Концентрации адипокинов в сыворотке крови у пациентов с сахарным диабетом 2 типа: взаимосвязи с распределением, гипертрофией и васкуляризацией подкожной жировой ткани

Жировая ткань (ЖТ) играет важную роль в регуляции энергетического гомеостаза. Адипокины, секретируемые ЖТ, регулируют баланс энергии, участвуя в контроле аппетита и метаболической активности других органов, таких как скелетные мышцы и печень [1, 2]. Гормональной дисфункции ЖТ отводят важную роль в развитии метаболических нарушений при ожирении и сахарном диабете 2 типа (СД2). Изменения секреции адипокинов при этом связывают с формированием резистентности к инсулину, хроническим воспалением, метаболическими расстройствами [3, 4].

Механизмы перераспределения ЖТ при ожирении и СД2 остаются предметом интенсивных исследований. Все больше данных свидетельствует о том, что перераспределение ЖТ по разным жировым депо связано с изменением ее регуляторных функций [1, 5]. Процесс адипогенеза связан с изменением экспрессии большого количества генов, включая гены, ассоциированные с распределением ЖТ и гипертрофией адипоцитов [6]. Установлено, что у лиц с ожирением, СД2 и метаболическим синдромом распределение ЖТ ассоциировано с концентрацией в крови гормонов ЖТ и адипоцитокинов [7–9]. Важным элементом ремоделирования ЖТ является формирование гипертрофии адипоцитов. Изменение количества и размера адипоцитов сопровождается изменением секреции адипокинов и метаболической функции ЖТ [1].

Интересным и пока малоизученным аспектом ремоделирования ЖТ является ангиогенез. Известно, что СД характеризуется сложными, подчас разнонаправленными изменениями ангиогенеза в различных сосудистых бассейнах [10]. Экспансия ЖТ при ожирении требует компенсаторного роста (новообразования) сосудов. Предполагают, что неадекватный ангиогенез может способствовать развитию дисфункции ЖТ и инсулинорезистентности [11]. При ожирении объемная плотность кровеносных сосудов в ЖТ снижается. Выдвинута гипотеза, что возникающая при этом гипоксия ЖТ является одной из причин нарушения секреторной функции адипоцитов [12].

Пептидные продукты секреции ЖТ (адипокины) могут поступать в кровоток не только через кровеносные капилляры, но и через корни лимфатической системы. Показано, что концентрации некоторых адипокинов (в частности, лептина) в оттекающей от подкожной жировой клетчатки (ПЖК) лимфы значительно выше, чем таковые в плазме крови [13]. Изменения лимфатических коллекторов ЖТ и их связь с дисфункцией адипоцитов у больных СД не изучены.

Таким образом, учет особенностей распределения, морфологии и васкуляризации ЖТ может иметь важное значение для понимания закономерностей развития дисфункции ЖТ при СД2. В предыдущих исследованиях основное внимание уделялось изменениям гормональной функции висцеральной ЖТ при ожирении и СД2, роль изменений подкожной ЖТ (ПЖТ) изучена в меньшей степени.

ЦЕЛЬ

Определить взаимосвязи между концентрациями адипокинов в сыворотке крови, массой и распределением ЖТ, диаметром адипоцитов, плотностью и морфологическими особенностями кровеносных и лимфатических сосудов ПЖТ у больных СД2.

МЕТОДЫ

Дизайн исследования

Одномоментное сравнительное неинтервенционное одноцентровое исследование.

Дизайн исследования схематично представлен на рис. 1.

Рис. 1. Дизайн исследования.

Критерии соответствия

Основную группу обследованных составили больные СД2, мужчины и женщины в возрасте 40–70 лет, имеющие продолжительность диабета более одного года. В качестве критериев невключения выступали: вторичные формы ожирения, бариатрические операции на желудочно-кишечном тракте в анамнезе, застойная сердечная недостаточность (3–4 функциональный класс по NYHA), хроническая почечная недостаточность 4–5 стадии; лечение аналогами глюкагоноподобного пептида-1, аноректиками, тиазолидиндионами в течение последнего года. Контрольную группу составили лица без СД и ожирения, при отборе которых были применены те же критерии невключения, что и при формировании основной группы.

Условия проведения

Набор пациентов осуществлялся в клинике Научно-исследовательского института клинической и экспериментальной лимфологии – филиала ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук» (НИИКЭЛ – филиал ИЦиГ СО РАН).

Продолжительность исследования

Пациенты включались в исследование в 2014-2017 гг.

Описание медицинского вмешательства

Участники исследования: больные СД2 (125 человек); лица без СД и ожирения (30 человек) – контрольная группа для клинических и биохимических методов исследования.

Всем больным СД, участвовавшим в исследовании, выполнено общеклиническое обследование в условиях эндокринологического отделения клиники в соответствии с «Алгоритмами оказания специализированной помощи больным сахарным диабетом» [14]. Протокол обследования у лиц контрольной группы включал сбор анамнеза, анализ антропометрических данных, общий анализ крови, мочи, биохимический анализ крови, определение уровня гликированного гемоглобина (HbA_1c). У всех больных СД и лиц контрольной группы определены концентрации адипокинов в сыворотке крови натощак, проведено исследование композитного (композиционного) состава тела (КСТ) и распределения ЖТ по областям.

Из 125 больных СД, включенных в исследование, была сформирована подгруппа из 25 человек для морфологического исследования ПЖК. Подгруппа сформирована путем последовательного отбора, исходя из соотношения 1:5. Пациентам, вошедшим в эту подгруппу, выполнена ножевая биопсия ПЖК в околопупочной области. Учитывая инвазивность исследования, биопсию ПЖК у лиц без СД не проводили. Контролем для морфологических исследований являлись образцы ПЖК, забранные в бюро судебно-медицинской экспертизы у лиц, погибших от внешних причин. Протокол морфологического исследования ПЖК включал морфометрический анализ подкожных адипоцитов, иммуногистохимическое типирование, определение объемной плотности и ультраструктурных особенностей кровеносных и лимфатических сосудов. У больных СД, которым выполнена биопсия, проводился анализ сопряженности уровня адипокинов в сыворотке крови с массой, распределением ЖТ и морфологическими особенностями ПЖТ.

Основной исход исследования

В исследовании оценивались следующие параметры: концентрации лептина, резистина, висфатина, адипсина и адипонектина в сыворотке крови натощак; общая масса ЖТ, масса ЖТ на туловище, в центральной области живота и на бедрах; средний диаметр адипоцитов ПЖТ; объемная и численная плотность, диаметр кровеносных и лимфатических сосудов в подкожной ЖТ; степень сопряженности между указанными признаками.

Анализ в подгруппах

Параметры, оценивавшиеся в исследовании, сравнивались у больных СД2 и у лиц контрольной группы. Среди пациентов с СД2 проводился анализ в подгруппах с ожирением и без ожирения.

Методы регистрации исходов

Определение концентраций адипокинов в сыворотке крови. Образцы крови забирали из локтевой вены после 8-часового голодания. Сыворотку замораживали после разделения и хранили при –80 °C до момента анализа. Концентрации лептина, резистина, висфатина, адипсина и адипонектина в сыворотке определяли с помощью мультиплексного анализа Bio-PlexPro™ с использованием Bio-Plex Protein Assay System (Bio-Rad, США) и коммерчески доступных наборов (№171-07001M и №171-A7002M, Bio-Rad, США). Метод позволяет проводить одновременное исследование концентраций молекул в одном образце биологического материала. Исследование проводилось в соответствии с инструкциями производителя наборов.

Исследование КСТ проводилось с помощью двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии на аппарате LunarProdigy и программы Body Composition (GE, США). Определяли общую массу ЖТ, массу туловищного жира, соотношение массы ЖТ в центральной области живота и на бедрах. Согласно установкам программы Body Composition, при измерении жира в центральной области живота (англ. Аndroid fat) исследовали область, ограниченную снизу срезом таза, сверху – линией, проходящей выше сечения таза на 20% расстояния между срезами таза и шеи, с боков – срезами рук. При измерении массы ЖТ на бедрах (англ. gynoid fat) оценивали область, ограниченную сверху линией, проходящей ниже среза таза на 1,5 высоты вышеописанной области android fat, с боков – срезами ног. Высота области gynoid fat в норме примерно в 2 раза больше области жироотложения в центральной области живота (рис. 2).

Рис. 2. Схематическое изображение оценки распределения жировой ткани по областям в программе Body Composition. 1 – область android fat; 2 – область gynoid fat.

Биопсия ПЖК. Образцы ПЖК у больных СД забирали из околопупочной области с помощью ножевой биопсии в положении лежа на спине, после обработки операционного поля и местной анестезии (лидокаин 2%). Стандартно производили разрез кожи скальпелем до 0,5 см на 2 см латеральнее пупочного кольца. При наличии в этих областях липогипертрофий, индуцированных инсулином, забор образца проводили на расстоянии на менее 1 см от края участка липогипертрофии. Забирали образцы ткани объемом 2–3 см³, что соответствует приблизительно 3–5 г ЖТ. После выполнения биопсии накладывались внутридермальные швы на кожу, асептическая повязка. В качестве контроля использовали образцы ПЖК лиц, забранные в бюро судебно-медицинской экспертизы у лиц, погибших от внешних причин (автодорожная травма). При судебно-медицинском обследовании данных лиц не обнаружено признаков хронических заболеваний и отравлений. Забор образцов проводился по той же методике, что и у больных СД, в течение 2 ч после наступления смерти.

Морфологические исследования ЖТ. Образцы ПЖК фиксировали в 4% растворе формальдегида, обрабатывали по стандартной гистологической методике и заливали в парафин. Определение среднего диаметра адипоцита в образцах ПЖК проводили с помощью открытой платформы Image J (https://imagej.net) с использованием алгоритма, представленного в работе S.D. Parlee и соавт. [15].

Для иммуногистохимического окрашивания сосудов срезы ЖТ депарафинизировали в серии спиртов понижающей концентрации, регидратировали и подвергали процедуре раскрытия антигена в микроволновой печи в растворе цитратного буфера (рН 6.0). Затем, после блокировки неспецифического связывания, срезы гибридизировали с первичными кроличьими моноклональными антителами к CD34 [EP373Y] (ab81289, Abcam, Великобритания) или мышиными моноклональными антителами к подопланину [D2-40] (MON-RTU1092, Monosan, Нидерланды) в течение ночи при +4 °С и далее с соответствующими вторичными поликлональными антителами козла к IgG кролика (ab205718, Abcam, Великобритания) или к IgG мыши (ab6789, Abcam, Великобритания), конъюгированными с пероксидазой хрена в течение 1 ч при +25 °С. После гибридизации срезы отмывали, контрастировали раствором гематоксилина, дегидратировали и заключали в монтирующую среду. Изображения получали на световом микроскопе LEICA DME (Leica Microsystems, Германия).

Кровеносные сосуды идентифицировали как структуры с положительным окрашиванием на CD34. Лимфатические сосуды были идентифицированы как структуры с положительным интенсивным линейным иммуногистохимическим окрашиванием на подопланин (D2-40). Слайды из того же блока были окрашены гематоксилином/эозином для оценки количества кровеносных микрососудов. Любая коричневая окрашенная эндотелиальная клетка или клеточный кластер считался одним сосудом. Численную и объемную плотность кровеносных и лимфатических сосудов измеряли на 0,75 мм² площади образца с помощью программного обеспечения Image J (https://imagej.net).

Для оценки ультраструктурных изменений в лимфатических и кровеносных сосудах готовили полутонкие срезы толщиной 1 мкм, окрашивали толуидиновым синим, изучали под световым микроскопом и выбирали необходимые участки для исследования в электронном микроскопе. Из отобранного материала получали ультратонкие срезы толщиной 35–45 нм на ультратоме LKB-8800, контрастировали насыщенным водным раствором уранилацетата, цитрата свинца и изучали в электронном микроскопе JEM 1010 (Япония).

Этическая экспертиза

Протокол исследования одобрен Этическим комитетом НИИКЭЛ – филиала ИЦиГ СО РАН (протокол № 110 от 20.05.2014). Все пациенты давали письменное информированное согласие на участие в исследовании.

Статистический анализ

Принципы расчета размера выборки: размер выборки предварительно не рассчитывался.

Методы статистического анализа данных. Статистическая обработка проведена с использованием программы STATISTICA 10 (StatSoft, Inc, 2011, CША). Полученные данные проверяли на нормальность распределения с помощью критерия Колмогорова–Смирнова. Учитывая, что распределение большинства изученных признаков было отличным от нормального, применяли методы непараметрической статистики. Межгрупповые различия оценивали с помощью критерия Манна–Уитни. Взаимосвязь между признаками оценивали с помощью корреляционного анализа Спирмена. Критический уровень значимости при проверке статистических гипотез принимали равным 0,05. Данные представлены как медианы, 25–75 процентили.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Объекты (участники) исследования

В исследование включено 125 пациентов СД2, 48 мужчин и 77 женщин, от 43 до 70 лет (медиана 62 года). Длительность СД варьировала от 1 года до 36 лет (медиана – 13 лет). Уровень HbA_1c находился в пределах от 5,5% до 13% (медиана – 8,2%). Все пациенты получали сахароснижающие препараты, большая часть – инсулинотерапию (n=103) в комбинации с пероральными сахароснижающими препаратами, включая метформин (n=81), сульфонилмочевину (n=25) или ингибиторы дипептидилпептидазы-4 (n=7). Комбинацию препаратов метформина и сульфонилмочевины получали 14 пациентов, монотерапию метформином – 7. Осложнения СД и коморбидные состояния включали артериальную гипертензию (n=121), хроническую болезнь почек (ХБП) 1–3 стадии (n=103), диабетическую ретинопатию (n=100), ишемическую болезнь сердца (n=51), заболевания артерий нижних конечностей (n=19), неалкогольную жировую болезнь печени (n=103), нейропатию (n=123).

Среди обследованных пациентов 82 человека имели ожирение, 22 – нормальный индекс массы тела (ИМТ), 21 – избыточную массу тела (ИМТ 25,0–29,9 кг/м²). При статистическом анализе пациенты с нормальной и избыточной массой тела рассматривались как одна подгруппа. Клинические характеристики обследованных больных с наличием и отсутствием ожирения представлены в табл. 1. Больные с ожирением, в сравнении с пациентами с нормальной или избыточной массой тела, имели более высокий уровень HbA_1c и более низкий уровень холестерина липопротеинов высокой плотности (ЛПВП). Возраст, длительность СД, другие метаболические показатели не различались между группами.

Таблица 1. Клиническая характеристика больных сахарным диабетом 2 типа с наличием и отсутствием ожирения

Примечания: данные представлены как медианы (25-е; 75-е процентили). ИМТ – индекс массы тела; ОБ – окружность бедер; ОТ – окружность талии; ЛПНП – липопротеины низкой плотности; ЛПВП – липопротеины высокой плотности; СКФ – скорость клубочковой фильтрации (согласно формуле CKD-EPI, 2009); АКМ – альбумин/креатинин мочи.

Контрольную группу составили 30 лиц без СД и ожирения, 5 мужчин и 25 женщин, в возрасте от 41 года до 70 лет.

Основные результаты исследования

Концентрации адипокинов в сыворотке крови и их взаимосвязи с распределением ЖТ у больных СД2

У всех больных, включенных в исследование, определены концентрации гормонов ЖТ в сыворотке крови. Пациенты с СД, по сравнению с контролем, имели значительно более высокие уровни лептина (медиана 21,4 и 12,3 пг/мл соответственно, р=0,01), резистина (8,1 и 2,8 пг/мл, р<0,0001), адипсина (1848 и 1203 пг/мл, р<0,0001), висфатина (3,6 и 1,9 пг/мл, р=0,0002). Концентрации адипонектина не показали достоверных различий: 8711 и 8647 пг/мл, р=0,96. Уровни лептина, резистина, адипсина и висфатина были достоверно выше у пациентов с СД и ожирением по сравнению с больными с ИМТ <30 кг/м². Концентрации адипонектина не различались между группами (табл. 2).

Таблица 2. Концентрации гормонов жировой ткани в сыворотке крови (пг/мл) у больных сахарным диабетом 2 типа с наличием и отсутствием ожирения

Примечания: данные представлены как медианы (25-е; 75-е процентили). P – достоверность различий между подгруппами пациентов с СД; P_к – значимость различий с контрольной группой; ИМТ – индекс массы тела; СД2 – сахарный диабет 2 типа.

Все исследованные регуляторы, за исключением адипонектина, продемонстрировали положительные связи с ИМТ (лептин: r=0,43, р<0,0001; резистин: r=0,43, р<0,0001; адипсин: r=0,29, р=0,001; висфатин: r=0,31, р=0,0004), окружностью талии (ОТ; лептин: r=0,34, р=0,001; резистин: r=0,33, р=0,001; адипсин: r=0,35, р=0,0007; висфатин: r=0,30, р=0,004) и окружностью бедер (ОБ; лептин: r=0,50, р<0,0001; резистин: r=0,26, р=0,01; адипсин: r=0,27, р=0,01; висфатин: r=0,26, р=0,01). Значимые корреляции между концентрациями адипокинов и соотношением ОТ/ОБ наблюдались только у мужчин (лептин: r=0,53, р=0,0001; резистин: r=0,41, р=0,004; адипсин: r=0,40, р=0,005; висфатин: r=0,39, р=0,007). Нами не выявлено взаимосвязей между уровнем данных адипокинов и параметрами углеводного и липидного обмена. Уровень адипонектина отрицательно коррелировал с концентрацией триглицеридов (r=-0,37, p=0,0002) и положительно – с уровнем холестерина ЛПВП (r=0,33, p<0,001). Наблюдалась слабая положительная корреляция между уровнем висфатина и концентрацией мочевой кислоты (r=0,26, p=0,003).

Общая масса ЖТ, масса ЖТ на туловище, масса ЖТ в центральной области живота и на бедрах ожидаемо оказались больше у пациентов с ожирением по сравнению с больными с нормальной и избыточной массой тела (табл. 3). Уровни лептина, резистина и адипсина показали прямые корреляции с общей массой ЖТ, при этом уровни лептина и адипсина были положительно взаимосвязаны с массой ЖТ на туловище и в центральной области живота. Концентрация висфатина прямо коррелировала с массовой долей ЖТ в организме. Все исследованные адипокины демонстрировали связь с массой ЖТ на бедрах (табл. 4).

Таблица 3. Параметры композиционного состава тела у больных сахарным диабетом 2 типа с наличием и отсутствием ожирения и у лиц контрольной группы

Примечания: данные представлены как медианы (25-е; 75-е процентили). P – достоверность различий между подгруппами пациентов с СД; P_к – достоверность различий с контрольной группой; ЖТ – жировая ткань; СД2 – сахарный диабет 2 типа.

Таблица 4. Корреляции между концентрациями адипокинов в сыворотке крови и параметрами композиционного состава тела у пациентов с сахарным диабетом 2 типа

Примечания: представлены коэффициенты ранговой корреляции Спирмена, *р<0,05. ЖТ – жировая ткань.

Диаметр адипоцитов, плотность и морфологические особенности кровеносных и лимфатических сосудов в ПЖТ у больных СД2

Морфологические исследования ПЖТ выполнены у 25 пациентов, имеющих СД2: 7 мужчин и 18 женщин. В данной группе 12 больных имели ожирение, 3 – нормальную массу тела, 10 – избыточную массу тела. Контролем служили образцы ПЖК 15 лиц, 5 мужчин и 10 женщин в возрасте от 43 лет до 71 года, погибших от внешних причин и не имевших ожирения и СД2.

У пациентов с СД2 средний диаметр подкожных адипоцитов варьировал от 139 до 432 мкм, в контроле – от 17 до 241 мкм. Медиана показателя у пациентов с СД была в 3,8 раза больше, чем у лиц без ожирения и СД (281 и 73 мкм соответственно, р=0,0005).

Кровеносные и лимфатические сосуды в ПЖК выявлялись во внутридольковой рыхлой волокнистой соединительной ткани, при этом лимфатические сосуды, как правило, сопровождали кровеносные (рис. 3А, 3Б). Отмечали выросты и выпячивания люминальной и базальной поверхностей эндотелиоцитов лимфатических капилляров. При электронно-микроскопическом исследовании в лимфатических капиллярах больных СД выявляли набухание цитоплазмы, митохондрий, цистерн гранулярной эндоплазматической сети и уменьшение содержания микропиноцитозных везикул. Наблюдали контакты между эндотелиальными клетками типа наложения и интердигитации, но преобладания каких-либо вида контактов не выявили (рис. 4Б). В цитоплазме эндотелиоцитов кровеносных капилляров также наблюдали набухание цитоплазмы, объемная плотность органелл была сниженной (рис. 4Г). Особенностью эндотелиоцитов кровеносных сосудов больных СД являлось преобладание люминальных микропиноцитозных везикул над базальными и снижение доли цитоплазматических микропиноцитозных везикул.

Рис. 3. Визуализация и плотность лимфатических сосудов в подкожной жировой ткани у пациентов с сахарным диабетом 2 типа и в контроле. А – лимфатический сосуд в норме; Б – лимфатические сосуды у пациента с сахарным диабетом 2 типа. Иммуногистохимическое окрашивание на маркер эндотелиоцитов лимфатических сосудов подопланин. Ув. х400; В – объемная плотность лимфатических сосудов, LDVv, %; Г – численная плотность лимфатических сосудов, LVDq, n; * – p<0,02 в сравнении с контрольной группой.

Рис. 4. Ультраструктурная организация эндотелиоцитов лимфатических и кровеносных сосудов жировой ткани пациентов с сахарным диабетом 2 типа. А – эндотелий лимфатического капилляра в норме; Б – эндотелий лимфатического капилляра пациента с сахарным диабетом 2 типа и ожирением. Выросты и выпячивания люминальной и базальной поверхностей эндотелиоцита лимфатического капилляра. Контакт с соседней эндотелиальной клеткой (стрелки); В – эндотелий кровеносного капилляра в норме; Г – эндотелий кровеносного капилляра пациента с сахарным диабетом 2 типа и ожирением. Набухание цитоплазмы эндотелиоцитов, снижение содержания цитоплазматических органелл и везикул. Электронная микроскопия. Ув. х10 000.

При морфометрическом анализе выявлено снижение объемной плотности кровеносных микрососудов в ПЖК у больных СД в сравнении с контролем. Численная плотность микрососудов не показала достоверных различий. Объемная и численная плотность лимфатических микрососудов, напротив, были статистически значимо увеличены у больных СД (рис. 3В, 3Г). Прослеживались взаимосвязи между гипертрофией адипоцитов и изменениями васкуляризации ПЖК. При этом диаметр подкожных адипоцитов обратно коррелировал с объемной плотностью микрососудов (r=-0,42, p=0,007) и прямо – с объемной плотностью лимфатических сосудов (r=0,4, p=0,01).

Анализ сопряженности концентраций адипокинов и морфологических параметров ПЖТ у больных СД2

Средний диаметр адипоцитов у пациентов с СД положительно коррелировал с уровнем лептина (r=0,42, p=0,03), остальные адипокины не показали достоверных связей с данным параметром. В ранговом корреляционном анализе обнаружены обратные взаимосвязи концентраций резистина и висфатина с объемной и количественной плотностью микрососудов (резистин: r=-0,52, p=0,008 и r=-0,54, p=0,005 соответственно; висфатин: r=-0,44, p=0,03 в обоих случаях). Висфатин, кроме того, прямо коррелировал с объемной плотностью лимфатических микрососудов (r=0,44, p=0,03). Концентрации других адипокинов не показали значимых взаимосвязей с плотностью сосудов в ПЖК.

Нежелательные явления

У трех пациентов зафиксировано образование подкожных гематом после биопсии ПЖК. Гематомы рассасывались в течение 3–7 дней.

ОБСУЖДЕНИЕ

Резюме основного результата исследования

Дисфункция ЖТ у больных СД2 проявляется увеличением концентраций в сыворотке крови адипокинов: лептина, резистина, висфатина и адипсина. Выраженность дисфункции ЖТ связана с особенностями распределения ЖТ, гипертрофией подкожных адипоцитов, снижением объемной плотности кровеносных сосудов и увеличением объемной плотности лимфатических сосудов в ПЖК. Уровни лептина, резистина, висфатина, адипсина и адипонектина прямо коррелируют с массой ЖТ на бедрах, уровни лептина и адипсина, кроме того, положительно ассоциированы с массой ЖТ на туловище и в центральной области живота. Концентрация лептина, но не других адипокинов, положительно коррелирует с диаметром подкожных адипоцитов. Уровни резистина и висфатина демонстрируют обратные ассоциации с объемной плотностью микрососудов в ПЖК.

Обсуждение основного результата исследования

Способность ЖТ изменять метаболизм энергетических субстратов в состоянии после еды, при голодании и физических нагрузках, в том числе посредством регуляторных влияний на мышцы и печень через секрецию адипокинов, является важным элементом адаптации энергетического обмена к меняющимся условиям жизнедеятельности. В свою очередь, снижение «метаболической гибкости» ЖТ сочетается с резистентностью к инсулину и СД2 [16]. Нарушения регуляторной функции ЖТ при СД2 тесно связаны с процессом ремоделирования ЖТ, который включает изменения массы, распределения и морфологии ЖТ. В данной работе мы исследовали клинические, биохимические и морфологические особенности ремоделирования ЖТ у больных СД2. Полученные данные свидетельствуют о том, что нарушения продукции различных адипокинов в разной степени связаны с увеличением массы ЖТ, особенностями ее распределения, гипертрофией подкожных адипоцитов и изменениями васкуляризации ПЖК.

Для исследования функции ЖТ были отобраны 5 адипокинов: лептин, резистин, висфатин, адипсин и адипонектин. Выбор адипокинов определялся их влиянием на метаболические процессы и чувствительность к инсулину, а также преимущественной секрецией различными жировыми депо. У больных СД2 зафиксировано значительное увеличение концентраций в сыворотке крови лептина, резистина, висфатина и адипсина. Полученные данные в целом согласуются с результатами ранее выполненных работ, показавших увеличение концентраций лептина, резистина и висфатина у больных СД2 [7, 8, 17, 18], и не подтверждают данные о снижении уровня адипсина при данном заболевании [18].

Изменения продукции адипокинов у больных СД2 ожидаемо оказались связаны с выраженностью ожирения. Все исследованные регуляторы, за исключением адипонектина, продемонстрировали положительные связи с ИМТ, ОТ и ОБ. Известно, что ЖТ является основным источником лептина, резистина, висфатина и адипсина и практически единственным источником адипонектина. Вместе с тем исследованные молекулы оказались в разной степени ассоциированы с массой ЖТ и ее распределением. Уровни лептина, резистина и адипсина показали прямые корреляции с общей массой ЖТ, а уровни лептина и адипсина, кроме того, были положительно взаимосвязаны с массой ЖТ на туловище и в центральной области живота. Очевидно, различный характер ассоциаций уровней адипокинов с параметрами КСТ отражает особенности секреции этих молекул разными жировыми депо.

В последние годы большой интерес вызывают морфологические аспекты ремоделирования ЖТ при ожирении и ассоциированных с ним состояниях. В частности, обсуждается взаимосвязь между дисфункцией ЖТ и гипертрофией адипоцитов. Известно, что ПЖТ имеет ограниченную способность к экспансии за счет клеток-прекурсоров, на избыточное поступление энергетических субстратов она отвечает гипертрофией адипоцитов. Усиленный липолиз в гипертрофированных адипоцитах приводит к массивному поступлению свободных жирных кислот в кровоток, эктопическому депонированию жира, хроническому воспалению и инсулинорезистентности [19]. Значительное увеличение среднего диаметра подкожных адипоцитов у обследованных нами больных СД свидетельствует о преимущественно гипертрофическом типе имеющегося у них ожирения. Зафиксированная корреляция между средним диаметром адипоцита и уровнем лептина подтверждает значимость гипертрофии адипоцитов в развитии дисфункции ЖТ.

Процессы ангиогенеза и лимфангиогенеза играют важную роль в ремоделировании ЖТ при ожирении. Интересным и пока мало исследованным вопросом является роль изменений ангиогенеза в формировании эндокринной дисфункции адипоцитов. В работе Gealekman и соавт. было показано, что ПЖТ обладает большей способностью расширять свою капиллярную сеть, чем висцеральная ЖТ, но эта способность уменьшается при морбидном ожирении. Снижение ангиогенной способности ПЖТ при этом коррелирует с резистентностью к инсулину [20]. По экспериментальным данным, высокожировая диета редуцирует плотность капилляров в подкожной и висцеральной ЖТ. Аэробные физические нагрузки, напротив, увеличивают васкуляризацию [21]. В данном исследовании мы зафиксировали снижение объемной плотности сети кровеносных микрососудов в ПЖТ у больных СД2. Это согласуется с данными о нарушениях ангиогенной способности клеток ЖТ при СД [22].

Электронно-микроскопическое исследование эндотелиоцитов кровеносных сосудов ЖТ зафиксировало отек цитоплазмы и снижение трансэндотелиального транспорта. Можно предполагать, что снижение объемной плотности и изменения ультраструктуры кровеносных сосудов могут способствовать развитию гипоксии ЖТ. Имеются данные, что гипоксия ЖТ сопряжена с митохондриальной дисфункцией адипоцитов, гиперпродукцией реактивных метаболитов кислорода, нарушением дифференцировки преадипоцитов в адипоциты, торможением миграции макрофагов из ЖТ и изменением их секреторного фенотипа [12]. Каскад молекулярных сигналов, запускаемых гипоксией, участвует в развитии фиброза, воспаления ЖТ и инсулинорезистентности [23]. Вероятным следствием этих нарушений является регуляторная дисфункция ЖТ. В пользу этой концепции свидетельствуют зафиксированные нами обратные взаимосвязи между уровнями резистина и висфатина в сыворотке крови и плотностью сети кровеносных сосудов в ПЖК.

Роль лимфатической системы в развитии дисфункции ЖТ при СД ранее не изучалась. В данном исследовании нами зафиксировано увеличение плотности сети лимфатических микрососудов в ПЖК у больных СД2. В сравнении с изменениями плотности кровеносных сосудов, плотность лимфатических сосудов менялась противоположным образом, что может отражать известные различия в регуляции процессов ангиогенеза и лимфангиогенеза, в том числе при СД [24]. Известно, что в постнатальном периоде активация лимфангиогенеза сопровождает опухолевые и воспалительные процессы. Можно предположить, что воспаление ЖТ при ожирении способствует активации лимфангиогенеза. У мышей, получавших высокожировую диету, описана перилимфатическая воспалительная инфильтрация ЖТ [25]. Заметим, что функция лимфатических коллекторов в процессе воспаления не сводится лишь к транспорту антигенов и иммунокомпетентных клеток: эндотелиоциты лимфатических капилляров способны регулировать активность и фенотип иммуноцитов. В различных условиях лимфангиогенез может как тормозить, так и усугублять течение воспалительных процессов [26].

Экспериментальные и клинические исследования зафиксировали снижение дренажно-транспортной функции лимфатической системы ЖТ при ожирении [25, 27, 28]. Косвенно о нарушении функции лимфатических микрососудов ПЖК у обследованных нами больных свидетельствуют изменения цитоплазмы и внутриклеточных органелл (митохондрий, гранулярного эндоплазматического ретикулума) эндотелиоцитов, выявленные нами при электронно-микроскопическом исследовании. В предыдущих исследованиях была показана связь между нарушениями лимфатического дренажа и аккумуляцией жира при ожирении у мышей [27, 29]. Известно, что нарушения оттока лимфы у пациентов с врожденной или приобретенной лимфедемой также ассоциированы с активацией адипогенеза [30]. Было высказано предположение, что снижение способности лимфатической системы элиминировать макромолекулы из интерстициального пространства у пациентов с ожирением может быть связующим звеном между ожирением и воспалением ЖТ [28]. Вместе с тем в данном исследовании нам не удалось зафиксировать какой-либо взаимосвязи между плотностью лимфатических сосудов в ПЖК и концентрациями адипокинов в крови. Вопрос о роли лимфатической системы в формировании дисфункции ЖТ при СД заслуживает дальнейших исследований.

Ограничения исследования

Одномоментный (поперечный) дизайн исследования не позволяет однозначно судить о причинно-следственных связях между признаками. Методологический подход к оценке распределения ЖТ, использованный в работе, не позволил дифференцировать подкожные и висцеральные жировые депо. Сравнительно небольшой объем выборки пациентов, которым выполнена биопсия, требует осторожности в интерпретации результатов морфологических исследований. Включение в исследование большого числа больных, получавших инсулинотерапию, могло вести к систематическому смещению данных относительно общей популяции больных СД2.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучение процессов ремоделирования и регуляторной дисфункции ЖТ имеет большое значение для расшифровки механизмов формирования инсулинорезистентности и СД2. В данной работе нами изучены изменения концентраций в сыворотке крови нескольких адипокинов: лептина, резистина, висфатина, адипсина и адипонектина у больных СД2 и определены их взаимосвязи с особенностями распределения, гипертрофии и васкуляризации ПЖК. Увеличение концентраций лептина, резистина, висфатина и адипсина свидетельствует об эндокринной дисфункции ЖТ. Показано, что у пациентов с СД2 концентрации лептина, резистина, висфатина, адипсина и адипонектина прямо коррелируют с массой ЖТ на бедрах, уровни лептина и адипсина, кроме того, демонстрируют ассоциации с массой ЖТ на туловище и в центральной области живота. Гипертрофический тип ожирения у больных СД2 ассоциирован с гиперлептинемией.

Нами впервые показано, что гипертрофия подкожных адипоцитов у пациентов с СД2 сочетается со снижением объемной плотности кровеносных сосудов и с увеличением объемной и численной плотности лимфатических сосудов в ПЖК. Указанные изменения могут свидетельствовать о разнонаправленных изменениях интенсивности процессов ангиогенеза и лимфангиогенеза. Концентрации резистина и висфатина показали обратную связь с объемной плотностью микрососудов. В самих сосудах выявлены ультраструктурные изменения эндотелиоцитов, более выраженные в лимфатических капиллярах, косвенно свидетельствующие о нарушении микроциркуляции и лимфатического дренажа.

Изучение связей между адипо-, ангио- и лимфангиогенезом и регуляторной дисфункцией адипоцитов, разработка подходов к коррекции эндокринной функции ЖТ посредством влияния на ее васкуляризацию – перспективные задачи для будущих исследований.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источник финансирования. Работа выполнена за счет средств государственного задания НИИКЭЛ – филиала ИЦиГ СО РАН.

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

Участие авторов. Климонтов В.В. – концепция и дизайн исследования, анализ результатов, написание текста; Булумбаева Д.М. – сбор клинических данных, проведение морфометрии, статистическая обработка и анализ результатов, написание текста; Бгатова Н.П. – концепция и дизайн исследования, анализ морфологических данных; Таскаева Ю.С. – проведение иммуногистохимического исследования сосудов; Орлов Н.Б. – исследование уровня адипокинов; Фазуллина О.Н. – исследование КСТ; Солуянов М.Ю. – проведение биопсии подкожной жировой клетчатки у больных СД; Савченко С.В. – проведение биопсии подкожной жировой клетчатки у лиц контрольной группы; Коненков В.И. – концепция и дизайн исследования, интерпретация результатов. Все авторы внесли значимый вклад в проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию статьи перед публикацией.