Состояние энтеропанкреатической гормональной системы при гестационном сахарном диабете

В настоящее время рост числа беременных женщин с нарушением углеводного обмена является общемировой тенденцией. Это связано как с увеличением заболеваемости сахарным диабетом в популяции, так и ужесточением диагностических критериев гестационного сахарного диабета (ГСД). По разным статистическим данным, ГСД осложняет от 1% до 14% всех беременностей и является наиболее частым нарушением обмена веществ у беременных женщин, с которым встречаются как акушеры-гинекологи, так и эндокринологи [1].

Общепризнанно, что ГСД обусловлен инсулиновой резистентностью и недостаточностью функции β-клеток [2]. Патология энтеропанкреатической гормональной системы рассматривается как одна из возможных причин нарушения функциональной активности β-клеток и, соответственно, углеводного обмена у беременных. При этом данных о состоянии энтероинсулярных гормонов (глюкагон, глюкозозависимый инсулинотропный пептид (ГИП), глюкагоноподобный пептид-1 и -2 (ГПП-1 и ГПП-2) во время физиологической беременности недостаточно или они носят неоднозначный характер, а также неясна роль нарушений в энтероинсулярной гормональной системе в патогенезе развития ГСД.

Цель

Провести сравнительную оценку секреции инкретиновых гормонов в группе женщин с избыточной массой тела и ожирением, осложненным ГСД (основная группа), и у пациенток, сравнимых по ИМТ с женщинами основной группы, но без нарушений углеводного обмена (группа сравнения).

Материалы и методы

Дизайн: открытое, наблюдательное, сравнительное исследование. В исследование были включены 50 пациенток с ГСД, группу сравнения составили 30 беременных женщин без ГСД. Набор женщин в основную группу и группу сравнения, а также лабораторный блок исследований проводились на базе ОГАУЗ Областной перинатальный центр г. Томска.

Беременные женщины включались в исследование при наличии ИМТ от 25 до 40 кг/м2. Женщинам определялась гликемия натощак и проводился пероральный глюкозотолерантный тест (ПГТТ) с 75 г глюкозы – в I триместре, II триместре (22–24-я неделя согласно существующим рекомендациям) и в III триместре – исследование гликемии натощак и через 2 часа после приема углеводсодержащей пищи (так как проведение ПГТТ после 32-й недели запрещено). При выявлении нормальных показателей (глюкоза плазмы натощак, а также результатов ПТТГ с 75 г глюкозы) пациентки включались в группу сравнения, а при нарушениях, соответствующих диагнозу ГСД, – в основную группу. Пациенткам группы сравнения, включенным в исследование в I триместре, на 24–32-й неделях беременности ПГТТ проводился повторно с целью исключения ГСД.

ПТТГ с 75 г глюкозы проводился в I триместре женщинам вразрез c существующими рекомендациями для исследования базальной и стимулированной секреции глюкагона.

Критериями включения беременных женщин в основную группу являлись: подписание информированного согласия и наличие ГСД, установленного в соответствии с Российским консенсусом «Гестационный сахарный диабет: диагностика, лечение, послеродовое наблюдение» 2012 г. Критерии исключения: отказ пациентки от участия в исследовании, наличие прегестационных нарушений углеводного обмена, наличие сопутствующей инфекционной патологии (гепатит, ВИЧ-инфекция и т.д.).

Группу сравнения составили беременные женщины, сопоставимые по возрасту, индексу массы тела и паритету с женщинами основной группы. Так как женщины с ГСД имели избыточную массу тела и ожирение, то в группу сравнения женщин включали также с избыточной массой тела и ожирением, однако по отношению к нарушениям углеводного обмена данная группа была группой контроля, так как нарушения углеводного обмена у пациенток данной группы отсутствовали (по анамнестическим данным).

Всем пациенткам проводились: ПГТТ с 75 г глюкозы, определение уровня гликированного гемоглобина (HbA1c), исследование уровня базального (натощак) и постпрандиального глюкагона на 30-й минуте ПГТТ, определение базальных концентраций ГПП-1 и ГПП-2, определение уровней базального инсулина и проинсулина.

Забор крови для определения концентрации инсулина, проинсулина, ГПП-1, ГПП-2, ГИП и глюкагона проводился однократно в том триместре беременности, в котором было выявлено нарушение углеводного обмена. ПГТТ с 75 г глюкозы проводился у женщин до 32-й недели беременности, после 32-й недели проводилось определение гликемии натощак и после пищевой нагрузки.

Определение концентрации глюкагона, ГПП-1, ГПП-2, ГИП проводилось методом иммуноферментного анализа (YANAIHARA INSTITUE INC, Japan). Статистическую обработку полученных данных производили с помощью пакета программ SPSS Statistics 18. При соблюдении закона о нормальном распределении признаков данные представлялись в виде среднего и стандартного отклонения (M±SD), при несоблюдении – в виде медианы и межквартильного размаха (Me [Q1-Q3]). Попарное сравнение количественных признаков осуществлялось на основе критерия Манна-Уитни, различия считались значимыми при p<0,05.

Результаты

Средний возраст беременных с ГСД составил 31,5±5,6 лет, средний возраст пациенток в группе сравнения – 30,1±5,8 лет. Средний индекс массы тела (ИМТ) в группе пациенток с ГСД составил 29,6±5,9 кг/см2, в группе сравнения – 29,8±6,2кг/м2.  

Женщины включались в исследование в I (12,5 [11,5–13,3] недель гестации), II (21,0 [19,0–23,0] недель гестации) и III (34,3 [31,0–36,7]) триместрах беременности.

Диагноз ГСД был поставлен в I триместре 6 (12%) пациенткам, во II триместре – 26 (52%), в III триместре – 18 (36%). Соотношение женщин в группе сравнения по триместрам было следующее: 4 (13,3%) в I триместре, 21 (70%) во II триместре, 5 (16,7%) – в III (p>0,05 при сравнении с распределением женщин по триместрам в основной группе).

Средний уровень гликемии натощак в основной группе и группе сравнения составил 5,4±0,5 ммоль/л и 4,1±0,4 ммоль/л (p<0,05) соответственно. Уровень постпрандиальной гликемии на 60-й минуте ПГТТ в указанных группах составил 7,6±1,7 и 6,8±1,3 ммоль/л (p<0,05), на 120-й минуте теста – 6,3±1,3 и 5,9±1,2 ммоль/л (p<0,05) соответственно.

Среди женщин основной группы одна пациентка получала инсулинотерапию с 27-й недели беременности в следующем режиме: Хумулин НПХ 20 Ед/сутки и Хумулин Регуляр по 6–8 Ед на основные приемы пищи. Инсулинотерапия была назначена в связи с неудовлетворительной компенсацией углеводного обмена на фоне проводимой диетотерапии. У остальных пациенток данной группы были достигнуты целевые значения гликемии на фоне проводимой диетотерапии.

В табл. 1 представлены сводные данные, характеризующие обобщенный уровень секреции инкретиновых гормонов, а также инсулина/проинсулина и глюкагона. Результаты исследования показали, что уровень базального глюкагона был достоверно выше в группе женщин с ГСД, чем в группе сравнения (см. табл. 1). Постпрандиальный уровень глюкагона у женщин с ГСД также превышал его уровень на 30-й минуте ПТТГ у женщин без нарушений углеводного обмена, однако уровень статистической значимости различий между группами не был достигнут. При этом в сравниваемых группах максимальные различия уровней как базального, так и постпрандиального глюкагона отмечались в I триместре беременности: уровень базального глюкагона среди женщин в I триместре без ГСД (группа сравнения) составил 698,55 [401,8–874,45] пг/мл, тогда как в основной группе – 3638,4 [343,8–3834,60] пг/мл; уровень постпрандиального глюкагона в указанных группах – 389,3 [291,5–402,11] пг/мл и 379,068 [20,360–612,14] пг/мл соответственно. Достоверных различий между уровнями как базального, так и постпрандиального глюкагона во II и III триместрах получено не было (рис. 1, 2). Достоверных различий между уровнями базального инсулина в основной группе женщин и группе сравнения также выявлено не было. При определении уровня проинсулина в указанных группах отмечалась тенденция повышения данного гормона у женщин с ГСД (p=0,05).

Таблица 1. Уровень гликированного гемоглобина и концентрации энтероинсулярных гормонов у беременных женщин с ГСД и группы сравнения (M±SD)

Как уже было указано, женщины основной группы и группы сравнения имели избыточную массу тела или ожирение 1–2-й степени. В табл. 2 представлены сводные данные, характеризующие прибавку массы тела беременными женщинами с ГСД и в группе сравнения, как за отдельный триместр, так и за всю беременность. Регистрировалась тенденция к более высоким гестационным прибавкам массы тела у женщин без нарушений углеводного обмена в сравнении с женщинами с ГСД, но без достижения уровня статистической значимости.

Таблица 2. Прибавка массы тела у женщин с ГСД и группы сравнения за время наблюдения (Me [Q1-Q3], кг)

На рис. 1–7 и в табл. 3 представлены данные об уровне инкретиновых гормонов (ГПП-1, ГПП-2, ГИП), а также инсулина/проинсулина и глюкагона натощак и на 30-й минуте ПГТТ, у женщин с ГСД и в группе сравнения.

Таблица 3. Показатели гликемии, HbA1c и энтероинсулярных гормонов у женщин с ГСД с дебютом в разных триместрах беременности и группы сравнения

Примечание: здесь и на рисунках 1–7 * – p<0,05 относительно группы сравнения

Значимых различий в уровне инсулина и проинсулина между наблюдаемыми группами в разных триместрах беременности не отмечено. Однако обращает внимание разный паттерн изменений этих гормонов в 2 группах по мере прогрессирования беременности – у женщин с ГСД прогрессивно увеличивается уровень инсулина к III триместру, тенденция к увеличению концентрации проинсулина во II триместре, в отличие от группы сравнения – женщин с избыточной массой тела и ожирением, но без нарушений углеводного обмена – уровень и инсулина, и проинсулина наиболее высокие в I и II триместрах беременности, с тенденцией к снижению в III триместре (см. рис. 1, 2).

На рис. 3–4 представлены результаты определения концентрации глюкагона на 0-й и 30-й минутах ПТТГ с 75 г глюкозы у женщин обеих групп. Установлено, что у женщин с ГСД, выявленным в I триместре, отмечается более высокая секреция глюкагона как натощак, так и в ответ на стимуляцию глюкозой в сравнении с женщинами, сравнимыми по ИМТ, но без нарушений углеводного обмена. Параллельно с этим у женщин с ГСД, диагностированным в I триместре, выявлялось и более высокое содержание в плазме крови натощак ГПП-1 (p<0,05) в сравнении с женщинами без ГСД (рис. 5).

Обобщенный уровень ГПП-1 по результатам нашей работы был также достоверно выше в группе женщин с ГСД в сравнении с группой женщин без нарушений углеводного обмена, причем превышая аналогичный показатель в группе сравнения во всех триместрах беременности (см. табл. 1).

В сравниваемых группах максимальные различия в уровне ГПП-1 наблюдались в I и III триместрах. Уровень ГПП-1 натощак у женщин без ГСД увеличивался с прогрессированием беременности и был максимальным в III триместре, у женщин с ГСД – уровень ГПП-1 во время беременности имел U-образную динамику, относительное уменьшение его базального уровня отмечалось во II триместре (рис. 5).

Достоверных различий при определении уровня ГПП-2 получено не было, динамика концентрации этого гормона была сравнимой в обеих группах, – отмечалось уменьшение концентрации ГПП-2 натощак с прогрессированием беременности (рис. 6).

Базальная концентрация ГИП имела разный паттерн изменений во время беременности – у пациенток с избыточной массой тела и ожирением постепенно увеличивалась к III триместру, у женщин с ГСД – уменьшалась, поэтому в III триместре регистрировалось статистически значимое превышение уровня данного гормона у женщин без ГСД относительно женщин основной группы (рис. 7).

Обсуждение

Традиционно принято рассматривать в качестве классического – механизм развития ГСД как увеличение концентрации контринсулярных по своим эффектам гормонов плаценты; гипергликемия развивается в результате несоответствия секреторных возможностей β-клетки и мощного глюконеогенеза во II и III триместрах беременности. Таким образом, ГСД развивается в I триместре редко, механизмы развития углеводной интолерантности в I триместре обсуждаются – это может быть результатом выявления MODY, манифестации ранних стадий развития аутоиммунного сахарного диабета и т.д. В нашем исследовании был выявлен один из возможных механизмов развития гестационных нарушений углеводного обмена – дисбаланс в системе инкретиновых гормонов, а также повышение секреции базальной и стимулированной секреции глюкагона.

Наше исследование показало, что женщины, у которых выявлен ГСД в разных триместрах беременности, представляют гетерогенную группу с позиции секреторных паттернов инкретиновых гормонов. Так, у беременных женщин, у которых диагноз ГСД поставлен в I триместре беременности, согласно новым диагностическим критериям (глюкоза плазмы натощак более 5,1 ммоль/л), отмечался более высокий уровень базальной и стимулированной глюкагонемии.

Полученные нами результаты совпадают с результатами ряда ранее проведенных исследований. Так, в исследовании Grigorakis S.I. (2000) отмечалось значительное повышение уровня глюкагона плазмы в группе женщин с ГСД в сравнении с группой пациенток без гестационного диабета [3]. Аналогичные результаты были получены и в исследовании Beis C. и соавт. (2005): в группе пациенток с ГСД базальный глюкагон был выше, чем в контрольной группе (здоровые беременные женщины, сопоставимые по возрасту и ИМТ с пациентками основной группы) [4].

Повышение уровня базального и стимулированного глюкагона сопровождалось у пациенток с ГСД, выявленным в I триместре, значимым повышением базальной концентрации ГПП-1. 

Известно, что в исследованиях у лиц с нарушенной гликемией натощак (НГН) была отмечена повышенная секреция ГПП-1. Авторы предположили, что при НГН увеличение секреции ГПП-1 может иметь компенсаторный характер для поддержания уровня инсулина близко к нормальным значениям. И, скорее всего, по мере прогрессирования нарушений углеводного обмена такие компенсаторные возможности пропадают [5].

Исследование Cypryk K. и соавт. (2007) показало, что концентрация ГПП-1 натощак была значительно выше в группе пациенток с ГСД в сравнении с группой беременных женщин с нормальной толерантностью к глюкозе, что также совпадает с полученными нами результатами [5]. Позже было установлено, что концентрация ГПП-1 в плазме крови как натощак, так и после нагрузки глюкозой была значительно выше у женщин с ГСД в сравнении с контрольной группой здоровых беременных женщин [6].

Однако по результатам более поздних работ получены противоположные данные: секреция ГПП-1 у женщин с ГСД была ниже в сравнении со здоровыми беременными, при ретестировании после родов отмечалась та же закономерность – ГПП-1 был ниже у пациенток с ГСД в анамнезе [7]. В исследовании Bonde L. и соавт. (2013) установлено, что беременность ассоциирована с низким ответом ГПП-1, но не выявлено достоверных различий между уровнями ответа ГПП-1 у женщин с ГСД и здоровых беременных [8].

Известно, что продуктом гена глюкагона, экспрессируемого в интестинальных L-клетках, является проглюкагон, из которого под действием прогормон-конвертазы (PC1/3) образуется ГПП-1 [9, 10]. Хотя экспрессия гена глюкагона в α-клетках поджелудочной железы также приводит к образованию проглюкагона, ранее считалось, что α-клетки не способны синтезировать ГПП-1. Это связано с тем, что эндокринные клетки поджелудочной железы содержат прогормон-конвертазу (PC2), преимущественно превращающую проглюкагон в глюкагон [11]. Однако, согласно последним данным литературы, ухудшение метаболического контроля инициирует в α-клетках транскрипцию проглюкагона в ГПП-1 [12], что объясняет зафиксированное во многих исследованиях повышение уровня ГПП-1 у женщин с ГСД. С другой стороны, повышение концентрации ГПП-1 у женщин с гестационными нарушениями углеводного обмена может также отражать состояние инкретинорезистентности, аналогичное механизму развития компенсаторной гиперинсулинемии при инсулинорезистентности, которая наблюдается на ранних стадиях сахарного диабета 2 типа (СД2).

Одним из механизмов развития СД2 является нарушение гликемии натощак, что, в свою очередь, может быть обусловлено метаболическим дефектом – гиперглюкагонемией натощак, а также отсутствием снижения уровня глюкагона в ответ на повышение гликемии. Так, в одном из исследований (Шестакова Е.А., 2014) показано, что более высокие значения глюкагона у лиц с НГН могут говорить о значимом вкладе глюкагона в формирование гипергликемии натощак, а не постпрандиальной гипергликемии [14].

Однозначных данных о динамике уровня глюкагона во время физиологической и осложненной ГСД беременности в доступной литературе нами не найдено. Так, в одном из исследований было показано, что у женщин с нормально протекающей беременностью отмечалось повышение уровня глюкагона после нагрузки глюкозой через 1 и 2 часа в сравнении с базальными концентрациями, тогда как у женщин с ГСД изменения уровня глюкагона не отмечалось [4].

Отсутствие подавления секреции глюкагона у лиц с СД в ответ на углеводную нагрузку может быть обусловлено также глюкагонотропным эффектом ГПП-2. В 2006 г. Mejer J.J. и соавт. было проведено исследование на здоровых добровольцах, в котором оценивалось воздействие ГПП-2 на параметры углеводного обмена. У обследуемых лиц уровень инсулина значимо не отличался при введении ГПП-2 или плацебо. Однако было обнаружено четкое влияние ГПП-2 на уровень глюкагона: экзогенное введение ГПП-2 стимулировало секрецию глюкагона, тогда как при прекращении инфузии ГПП-2 уровень глюкагона возвращался к исходным величинам. Таким образом, ГПП-2 действовал как антагонист по отношению к ГПП-1 [15]. Имеются также данные, что ГПП-2, не влияя на концентрацию инсулина, стимулирует секрецию глюкагона альфа-клетками поджелудочной железы как натощак, так и постпрандиально [16–18].

В исследовании, проведенном нами, отмечен феномен относительно более высокого содержания базального ГПП-2 у женщин с ГСД, выявленным в I триместре, но уровень статистической значимости выявленных различий достигнут не был. Тем не менее, у женщин с ГСД, когда бы он не развился, определялись более высокие уровни ГПП-2 натощак, нежели у женщин с избыточной массой тела и ожирением без нарушений углеводного обмена (см. рис. 6), что позволяет также предположить значимость ГПП-2 в механизме развития гестационных нарушений углеводного обмена. Выраженное стимулирующее влияние ГПП-2 на секрецию глюкагона позволяет отнести его к гормонам с «антиинкретиновым» действием.

У женщин с ГСД, выявленным во II триместре, из изученных нами параметров можно отметить увеличение секреции проинсулина натощак, однако не достигающее статистически значимого уровня относительно группы сравнения.

ГСД, выявленный в III триместре, сопровождался значимым относительно группы сравнения повышением базальной концентрации ГПП-1 и инсулина, а также – снижением ГИП (см. рис. 1, 5, 7).

Считается, что ГИП может обладать свойствами двояко направленного регулятора продукции обоих гормонов поджелудочной железы, определяющих гомеостаз глюкозы. У лиц без нарушения углеводного обмена ГИП обладает глюкагонотропным эффектом, а у больных СД – инсулинотропным [19, 20, 21]. Тем не менее, уровень глюкагона базального и стимулированного у женщин с ГСД, развившимся в III триместре, не различался с группой сравнения (рис. 3, 4), а уровень инсулина превышал таковой у женщин группы сравнения, что позволяет определять эффекты ГИП преимущественно как инсулинотропные в условиях уже развившихся нарушений углеводного обмена.

Таким образом, итогом нашего исследования явилось понимание того факта, что гестационные нарушения углеводного обмена, развившиеся на разных сроках беременности, являются гетерогенными с позиции нарушения секреции инкретиновых гормонов (ГПП-1, ГПП-2 и ГИП), глюкагона и инсулина.

В связи с этим исследование молекулярно-генетических маркеров дисфункции β-клетки при ГСД и роли энтероинсулярной оси как одной из причин развития нарушений углеводного обмена у беременных позволило бы расширить существующее представление о механизмах нарушений углеводного обмена при беременности, а также подготовить теоретическую основу для разработки новых интервенционных технологий выделения групп высокого риска ГСД, первичной профилактики и терапии, основанной на инсулинотропных эффектах инкретинов.

Ограничения исследования

В исследование не включалась группа женщин с нормальной массой тела в силу объективных технических причин и отсутствия достаточного финансирования.

Выводы

• Гестационный сахарный диабет, развившийся в I триместре беременности, ассоциирован с повышением базальной и стимулированной секреции глюкагона, а также базального уровня ГПП-1.
• Выявлена гетерогенность гестационных нарушений углеводного обмена, развивающихся на разных сроках беременности, с позиции дисбаланса инкретиновых гормонов.

Информация о финансировании и конфликте интересов

Исследование выполнено при финансовой поддержке гранта РФФИ мол_а № 12-04-31949 «Молекулярно-генетические маркеры нарушения функционирования энтероинсулярной гормональной системы при гестационном сахарном диабете», а также стипендии Президента Российской Федерации для молодых ученых и аспирантов (Договор № СП-594. 2015. 4).

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

Вклад авторов: Саприна Т.В. – концепция и дизайн исследования, анализ полученных данных, написание и редактирование текста статьи; Тимохина Е.С. – клинический этап сбора данных; Гончаревич О.К – клинический этап сбора данных; Будеева С.В. – лабораторный этап сбора и анализа данных; Прохоренко Т.С. – анализ полученных данных; Таширева Л.А. – лабораторный этап сбора и анализа данных; Мусина Н.Н. – сбор данных, статистическая обработка данных, оформление публикации; Дронова И.В. – лабораторный этап сбора и анализа данных.