизайна исследования, внесение в рукопись существенной правки с целью повышения научной ценности статьи; Худякова А.Д. — внесение в рукопись существенных правок; Рагино Ю.И. — существенный вклад в разработку концепции и дизайна исследования, внесение в рукопись существенной правки с целью повышения научной ценности статьи.

Все авторы одобрили финальную версию статьи перед публикацией, выразили согласие нести ответственность за все аспекты работы, подразумевающую надлежащее изучение и решение вопросов, связанных с точностью или добросовестностью любой части работы.