Особенности постпрандиальной динамики гормонов гастродуоденальной зоны у больных метаболическим ожирением, ассоциированным с сахарным диабетом 2 типа и без него

В связи с распространенностью метаболического ожирения (МО), лечение данного заболевания является важной социальной проблемой всемирного здравоохранения [1]. Основным методом лечения МО является терапевтическая коррекция, направленная на снижение веса и предупреждение развития сахарного диабета 2 типа (СД2) [2]. Инкретины – глюкозозависимый инсулинотропный полипептид (GIP) и глюкагоноподобный пептид – 1 (GLP-1) – гормоны ЖКТ, вырабатываемые в кишечнике в ответ на поступление глюкозы или других нутриентов и стимулирующие секрецию инсулина β-клетками поджелудочной железы, в настоящее время активно используются при лечении СД2. Однако все более широкое распространение получают хирургические (бариатрические) методы лечения ожирения, в частности, лапароскопическое гастрошунтирование (ЛГШ), билиопанкреатическое шунтирование (БПШ), приводящие к устойчивой потере веса и значительному улучшению состояния пациентов с СД2 [3]. Тем не менее, однозначного объяснения механизма снижения уровня глюкозы у больных после подобных операций на фоне высокого индекса массы тела (ИМТ) нет. Предполагается, что постпрандиальный секреторный ответ GLP-1 существенно возрастает после проведения БПШ. Так, увеличение уровня GLP-1 в 5–10 раз происходит в ответ на прием пищи [4] или прием глюкозы [5] и способствует снижению уровня гликемии [5–7]. Учитывая реконструктивный характер (исключение проксимального отдела кишечника из пищеварения) как БПШ, так и ЛГШ, можно предположить, что грубый химус, попадая в дистальный отдел кишечника, минуя проксимальный, стимулирует секрецию GLP-1 [8].

Цель

Оценить секрецию GLP-1, GIP и других гормонов гастродуоденальной зоны у больных МО (с СД2 и без него) до и после пробного завтрака.

Материалы и методы

В программу исследования были включены 28 пациентов с МО (12 мужчин и 16 женщин, средний возраст которых составил 45,01±7,05 лет). Всеми больными было подписано информированное согласие на участие в исследовании. У всех пациентов, вошедших в исследование, ожирение имело алиментарно-конституциональный характер с абдоминальным типом локализации, гипертрофическим по морфологии. Со всеми пациентами было подписано добровольное информированное согласие на исследование. Разрешение на проведение исследования получено в локальном этическом комитете (протокол №4 заседания Локального этического комитета Инновационного парка БФУ им. И. Канта от 23 октября 2013 года).

Больные были распределены на две группы.

В первую группу (n=9, 6 женщин и 3 мужчин, средний возраст в которой составил 51,55±5,73 лет) были включены больные МО до проведения им коррекционных мероприятий (впервые обратившиеся в школу ожирения при ОКБ г. Калининграда; ведущий специалист – к.м.н., врач-эндокринолог Н.И. Миронюк).

Для постановки диагноза МО проводили антропометрические измерения: определяли рост, вес, окружность талии и бедер, индекс массы тела (ИМТ). Избытком массы тела считали показатели ИМТ от 25 до 29,9 кг/м2, ожирением – ИМТ свыше 30 кг/м2. При андроидном типе ожирения (характерном для МО) соотношение окружности талии к окружности бедер (ОТ/ОБ) у мужчин было больше 1,0, у женщин – больше 0,8. В этой группе пациентов регистрировалось наличие СД2 (n=7) и нарушение толерантности к глюкозе (n=2), установленные на основании детального клинико-инструментального обследования в условиях специализированного стационара, руководствуясь критериями Международной федерации диабета (2005) [10]; наличием артериальной гипертензии (n=9), дислипидемии (n=1). Набор пациентов в группы исследования осуществлялся врачами: зав. отделением реконструктивной и пластической хирургии, к.м.н. Затолокиным П.А. и врачом-эндокринологом, к.м.н. Н.И. Миронюк на базе областной клинической больницы г. Калининграда (главный врач – заслуженный врач РФ Поляков К.И.). ИМТ на момент включения в обследование составил в среднем 44,0±3,7 кг/м2. ИМТ по половому признаку не имел достоверных различий и составлял у женщин 45,82±5,65 кг/м2, у мужчин – 43,36±3,0 кг/м2. Индекс HOMA-IR, характеризующий состояние инсулинорезистентности, составил 11,9 (10,32–29,19) усл. ед.

В соответствии с общепринятыми в настоящее время рекомендациями (JFSO, Европейскими междисциплинарными рекомендациями и Национальными клиническими рекомендациями по лечению морбидного ожирения, Стандартами американской диабетической ассоциации по лечению СД2), показаниями к проведению бариатрических операций являются ожирение с ИМТ >40 либо >35 кг/м2 с заболеваниями, связанными с избыточным весом, которые, по предварительным данным, могут быть излечены после операции (СД2, гипертоническая болезнь, обструктивное апноэ сна, гиперлипидемия).

Во вторую группу (n=19, 10 женщин и 9 мужчин, средний возраст составил 45,33±8,15 лет) были включены пациенты после проведенного им хирургического лечения МО – лапароскопического гастрошунтирования (ЛГШ), у которых, по данным анамнеза, до операции был выявлен СД2 (n=15) и нарушение толерантности к глюкозе (n=4). Срок после проведения бариатрической операции составил 18 мес. На момент включения лиц этой группы в исследование (через 18 мес после операции), СД2 не был диагностирован ни у одного пациента.

Данные анамнеза показали наличие у этих пациентов артериальной гипертензии (n=19), сонного апноэ (n=4). ИМТ на момент включения в обследование составил в среднем 33,0±4,3 кг/м2; до операции ИМТ у этой группы пациентов был равным 45,67±9,87 кг/м2. ИМТ по половому признаку не имел достоверных различий и составлял у женщин 33,83±5,53 кг/м2, у мужчин – 33,25±4,24 кг/м2. Индекс HOMA-IR в этой группе пациентов был равным 2,09 (1,91–2,49) усл. ед.

В контрольную группу вошли 13 здоровых человек (6 женщин и 7 мужчин, средний возраст составил 39,85±2,12 лет) с нормальным ИМТ (с 18,9 до 24,9 кг/м2, средний 22,7±2,1 кг/м2). Индекс HOMA-IR в группе здоровых доноров составил 1,26 (0,76–1,91) усл. ед.

Материалом для исследования служила венозная кровь, взятая натощак и через 1 ч (60 минут) после пробного завтрака, который, учитывая наличие у пациентов 1-й группы СД2, был следующим: каша гречневая молочная вязкая б/сахара (205 г), творог нежирный со сметаной (115 г), какао с молоком б/сахара (200 г). В пробном завтраке содержание белков было равным 28,52 г, углеводов – 33,895 г, жиров – 19,695 г. Общая калорийность пробного завтрака составила 427,4 ккал.

Биохимические исследования уровней глюкозы проводились на автоматическом анализаторе СА-180 FURUNO (Япония) с использованием сертифицированных тест-систем «ДИАСИС» (Россия). Содержание в плазме крови C-пептида, грелина, инсулина, GIP, GLP-1 оценивали методом проточной флюориметрии на двухлучевом лазерном автоматизированном анализаторе (Bio-PlexProteinAssaySystem, Bio-Rad, США) с использованием коммерческих тест-систем (Bio-PlexProHumanDiabetes 10-Plex Assay и BioPlexProHumanDiabetes AdipsinandAdiponectinAssays, Bio-Rad, США) в соответствии с инструкцией фирмы-производителя. При статистической обработке значения уровней аналитов, выходящие за нижнюю границу чувствительности метода (<2 пг/мл), принимались за 1 пг/мл.

Проверку нормальности распределения количественных показателей проводили с использованием критерия Колмогорова-Смирнова. При соответствии нормальному закону распределения признака в исследуемых выборках проверку гипотезы о равенстве средних выборочных величин осуществляли с использованием t-критерия Стьюдента. В случае отсутствия согласия данных с нормальным распределением для оценки различий между зависимыми выборками применяли непараметрический критерий Вилкоксона. Наличие связи между изучаемыми показателями проводили с использованием корреляционного анализа по методу Спирмена. Различия считались достоверными при уровне значимости р<0,05.

Результаты и их обсуждение

В проведенном исследовании было выявлено закономерное повышение инсулина и С-пептида после завтрака во всех обследуемых группах. Так, у больных МО, ассоциированным с СД2 (1-я группа), и пациентов через 18 мес после ЛГШ (2-я группа), – плазменные уровни инсулина после пробного завтрака достоверно возрастали относительно исходных значений до 269,5 (182,8–408,4) и 141,9 (99,2–185,0) пг/мл (p=0,012 и p=0,002 соответственно). Закономерным фактом явились более высокие исходные уровни инсулина и С-пептида натощак у больных обеих клинических групп относительно контроля (табл. 1).

Известно, что на фоне повышения продукции инсулина секреция глюкагона клетками поджелудочной железы подавляется, что регистрировалось не только в группе здоровых, но и у больных МО с СД2 и после ЛГШ. Подтверждением вышесказанного явилось снижение плазменного уровня глюкагона у больных 1-й группы до 296,45 (205,23–619,08), а у пациентов 2-й группы – до 150,1 (68,4-244,7) пг/мл. Следует отметить, что достоверное снижение глюкагона регистрировалось только у лиц после ЛГШ (p=0,048).

Существует устойчивое мнение о том, что GLP-1 в ответ на поступление питательных веществ стимулирует выработку инсулина β-клетками поджелудочной железы [8]. В связи с этим, вполне понятен интерес врачей-эндокринологов к данному инкретину при разработке патогенетически обоснованных подходов к лечению инсулинорезистентности при СД2 [11].

Роль GIP в патогенезе развития инсулинорезистентности до конца не определена – этот гормон гастродуоденальной зоны является инкретином или антиинкретином [8, 9]?

В ранее проведенном исследовании [12] мы показали отсутствие различий в содержании GIP и GLP-1 натощак у больных МО до коррекционных мероприятий и пациентов, перенесших ГШ (через 18 мес), относительно здоровых доноров.

В связи с этим, повышенный интерес у нас вызывала оценка динамики изменений содержания инкретинов (GIP и GLP-1) у больных МО до и после пробного завтрака.

После приема пищи нами было зафиксировано достоверное повышение плазменного уровня GIP относительно исходного во всех группах обследованных лиц. Наиболее выраженное повышение инкретина наблюдалось в контроле. Так, если у здоровых доноров количество GIP после завтрака в 7 раз превышало первоначальные величины (379,30 (248,52–532,79) против 51,76 (36,76–69,89) пг/мл), то в 1-й и 2-й группах обследованных лиц – всего в 4–5 раз (табл. 1). Следует отметить однородность всех обследованных групп по данному показателю.

Таблица 1. Содержание гормонов гастродуоденальной зоны (у обследованных лиц с метаболическим ожирением, Ме (Q1-Q3))

Примечание:* р< 0,05

Учитывая тот факт, что у всех обследуемых нами лиц наблюдалось постпрандиальное повышение плазменных уровней инсулина и С-пептида, можно сделать обоснованное предположение, что GIP выступает в роли инкретина, способствуя выработке инсулина.

Иная динамика наблюдалась при изучении плазменного содержания инкретина – GLP-1. В плазме здоровых доноров уровень GLP-1 повышался более чем в два раза относительно его исходного содержания (p=0,003). У больных 1-й группы (МО с СД2) наблюдалась лишь тенденция к изменению данного показателя, а у пациентов после ЛГШ концентрация GLP-1 оставалась неизменной относительно исходного уровня. Однако при более тщательном анализе индивидуальных значений мы обнаружили все варианты динамики уровней постпрандиальной секреции инкретина GLP-1. Так, у 4 больных 1-й группы после пробного завтрака плазменное содержание инкретина повышалось, у 4 – понижалось, а у одного – оставалось неизменным. Аналогичная ситуация складывалась у лиц 2-й группы, перенесших ГШ: у 9 пациентов уровень GLP-1 повышался, у 7 – понижался, а у 3 – оставался неизменным.

В связи с отсутствием однородности обследованных групп по данному показателю, целесообразным явилось выделение 3 подгрупп в каждой категории больных с целью проведения статистического анализа (табл. 2).

Таблица 2. Содержание инкретина глюкагоноподобного пептида-1 в плазме крови у обследованных лиц с метаболическим ожирением, Ме (Q1-Q3)

Примечание: *р<0,05

Группа контроля оказалась однородной: плазменные уровни GLP-1 достоверно повышались после пробного завтрака относительно исходных значений у всех обследованных.

У больных 1-й и 2-й клинических групп были выявлены относительно одинаковые количественные пропорции (4:4:1 и 9:7:3), характеризующие тип постпрандиальной секреторной реакции инкретина – GLP-1.

Полученные нами данные показывают, что секреция GLP-1 у больных МО может меняться разнонаправленно, независимо от наличия у них СД2 (1-я и 2-я группы). На наш взгляд, это может свидетельствовать о неодназначной роли данного гормона в развитии инсулинорезистентности у больных МО. Так, GLP-1 у одной категории больных МО играет существенную роль в нарушении углеводного обмена, у других – нет. Нужно учитывать тот факт, что не у всех пациентов со сниженным уровнем постпрандиальной секреции GLP-1 был диагностирован СД2. Поэтому, несмотря на отсутствие у пациентов с нормальным уровнем глюкозы стимулирующего действия GLP-1 на секрецию инсулина, последний вырабатывается в достаточном количестве. Это позволяет сделать предположение, что не у всех пациентов GLP-1 играет решающую роль в повышении постпрандиального уровня инсулина. Принимая во внимание важное место инкретинов в терапии инсулинорезистентности, на наш взгляд, необходимо учитывать индивидуальную особенность пациентов в изменении постпрандиального уровня GLP-1 для последующей оценки терапевтического эффекта инкретинов.

Грелин стимулирует потребление пищи и участвует в регуляции энергетического гомеостаза [13, 14]. Уровень плазменного грелина регулируется питанием и метаболическими факторами. Он увеличивается на фоне ограничения питания и уменьшается на фоне приема пищи и переедания [15]. Эти данные согласуются с результатами нескольких исследований, показывающих снижение циркулирующего грелина у больных МО [12, 16].

В проведенном нами исследовании снижение секреции грелина после пробного завтрака было зафиксировано в контроле и составило 1806,64 (777,66–2269,70) пг/мл в сравнении с исходными показателями (p=0,028). Вполне ожидаемым явился неизменный постпрандиальный уровень грелина у больных 1-й группы.

В группе пациентов, перенесших ГШ, секреция грелина после приема пищи достоверно снижалась – с 1711,19 (642,78–2909,30) до 344,32 (218,49–1725,97) пг/мл (p=0,007). Однако обращал на себя внимание тот факт, что у некоторых обследованных как в контроле (n=1), так и у больных 1-й группы (n=3) и у прооперированных пациентов (n=3) после пробного завтрака имелось повышение секреции грелина в 2–5 раз относительно исходных значений. При этом, у этих же пациентов наблюдалось парадоксальное повышение постпрандиального плазменного уровня глюкагона (в среднем, в 2–3 раза).

Как и в случае с GLP-1, необходимо подчеркнуть, что выявленная нами закономерность обнаруживалась как у больных МО с инсулинорезистентностью (n=3), так и на фоне нормального уровня глюкозы (n=3) в группе прооперированных пациентов. Безусловно, для выяснения того, является ли этот факт определенной закономерностью или нет, необходимо обследовать большее количество пациентов с МО. Тем не менее, обнаруженные нами изменения заслуживают внимания, поскольку продукция инсулина у этих же пациентов адекватно повышалась после приема пищи.

В связи с этим, несомненный интерес вызывают выявленные нами корреляционные взаимосвязи между плазменными уровнями грелина и/или инсулина и глюкагона. Так, нами были зафиксированы сильные положительные связи между плазменными уровнями грелина и глюкагона у больных МО, ассоциированным с СД2 (1-я группа), и у пациентов после ЛГШ (2-я группа) (r=0,865 и r=0,742; p<0,05 соответственно) и отрицательные между плазменными уровнями грелина и инсулина в обеих группах обследованных лиц (r=-0,641 и r=-0,773; p<0,05 соответственно). Следует отметить, что исключение составили пациенты с парадоксальным повышением постпрандиального плазменного уровня грелина.

Исследование содержания гормонов гастродуоденальной зоны натощак и после пробного завтрака свидетельствует прежде всего о том, что больные МО представляют собой неоднородную популяцию. Возникает необходимость выделять отдельные подгруппы среди больных СД2 для разработки подходов к индивидуальной терапии, а также для мониторирования лечения МО и предупреждения развития инсулинорезистентности у этой категории пациентов.

Выводы

1. Во всех группах обследуемых лиц постпрандиальный уровень GIP повышался в сравнении с исходными показателями.
2. У больных МО, независимо от наличия нарушения толерантности к глюкозе и у пациентов после ЛГШ, динамика изменений постпрандиального уровня GLP-1 носила разнонаправленный характер.
3. Во всех группах обследованных лиц выявлена положительная корреляция между плазменными уровнями грелина и глюкагона.

Информация о финансировании и конфликте интересов

Работа выполнена в рамках реализации субсидии на выполнение государственной работы «Организация проведения научных исследований» (№603), а также стипендии Президента РФ (СП-2254.2015.4).

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