Нарушения клинико-метаболических параметров у пациентов с ожирением и сахарным диабетом 2-го типа, ассоциированные с развитием дислипидемии и офтальмопатии

    Актуальность

    В основе патогенеза ожирения и метаболического синдрома (МС) лежит целый ряд системных клинико-биохимических процессов: первичная инсулинорезистентность (ИР), абдоминальное ожирение, артериальная гипертензия (АГ), дислипидемия. Все это обусловлено широким распространением данных симптомокомплексов и их значением в развитии сахарного диабета 2-го типа (СД2) и его осложнений, таких как сердечно-сосудистые заболевания, диабетическая ретинопатия и др. [1–4]. Развитию резистентности к инсулину предшествует дефицит в клетках эссенциальных полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) [5–7].

    У пациентов с ожирением и у больных СД2 наряду с дислипидемией наблюдается нарушение состава жирных кислот (ЖК) в крови за счет семейства омега (ω)-3 и ω-6 на фоне развития окислительного стресса [7]. Однако роль ЖК, связанная с нарушением энергетического обмена, сопровождающегося развитием сердечно-сосудистых осложнений и диабетической катаракты, при ожирении и СД2 недостаточно изучена. Поэтому определение патогенетических предикторов развития ожирения и СД2 будет способствовать разработке адекватной терапии для профилактики СД и лечения сердечно-сосудистых и диабетических осложнений.

    Цель

    Провести сравнительный анализ нарушений клинико-метаболических параметров у пациентов с дислипидемией при ожирении и СД2 на фоне ИР, осложненной АГ и офтальмопатией.

    Материал и методы

    У пациентов в возрасте от 38 до 63 лет с ожирением I–II степени и СД2 проводили комплексное исследование липидного состава сыворотки и мембран клеток крови, уровня ЖК в эритроцитах (Эр), степени переокисления липидов, состояния ферментов антиоксидантной защиты (АОЗ) и утилизации глюкозы эритроцитами (УГЭ). Обследовано 65 пациентов, из них: 22 пациента в возрасте от 39–56 лет с СД2, 26 пациентов 40–63 лет с ожирением I–II степени и 17 пациентов с МС. В контрольную группу были включены 20 пациентов без эндокринной патологии.

    Для характеристики ИР и гиперинсулинемии (ГИ) использовали показатели базального инсулина и соотношение глюкоза/инсулин натощак. Уровень базального инсулина выше 25,0 мкЕд/мл свидетельствовал о ГИ. Для выявления ИР рассчитывали индекс Caro: соотношение глюкоза мг%/инсулин натощак.

    Данный показатель меньше 6 усл. ед. свидетельствовал о наличии ИР. Определение биохимических параметров у пациентов в Эр выполняли ранее описанными нами методами исследования [8]. Для сравнительного анализа структуры мембран Эр при СД2 использовали метод спиновых меток и зондов.

    В работе использовались современные спектрофотометрические методы [9, 10], а также метод газожидкостной хроматографии с масс- спектрометрией (ГХ/МС), Trace GC Ultra ITQ 900 (Thermo Scientific, США). Прибор калибровали стандартными смесями метиловых эфиров ЖК (Sigma, США).

    Обсчет и идентификацию пиков проводили с помощью программно-аппаратного комплекса Analyticafor Windows с использованием IBM Pentium IV 1800. Для обработки данных использовали программное обеспечение Xcalibur (Thermo); спектральные библиотеки Mainlib; Microsoft Excel 2010. Цифровой материал обрабатывали методом вариационной статистики с использованием t-критерия Стьюдента.

    Результаты и обсуждение

    Как видно из таблицы 1, при СД2 происходят более значительные изменения в липидном составе крови по сравнению с группой больных с ожирением и МС. Повышение уровня общего холестерина (ОХ), триглицеридов (ТГ), липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) и липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП) коррелирует со снижением степени УГЭ (r= –0,9). При этом снижается уровень липопротеинов высокой плотности (ЛПВП).

    Гипертриглицеридемия сопровождается повышением содержания ЛПОНП, по-видимому, вследствие отсутствия ингибирующего влияния инсулина на продукцию и формирование ЛПОНП [11, 12]. Также отмечается снижение как базального, так и стимулируемого потребления глюкозы Эр по сравнению с контролем (p<0,05). При ожирении отмечаются аналогичные изменения в изучаемых параметрах крови, которые имеют наибольшие значения у больных СД2 (табл. 1). При этом определяется взаимосвязь между соотношением глюкоза/инсулин натощак и систолическим артериальным давлением (АД) (r=0,75; p<0,05).

    Отмеченные на табл. 1. нарушения липидного обмена приводят к усилению свободнорадикальных реакций перекисного окисления липидов (ПОЛ) у больных СД2 и у пациентов с ожирением I–II степени, что вызывает, по-видимому, снижение УГЭ (p<0,05).

    Содержание малонового диальдегида (МДА) в мембранах Эр у больных СД2 возрастает в 1,9 раза (табл. 1), уровень гидроперекисей (ГП) – в 2,85 раза.

    Активность CuZn-COD при СД2 снижается в 1,83 раза (p<0,05). При ожирении уровень ГП увеличивается в 1,8 раза. Также снижается степень УГЭ на 55,36% (табл. 2), а активность CuZn-COD падает в 1,49 раза.

    Параметры АОЗ свидетельствуют о глубоких метаболических нарушениях в мембранах Эр как у пациентов с ожирением, так и у больных СД2.

    Таким образом, достоверное снижение УГЭ в исследуемых группах приводит к значительному снижению активности ферментов АОЗ при высокой степени пероксидации липидов как у пациентов с ожирением, так и у больных СД2.

    При изучении пула насыщенных жирных кислот (НЖК) нами отмечено максимальное повышение отдельных фракций ЖК у диабетических больных.

    Анализ концентрации полиненасыщенных жирных кислот (ПННЖК) показал, что уровень α-линоленовой (С18:3 ω-3) кислоты при СД2 с МС снижается на 63%, при ожирении, напротив, повышается на 38% (p<0,05). При СД2 по сравнению с контролем повышается суммарное содержание ω-6 ПННЖК более чем в 2 раза (табл. 3).

    Рост суммарного уровня ω-6 ПННЖК, имеющий место при СД2, сопровождается уменьшением соотношения коэффициента ω-3 ПННЖК/ω-6 ПННЖК, что обусловлено низкой концентрацией α-линоленовой кислоты, а также эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот (30 и 52% соответственно). При этом соотношение ω-3 ПННЖК/ω-6 ПННЖК снизилось у больных СД2 более чем в 3 раза (p<0,05).

    Изменения во фракционном составе ЖК у пациентов с ожирением по сравнению с контрольной группой имели такое же направление, как и у больных СД2 с МС, но были менее выражены. Отмечались прямые корреляционные взаимосвязи между активностью супероксиддисмутазы (СОД) и α-линоленовой кислотой (r= +0,53; p<0,05), уровнем докозагексаеновой кислоты и ферментативной активностью глутатионпероксидазы (r= +0,47; p<0,05). Прямая корреляционная связь существовала и между концентрациями МДА и линолевой кислотой (r= +0,67; p<0,05).

    Таким образом, увеличение соотношения ω-6/ω-3 ПННЖК в крови больных СД2 сопровождалось повышением активности и интенсивности ПОЛ (p<0,05), при этом происходит повышения суммарной активности СОД+КТ (r= –0,763; p<0,05; n=19).

    Приведенные результаты свидетельствуют о том, что у пациентов с СД2, сопровождающимся МС, по сравнению с пациентами с ожирением на фоне выраженной ИР установлена более значимая дислипидемия и нарушения жирнокислотного состава в Эр за счет группы ЖК ω-3 и ω-6. Эти изменения связаны, по-видимому, с тем, что при липолизе в первую очередь мобилизуются ННЖК, которые и окисляются первыми [13, 14].

    Можно предположить, что этим объясняется активация процессов ПОЛ у пациентов как с ожирением, так и с СД2, сопровождающимися МС [3, 4].

    При исследовании мембран клеток методом ЭПР-спектроскопии выявлены нарушения структурных параметров мембран Эр: отмечали увеличение микровязкости мембран Эр у всех больных по сравнению с контролем (p<0,05), особенно значительно в поверхностных слоях мембраны (увеличение S-параметра). Корреляционный анализ взаимосвязи метаболических показателей и параметров структуры мембран Эр при ожирении и СД2 подтверждают роль дисметаболизма в повреждении структуры мембран.

    Хроническая гипергликемия на фоне инсулиновой недостаточности у больных приводит к диабетической катаракте (ДК), которая составляет до 40% общей патологии зрения. Наши исследования показали, что ДК сопровождается интенсификацией ПОЛ, обводненности ткани хрусталика, на электронных микрофотографиях отчетливо проявляется извитость и выпячивание мембран хрусталиковых волокон [3]. Для тестирования структурного состояния этих мембран использовали cпиновый зонд I, спин-меченый бензокарболин, а также рассчитывали коэффициент извитости по электронным микрофотографиям. Сравнение нами структурных параметров для хрусталиков со старческой катарактой и ДК показало, что ДК приводит к резкому возрастанию параметра солюбилизации по сравнению с контролем, что может свидетельствовать о «всплывании» белков над поверхностью мембран, а гидрофобность уменьшается.

    Во всех исследуемых группах в мембранах Эр снижалась активность инсулиновых рецепторов (p<0,01). По-видимому, у пациентов с ожирением и СД2 для нормального обеспечения клетки субстратом окисления перспективным методом может служить трансплантация фекальной микробиоты с целью снижения веса и улучшения чувствительности клеток к инсулину [15, 16].

    Следовательно, в результате развития дислипидемии, нарушения обмена ЖК, гипергликемического синдрома и АГ у пациентов с ожирением, МС и СД2, сопровождающимся МС, может меняться не только количественный и качественный состав липидов, но также и конфигурация мембранных белков. Эти же изменения могут служить одним из механизмов прогрессирования метаболических осложнений у пациентов с ожирением и становятся одним из главных компонентов формирования кардиоваскулярных заболеваний, ДК, ретинопатии и ИР.

    Выводы

    Развитие дислипидемии, гипергликемического синдрома и АГ у пациентов с ожирением, МС и СД2, сопровождающимся МС, приводит к структурно-функциональным нарушениям мембран Эр и другим метаболическим дефектам в мембрано-рецепторном аппарате клеток крови, а также АГ вследствие блокады вазодилатирующего эффекта инсулина.

    При ожирении возрастание микровязкости липидного бислоя мембран и изменение структуры мембраносвязанных белков в Эритроцитах коррелируют с показателями глюкозо-инсулинового гомеостаза и сопровождаются выраженным окислительным стрессом.

    Ожирение и СД2 с МС сопровождаются модификацией состава свободных и этерифицированных ЖК в мембранах клеток, приводят к гиперлипосинтетической направленности метаболизма липидов, изменению структуры мембраносвязанных белков, что может играть важную роль в патогенезе формирования кардиоваскулярных нарушений.

    Изменение осмолярности в клетках в результате накопления в мембранах волокон хрусталика нерастворимых форм сорбитола и фруктозы, а также образование белковых агрегатов приводит к развитию катаракты.

    Информация об авторах

    Анжела Артуровна Микаелян, аспирант, poppysinclair8@ gmail.com, https://orcid.org//0000-0002-5527-5752

    Оксана Андреевна Кисляк, д.м.н., профессор, kisliakoa@mail. ru, https://orcid.org//0000-0002-2028-8748

    Нина Погосовна Микаелян, д.б.н., профессор, ninmik@ yandex.ru, https://orcid.org//0000-0003-1422-014

    Олег Самуилович Комаров, д.б.н., профессор, komolsam@ mail.ru, https://orcid.org//0000-0002-1685-8832

    Александр Александрович Терентьев, д.м.н., профессор, член-корр. РАН, aaterent@inbox.ru, https://orcid.org//0000-0001-8553-0614

    Алла Евгеньевна Гурина, к.м.н., докторант, allagurina@ yandex.ru, https://orcid.org//0000-0002-6562-9964

    Information about the authors

    Anzhela A. Mikaelyan, PhD Student, poppysinclair8@gmail. com, https://orcid.org//0000-0002-5527-5752

    Oksana A. Kislyak, Doctor of Science in Medicine, Professor, kisliakoa@mail.ru, https://orcid.org//0000-0002-2028-8748

    Nina P. Mikaelyan, Doctor of Science in Biology, Professor, ninmik@yandex.ru, https://orcid.org//0000-0003-1422-014

    Oleg S. Komarov, Doctor of Science in Biology, Professor, komolsam@mail.ru, https://orcid.org//0000-0002-1685-8832

    Alexander A. Terentev, Doctor of Science in Medicine, Professor, Corresponding Member of the RAS, aaterent@inbox.ru, https://orcid.org//0000-0001-8553-0614

    Alla E. Gurina, MD, PhD in Medicine, Doctoral Student, allagurina@yandex.ru, https://orcid.org//0000-0002-6562-9964

    Вклад авторов в работу:

    А.А. Микаелян: существенный вклад в концепцию и дизайн работы, сбор, анализ и обработка материала, статистическая обработка данных, написание текста.

    О.А. Кисляк: редактирование текста, окончательное утверждение версии.

    Н.П. Микаелян: существенный вклад в концепцию и дизайн работы, сбор, анализ и обработка материала, статистическая обработка данных, написание текста, редактирование, окончательное утверждение версии, подлежащей публикации.

    О.С. Комаров: сбор, анализ и статистическая обработка данных.

    А.А. Терентьев: существенный вклад в концепцию работы.

    А.Е. Гурина: сбор и обработка материала.

    Authors’ contribution:

    A.A. Mikaelyan: significant contribution to the concept and design structure, collection, analysis and processing of the material, statistical data processing, writing.

    O.A. Kislyak: editing the text, approval of the final version.

    N.P. Mikaelyan: significant contribution to the concept and design of the work, collection, analysis and processing of the material, statistical data processing, writing, editing, approval of the final version.

    O.S. Komarov: collection, analysis and statistical processing of data.

    A.A. Terentev: significant contribution to the concept of the work.

    A.E. Gurina: collection and processing of material.

    Финансирование: Авторы не получали конкретный грант на это исследование от какого-либо финансирующего агентства в государственном, коммерческом и некоммерческом секторе.

    Авторство: Все авторы подтверждают, что они соответствуют действующим критериям авторства ICMJE.

    Согласие пациента на публикацию: Письменного согласия этого материала получено было. Он не содержит никакой личной идентифицирующей информации.

    Конфликт интересов: Отсутствует.

    Funding: The authors have not declared a specific grant for this research from any funding agency in the public, commercial, or non-profit sector.

    Authorship: All authors confirm that they meet the current ICMJE authorship criteria.

    Patient consent for publication: The experimental study was conducted only on animals, patients were not involved in the work, so no written consent was obtained for the publication of this material. It does not contain any personally identifying information.

    Conflict of interest: Тhere is no conflict of interest.

    Поступила: 27.02.2024

    Переработана: 28.05.2024

    Принята к печати: 25.06.2024

    Originally received: 27.02.2024

    Final revision: 28.05.2024

    Accepted: 25.06.2024