Эндотелиальная дисфункция у лиц с ожирением при наличии и отсутствии сахарного диабета 2 типа: оценка специфических маркеров

ОБОСНОВАНИЕ

За последние 50 лет во всем мире произошло значительное увеличение распространенности ожирения, которое является основным фактором риска развития ряда неинфекционных заболеваний, в первую очередь сахарного диабета 2 типа (СД2). Патогенез СД2 и ожирения сходен, они имеют общие пути развития инсулинорезистентности, окислительного стресса, а также протромботических и провоспалительных паттернов [1][2]. Оба состояния тесно связаны с возникновением сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) и атеросклероза, которые являются основной причиной высокого риска ранней смерти у этих пациентов [3][4]. В то же время данные клинических исследований показали, что у части пациентов (10–30%) даже длительное наличие ожирения, в том числе морбидного, не сопровождается развитием СД2, что привело к концепции метаболически здорового ожирения (МЗО). Согласно данной концепции, группа людей с МЗО не имеет явных кардиометаболических нарушений [5][6]. Точные механизмы, ответственные за сохранение метаболического здоровья у людей с MЗO, неизвестны. Выраженность эндотелиальной дисфункции может являться дифференцирующим фактором между состояниями МЗО и ожирением с СД2 [7–9].

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Целью настоящего исследования являлись сравнение уровней маркеров эндотелиальной дисфункции в двух группах лиц (без СД2 и с СД2), а также оценка влияния приема антидиабетических кардиопротективных препаратов (ингибиторов натрий-глюкозного котранспортера 2 типа (иНГЛТ-2) и агонистов рецепторов глюкагоноподобного пептида-1 типа (арГПП-1)) на данные маркеры.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Место и время проведения исследования

Место проведения. ГНЦ РФ ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» Минздрава России.

Время исследования. 01.08.2022–30.10.2023 гг.

Изучаемые группы (одна или несколько)

Изучались 2 группы больных:

1. С ожирением и СД2.
2. С ожирением без СД2 и других нарушений углеводного обмена.

Группа «1»

Критерии включения.

1. ИМТ ≥30 кг/м².
2. Наличие диагноза СД2.
3. Возраст ≥35 лет.
4. Подписанное информированное согласие.

Группа «2»

Критерии включения.

1. ИМТ ≥30 кг/м².
2. Отсутствие нарушений углеводного обмена.
3. Возраст ≥35 лет.
4. Подписанное информированное согласие.

Критерии исключения.

1. СД 1 типа.
2. Уровень гемоглобина менее 70 г/л.
3. Расчетная скорость клубочковой фильтрации менее 45 мл/мин/1,73 м².
4. Острое нарушение мозгового кровообращения, инфаркт миокарда в течение последних 6 мес.
5. Онкологические заболевания.
6. Беременность или период лактации.
7. Отсутствие возможности у пациента осуществлять запланированные визиты для проведения исследований.

Дизайн исследования

Одномоментное когортное одноцентровое исследование.

Методы

Все пациенты были зарегистрированы в электронной базе данных учреждения и имели амбулаторную или стационарную карту, а также подписали добровольное информированное согласие на взятие образцов крови.

Всем пациентам было проведено общеклиническое и лабораторное обследование. Общеклиническое обследование включало измерение роста, массы тела, расчет ИМТ по формуле отношения массы тела в килограммах к квадратному значению роста, выраженному в метрах (кг/м²).

Лабораторное обследование включало следующее.

1. Определение уровня гликированного гемоглобина (HbA_1c). Определение HbA_1cпроводилось методом высокоэффективной жидкостной хроматографии HPLC (High performance liquid chromatography) на анализаторе BioRad (D-10) с использованием стандартных наборов BioRadD-10.
2. Биохимический анализ крови — липидный спектр (общий холестерин, липопротеиды низкой плотности (ЛПНП), триглицериды), глюкоза плазмы — выполнен на аппарате ARCHITECT 8000 с использованием коммерческих наборов фирмы Abbott.
3. Определение маркеров эндотелиальной дисфункции проводилось в сыворотке крови с использованием ручных наборов ИФА SIGMA (США): VWF (Human von Willebrand Factor, фактор фон Виллебранда), чувствительность 0,4 нг/мл; VEGF-A (Vascular endothelial growth factor А, сосудистый эндотелиальный фактор роста А), чувствительность 10 пг/мл; sЕ-Selectin (Soluble form Е-Selectin, растворимый Е-селектин), чувствительность 30 пг/мл; sICAM1 (Soluble intercellular adhesion molecule-1, растворимая молекула межклеточной адгезии-1), чувствительность 150 пг/мл.

Дополнительный анализ маркеров эндотелиальной дисфункции среди лиц с СД2

В рамках исследования пациенты с СД2 были разделены на подгруппы:

• с уровнем HbA_1c ≤8% и >8%;
• получающие кардиопротективную терапию (препараты из групп иНГЛТ-2 и/или арГПП-1) и любые другие антидиабетические препараты.

Статистический анализ

Статистическую обработку данных выполняли в программе Statistica 13.3. Распределения количественных признаков представлены в виде медиан и межквартильного интервала (1 и 3 квартили) — Me [Q1; Q3]. U-критерий Манна–Уитни был применен для сравнения количественных данных двух независимых выборок. Качественные данные представлены в виде абсолютных (n) частот. Сравнение качественных переменных в независимых выборках выполнялось с помощью критерия χ² Пирсона. Cтатистическая значимость различий устанавливалась при p<0,05.

Этическая экспертиза

Проведение исследования одобрено локальным этическим комитетом ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр эндокринологии» Минздрава России (выписка из протокола № 13 от 13 июля 2022 г.). Все пациенты, включенные в исследование, подписывали информированное согласие.

РЕЗУЛЬТАТЫ

В исследование включено 2 группы пациентов с ожирением — контрольная группа без СД и лица с СД2 (n=30 в обеих группах). Сравнительные данные по антропометрическому и лабораторному обследованию приведены в табл. 1.

Обе группы были сопоставимы по ИМТ и возрасту. Группы закономерно отличались по уровню HbA_1c, а также по уровню триглицеридов, который был выше у лиц с СД2.

У пациентов также проводилась оценка маркеров эндотелиальной дисфункции (табл. 2). Между контрольной группой и лицами с СД2 получены различия в уровне sE-Selectin, который был значимо выше в группе пациентов с СД2. По остальным показателям значимых различий не выявлено (табл. 2).

Дополнительный анализ

С целью оценки влияния гликемического контроля на параметры состояния эндотелия мы провели сравнительную оценку маркеров эндотелиальной дисфункции внутри группы пациентов с ожирением и СД2. Из нашей выборки сформирована подгруппа, включающая 16 человек с относительно удовлетворительной компенсацией углеводного обмена (HbA_1c≤8%), и подгруппа, включающая 13 человек с декомпенсацией углеводного обмена (HbA_1с>8%). По результатам сравнения значимых различий всех четырех маркеров эндотелиальной дисфункции между двумя подгруппами обнаружено не было.

Также мы оценили маркеры эндотелиальной дисфункции в подгруппе пациентов, получающих кардиопротективные антидиабетические препараты. К данным препаратам относятся иНГЛТ-2 и арГПП-1. Для оценки влияния данных препаратов на маркеры эндотелиальной дисфункции группа лиц с СД2 была разделена на 2 подгруппы: 1 — лица, принимающие иНГЛТ-2 и/или арГПП-1, 2 — лица, принимающие любую сахароснижающую терапию, кроме иНГЛТ-2 и арГПП-1. Во второй подгруппе пациенты принимали различные комбинации бигуанидов, препаратов сульфонилмочевины, ингибиторов дипептидилпептидазы-4, инсулинотерапию. По результатам сравнения двух подгрупп значимых различий в уровне маркеров эндотелиальной дисфункции не получено.

ОБСУЖДЕНИЕ

Эндотелиальная дисфункция представляет собой ранний маркер метаболических заболеваний. Нарушение способности эндотелия продуцировать и высвобождать вазоактивные медиаторы считается начальным признаком нарушения сосудистой активности при СД и способствует ускоренному прогрессированию атеросклеротических поражений [10].

При СД2 инсулинорезистентность и компенсаторная гиперинсулинемия вызывают дисбаланс экспрессии/активности эндотелиальной синтазы оксида азота (eNOS), уменьшая количество субстратов/кофакторов eNOS и/или ускоряя превращение оксида азота (NO) в активные формы кислорода. Последствия заключаются в снижении сосудистой релаксации, повышенной экспрессии молекул адгезии, таких как VCAM-1 и E-Selectin, и более сильной предрасположенности к проатерогенным и воспалительным явлениям [11].

Механизмы дисфункции эндотелиальных клеток, связанные с воспалением, представлены на рис. 1.

Существует большое количество маркеров эндотелиальной дисфункции, изучение которых проводится более 20 лет. В когортном исследовании MONICA/KORA с целью прогнозирования возникновения СД2 и коронарных событий предложен набор 13 биомаркеров, связанных с воспалением, который состоит из белка острой фазы (CRP), цитокинов (IL-6, IL-18, TGF-β1, MIF), хемокинов (MCP-1/CCL2, IL-8/CXCL8, IP-10/CXCL10, RANTES/CCL5), адипокинов (адипонектин, лептин) и растворимых молекул адгезии (sE-Selectin, sICAM-1) [13]. Помимо вышеописанной панели биомаркеров в развитии эндотелиальной дисфункции участвуют: растворимые молекулы адгезии сосудистых клеток (sVCAM), растворимый P-селектин (sP-с Selectin), асимметричный диметиларгинин (ADMA), окисленный липопротеин низкой плотности (oxLDL), ингибитор активатора плазминогена (PAI-1), VWF и С-реактивный белок (СРБ), эндотелин 1 (ET-1), фактор некроза опухоли альфа (TNF-α), интерлейкины (IL-1-6) [14].

В литературе отмечается, что эндотелиальная дисфункция наблюдается не только у лиц с развившимся СД2, но и у лиц с ожирением без нарушений углеводного обмена [12][15]. Однако сравнение выраженности продукции маркеров эндотелиальной дисфункции между двумя группами лиц с равной выраженностью ожирения, но разным статусом нарушений углеводного обмена не проводилось.

В нашем исследовании в обеих группах проводилась сравнительная оценка основных метаболических показателей (углеводный обмен, липидный спектр сыворотки крови), а также ряда маркеров эндотелиальной дисфункции (sE-Seleсtin, sICAM-1, VEGF-A, VWF).

ICAM-1

Молекула межклеточной адгезии-1 (ICAM-1) является членом суперсемейства иммуноглобулинов (Ig) и имеет решающее значение для остановки миграции лейкоцитов из кровеносных сосудов в ткани. ICAM-1 конститутивно присутствует на эндотелиальных клетках, но его экспрессия увеличивается под действием провоспалительных цитокинов. Растворимая форма (sICAM-1) была измерена в различных жидкостях организма, при этом повышенные уровни наблюдались у пациентов с атеросклерозом, сердечной недостаточностью, заболеванием коронарных артерий и трансплантационной васкулопатией [16]. sE-Selectin и sICAM-1 часто используются в качестве биомаркеров системной активации эндотелия у пациентов с ишемической болезнью сердца, а также при СД2. Сывороточные уровни sVCAM-1, sICAM-1 и sE-Selectin были выше у пациентов с СД2, чем в контрольной группе здоровых пациентов; уровни sVCAM-1 в сыворотке были выше у пациентов с СД2 и ССЗ по сравнению с пациентами с СД2 без ССЗ. У больных СД2 с ССЗ наблюдались значимые положительные ассоциации между уровнями sVCAM-1, sICAM-1 и sE-Selectin [17–19].

VEGF-A

Сосудистый эндотелиальный фактор роста А (VEGF-A или VEGF) представляет собой высококонсервативный секретируемый сигнальный белок, наиболее известный своей ролью в ангиогенезе [20]. VEGF является членом семейства белков, включающего VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, VEGF-E и плацентарный фактор роста (PlGF). Хотя существует несколько родственных генов, основное внимание сосредоточено на VEGF-A из-за его ключевой роли в регуляции ангиогенеза. Опосредованные VEGF патогенные эффекты в первую очередь связаны с его влиянием на проницаемость сосудов и неоангиогенез (неоваскуляризацию) [21]. Взаимодействие между VEGF и его рецептором активирует остаток тирозина, находящегося в интрацитоплазматической части рецептора, и запускает различные сигнальные каскады в эндотелиальных клетках, такие как пролиферация, миграция и увеличение сосудистой проницаемости [22]. VEGF является ключевым фактором в поддержании нормальной функции эндотелия в физиологических условиях; однако высокие концентрации VEGF вызывают аномальный ангиогенез [23]. Гипергликемия при СД2 способствует избыточному образованию VEGF в сыворотке, таким образом, существует прямая связь между увеличением VEGF и уровнем HbA_1c, что было показано в ряде исследований [24–27]. Клинические исследования у пациентов с СД установили ключевую роль VEGF в возникновении и прогрессировании диабетической ретинопатии (ДР): индуцированное диабетом повышение уровня VEGF считается биомаркером тяжести ДР. Это привело к разработке специфических антител против VEGF (анти-VEGF) для успешного интравитреального лечения пролиферативной ретинопатии и диабетического макулярного отека [28][29].

Фактор фон Виллебранда (VWF)

Фактор фон Виллебранда (VWF) — мультимерный гликопротеин, который необходим для тромбоцитарнозависимого первичного гемостаза. Высокомолекулярные мультимеры VWF циркулируют и связываются с коллагеном и тромбоцитами, помогая образовывать тромбы при особом взаимодействии с субэндотелиальными рецепторами, вызывая первичный гемостаз [30][31]. Дефицит VWF вызывает нарушение свертываемости крови, называемое болезнью фон Виллебранда, а повышение его концентрации в сыворотке крови связывают с заболеваниями, характеризующимися повышенным тромбообразованием (ССЗ, СД2) [32]. Предположено, что комплексный механизм, включающий прогрессирующее повреждение клеток эндотелия сосудов и хроническую гипергликемию на фоне повышения функции фактора VWF, способствует прогрессированию ССЗ при СД2. Предлагалось использование VWF в качестве гемостатического маркера эндотелиальной дисфункции для уточнения оценки сердечно-сосудистого риска и ожидаемой пользы от антитромботических средств [33][34].

Е-Selectin

Селектины представляют собой ключевое семейство молекул клеточной адгезии, которое включает селектины С-типа, Р-Selectin, хранящийся в тромбоцитах и эндотелиальных клетках, L-Selectin, представленный в лейкоцитах, и E-Selectin, экспрессируемый в эндотелии. Е-Selectin, L-Selectin и Р-Selectin также существуют в растворимых формах и могут быть измерены в крови для характеристики состояния эндотелия и тромбоцитов [35]. Е-Selectin представляет собой рецептор адгезии, участвующий в замедлении свертывания лейкоцитов, его экспрессия ограничена эндотелиальными клетками. В нестимулированных эндотелиальных клетках Е-Selectin не обнаруживается. Исследования in vitro показали, что экспрессия Е-Selectin быстро увеличивается и достигает максимального уровня примерно через 4–6 ч после воздействия воспалительных стимулов (например, ИЛ-1β. ФНО-α) с последующим быстрым снижением за счет расщепления и выделения Е-Selectin. Отщепление эктодомена Е-Selectin снижает плотность молекул адгезии на мембране и, как следствие, приводит к снижению адгезии лейкоцитов к сосудистой стенке [36].

Полученное в нашем исследовании повышение уровня sE-Selectin может являться ранним маркером эндотелиальной дисфункции у лиц с ожирением и СД2, однако для проверки данной гипотезы требуется большая выборка пациентов. Ранее было показано, что уровни изучаемых нами маркеров были повышены в группе пациентов с СД2 по сравнению с контрольной выборкой здоровых пациентов, однако сравнение с группой пациентов с ожирением не проводилось. Известно, что пациенты с СД2 имеют более высокий риск развития ССЗ [37], и, как было указано ранее, концентрация sE-Selectin увеличивается у пациентов с ССЗ [18], что может быть объяснением значимого повышения sE-Selectin в группе пациентов с ожирением и СД2 относительно группы пациентов с ожирением без СД2. C другой стороны, можно предположить, что sE-Selectin может быть использован как маркер — предиктор развития СД2 у пациентов с ожирением без нарушений углеводного обмена, так как, по данным метаанализа [38], повышенные уровни циркулирующих ICAM-1 и E-Selectin приводят к повышенному риску развития СД2.

Существуют данные об увеличении уровня sE-Selectin при неудовлетворительной компенсации углеводного обмена [39][40].

В нашем исследовании мы не получили значимых корреляций по всем исследуемым маркерам эндотелиальной дисфункции в зависимости от компенсации углеводного обмена. Дополнительно нами была проведена оценка эндотелиальных маркеров в подгруппе пациентов, принимающих препараты иНГЛТ-2 и/или арГПП-1. Известно, что многие представители групп иНГЛТ-2 и арГПП-1 способны улучшать сердечно-сосудистый прогноз за счет снижения смертности, а также частоты развития инфаркта миокарда и инсульта. В литературе имеются данные об улучшении эндотелиальной дисфункции при приеме кардиопротективных препаратов [41–43], однако в нашем исследовании значимых различий между группами пациентов, принимающих и не принимающих данные препараты, обнаружено не было, что могло быть обусловлено небольшой выборкой пациентов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Целью нашего исследования была сравнительная оценка маркеров эндотелиальной дисфункции в двух группах лиц c ожирением (без СД2 и с СД2), а также влияния приема кардиопротективных препаратов (арГПП-1 и иНГЛТ-2) на данные маркеры. Получено значимое повышение уровня sЕ-Selectin в группе пациентов с ожирением и СД2 по сравнению с лицами без нарушений углеводного обмена. Различий по уровню маркеров эндотелиальной дисфункции в подгруппах пациентов с СД2 и HbA_1c ≤8% и >8% обнаружено не было. Также не отмечено влияния назначения антидиабетических кардиопротективных препаратов (иНГЛТ-2 и/или арГПП-1) на исследуемые показатели функции эндотелия у лиц с СД2. Мы предполагаем, что повышение уровня sЕ-Selectin может являться ранним маркером эндотелиальной дисфункции у лиц с ожирением и СД2, однако результаты требуют проверки на большей выборке.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источники финансирования. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 19-15-00361, https://rscf.ru/project/19-15-00361/.

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

Участие авторов. Покровская Е.В. — концепция и дизайн работы, сбор и анализ материала, написание текста рукописи; Шестакова Е.А. — концепция и дизайн работы, анализ материала, редактирование текста рукописи; Шестакова М.В. — концепция и дизайн работы, редактирование текста рукописи.

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.