Ассоциации функциональных и биохимических параметров дисфункции эндотелия у женщин в постменопаузе с различным состоянием углеводного обмена

Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ), которые часто считаются «мужской» проблемой, являются основной причиной смерти женщин, что во многом ассоциировано с наступлением менопаузы [1]. При этом важнейшим фактором риска кардиоваскулярной смертности является сахарный диабет 2 типа (СД2), отсутствие стабильного контроля которого определяет развитие макро- и микрососудистых осложнений этого заболевания. По данным IDF 2013 года, апогей заболеваемости СД2 снизился до возраста 45–55 лет, совпадая по времени с диапазоном естественной постменопаузы.

В патогенезе как ССЗ, так и осложнений СД2, важную роль играют расстройства реологических свойств крови и микроциркуляции [2]. Помимо нервных и местных механизмов контроля микрокровотока в коже, определенную роль играют изменения просвета сосудов, называемые вазомоциями, происхождение которых не полностью выяснено. Под вазомоциями понимают ритмические колебания микрососудов, которые определяются эндотелиальными, нейрогенными, миогенными и другими факторами. Высказано мнение, что сдвиги вазомоций приводят к нарушению кислородтранспортной функции крови, что влечет за собой нарастание ишемии тканей. Поэтому в последние десятилетия кровоток в системе микрососудов при СД2 привлекает к себе все большее внимание.

Из различных методологических подходов к оценке микроциркуляции наиболее распространена лазерная допплеровская флоуметрия (ЛДФ), неинвазивный метод, позволяющий не только оценить общий уровень периферической перфузии, но и выявить особенности регуляции кровотока в микроциркуляторном русле (МЦР). ЛДФ оценивает показатели микрогемодинамики in vivo без прямого контакта с микрососудами [3]. Параметры ЛДФ-граммы могут быть также использованы для оценки степени эндотелиальной дисфункции (ЭД) [4].

С позиции стратификации сердечно-сосудистого риска у женщин в постменопаузе представляется важным раннее выявление субклинического поражения органов-мишеней при помощи современных неинвазивных методов исследования. Несмотря на определенные успехи в изучении потоковых свойств крови на уровне МЦР, основное внимание уделялось базальному кровотоку и вазомоциям. Полученные в целом ряде исследований данные противоречивы [5–10]. Однако большинство авторов считают, что базальная эндотелиальная активность у пациентов с СД2 ниже, чем у здоровых лиц [5, 7, 8, 11]. При этом влияние окклюзии на эндотелиальные вазомоторные параметры микроциркуляторного кровотока при различных нарушениях углеводного обмена остается неизученным, что и определило проведение настоящего исследования.

Цель

Изучить ассоциации клинических и биохимических показателей с микроциркуляторными параметрами эндотелиального диапазона у женщин в естественной постменопаузе при различном состоянии углеводного обмена.

Материалы и методы

Обследованные 94 женщины 58,0±5,9 лет в естественной постменопаузе (продолжительность 8,4±6,9лет) были разделены на три группы в зависимости от состояния углеводного обмена (ВОЗ, 1999–2013), оцененного по уровням глюкозы цельной капиллярной крови натощак и гликированного гемоглобина (HbA1c). Группу 1 составили 52 пациентки 58,6±5,5 лет с СД2 (из них 5 были drug naïve, у 22 – монотерапия метформином, комбинации метформина с препаратами сульфонилмочевины либо глиптинами получали 25 женщин); группу 2 – 16 женщин 61,1±6,5 лет с впервые диагностированным предиабетом; группу 3 (контрольную) – 26 женщин 54,9±4,9 лет без нарушений углеводного обмена (НУО) (р1–3=0,005, р2–3=0,001). Артериальную гипертензию (АГ) в группах 1–3 имели соответственно 46, 10 и 4 человека; длительность периода постменопаузы составила 8,8±6,1; 12,7±8,8 и 4,8±5,0 лет (р1–3=0,006, р2–3=0,004). У всех обследованных женщин отсутствовала алкогольная и табачная зависимость.

Оценивали антропометрические параметры: индекс массы тела (ИМТ) и окружность талии (ОТ), уровни артериального давления (АД). Определяли показатели углеводного обмена: гликемию плазмы капиллярной крови натощак (ГПН) глюкозооксидазным методом, гликированный гемоглобин (HbA1c) на автоанализаторе (Siemens, Германия–США); липидные параметры: триглицериды (ТГ), липопротеиды высокой плотности (ЛПВП) и липопротеиды низкой плотности (ЛПНП) – колориметрическим методом, индекс атерогенности (ИА) рассчитывали по формуле (ОХС-ЛПВП)/ЛПВП. Фактор роста эндотелия сосудов (VEGF) и эндотелин-1 определяли методом иммуноферментного анализа.

Состояние микроциркуляции оценивали методом ЛДФ, основанным на зондировании ткани лазерным излучением с помощью компьютеризированного анализатора ЛАКК-М исполнение 1 (НПП «Лазма», Россия), сочетающего две диагностические технологии: лазерную допплеровскую флоуметрию и оптическую тканевую оксиметрию [3]. С помощью вейвлет-анализа оценивали функционирование активных (эндотелиальных, нейрогенных и миогенных) и пассивных (кардиальных и респираторных) факторов регуляции микроциркуляции. Для анализа резервных возможностей микрокровотока проводили окклюзионную пробу. Рассчитывались показатели базальный – VrfEf (пиковая частота колебаний относительного объема фракции эритроцитов в зондируе мом участке кожи в эндотелиальном диапазоне); окклюзионные: PMfEi (пиковая частота колебаний кровотока в эндотелиальном диапазоне) и SO2aEi (пиковая амплитуда колебаний сатурации в эндотелиальном диапазоне) и постокклюзионные: VraEr (пиковая амплитуда колебаний относительного объема фракции эритроцитов в зондируемом участке кожи в эндотелиальном диапазоне), Vra/mEr (вклад амплитуды колебаний относительного объема фракции эритроцитов в зондируемом участке кожи в модуляцию сосудистого тонуса относительно среднего арифметического значения показателя микроциркуляции в эндотелиальном диапазоне).

Статистический анализ проводили с помощью программ SPSS (версия 17.0). Рассчитывали среднее арифметическое (М) и стандартное отклонение (σ) для нормально распределившихся параметров; при негаусовском распределении – медиану (Ме), интерквартильный диапазон (25;75%); проводили корреляционный анализ по Спирмену и парциальный корреляционный анализ; сравнение 3 групп при помощи поправки Бонферрони с использованием критерия Манна-Уитни. Критический уровень значимости p≤0,05. Все участники исследования подписывали информированное согласие. Диссертационная работа, в рамках которой проведено данное исследование, одобрена Комитетом по Этике ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет Минздрава России», протокол №19 от 18 декабря 2009 года.

Результаты

В группах пациенток с НУО средние значения ИМТ достоверно превышали таковые в группе 3, маркируя преобладание ожирения (табл. 1), с избытком абдоминальной жировой ткани, в значительно большем объеме при наличии СД2. Средние уровни АД систолического (АДс) и диастолического (АДд) в группах соответствовали (ВОЗ, 1999) категории повышенного нормального АД (см. табл. 1), свидетельствуя о контролируемой АГ. Показатели АДс в группе 3 были ниже, чем у женщин с СД2. Характеристики углеводного обмена в группах 1–2, ГПН и HbA1c, соответственно основному маркирующему критерию НУО, достоверно превышали соответствующие параметры контрольной группы. В группе 3 отмечен изолированно более высокий уровень ЛПНП без повышения ИА в сравнении с группой 1, при том, что пациентки с СД2 имели метаболическую липидную триаду (табл. 1). Возможно, показатели ЛПНП у женщин без НУО можно объяснить отсутствием ограничений в рационе питания; факторы, часто сочетающиеся с повышением ЛПНП, у большинства женщин этой группы отсутствовали (сердечно-сосудистые заболевания, гипотиреоз) или были выражены незначительно (избыточная масса тела).

Таблица 1. Сравнение клинических и биохимических показателей между группами обследованных женщин, М±SDи Ме (25; 75%)

Примечание: р – достоверность различий между группами

Нами выявлен ряд достоверных различий между группами по параметрам эндотелиальной дисфункции (табл. 2) и ЛДФ эндотелиального диапазона (табл. 3). Уровни VEGF в группах 2 и 3, не различаясь между собой, превышали аналогичные показатели в группе 1; показатели эндотелина-1 в исследованных группах были сравнимы (табл. 2).

Таблица 2. Сравнение биохимических параметров эндотелиальной дисфункции между группами обследованных женщин, Ме (25; 75%)

Примечание: р – достоверность различий между группами

При исследовании ЛДФ (табл. 3) группы 1 и 3 достоверно различались между собой по PMfEi и SO2aEi во время окклюзионной пробы, а также по VraEr и Vra/mEr в период восстановления кровотока; группы 2 и 3 – по VrfEf во время базальной записи. С учетом различий сравниваемых групп по возрасту, для проверки достоверности выявленных межгрупповых различий был проведен парциальный корреляционный анализ в выборке обследованных лиц с СД2 и без НУО с использованием в качестве контрольной переменной возраста. Выявлено, что обратная связь между отсутствием НУО и PMfEi не достоверна (r=-0,145; p=0,130), а прямые ассоциации между отсутствием НУО и SO2aEi, а также с VraEr и Vra/mEr статистически значимы (r=0,232; p=0,035; r=0,259; p=0,017 и r=0,375; p=0,001 соответственно). Таким образом, отсутствие достоверной ассоциации между НУО и PMfEi свидетельствует о решающем влиянии возраста на эту связь. При проведении парциального корреляционного анализа в выборке лиц с предиабетом и нормогликемией с использованием возрастной переменной в качестве контроля, обнаружена достоверная корреляция отсутствия НУО с VrfEf (r=-0,402; p=0,008).

Таблица 3. Сравнение показателей ЛДФ эндотелиального диапазона, базальных, окклюзионных и реперфузионных, между группами обследованных женщин, Ме (25; 75%)

Примечание: р – достоверность различий между группами

В группе 1 параметры PMfEi коррелировали с ОТ (r=0,34, р=0,034) и VEGF (r=-0,44, р=0,012); SO2aEi – с показателями триглицеридов (r=0,36, р=0,03) и ЛПНП (r=0,37, р=0,027) и ИА (r=0,36, р=0,033). После восстановления кровотока выявлены достоверные корреляционные связи следующих параметров ЛДФ: VraEr с показателями АДс (r=-0,33, р=0,027); Vra/mEr – с показателями АДс (r=-0,34, р=0,023) и ИА (r=0,34, р=0,032). В группе 2 показатель VrfEf имел обратную корреляционную зависимость с показателем VEGF (r=-0,54, р=0,045). В группе 3 выявлена обратная корреляционная ассоциация PMfEi с показателем эндотелина-1 (r=-0,51, р=0,016).

Обсуждение

МР находится под многоуровневым контролем, который организован через систему с обратной связью. В процессе самоорганизации кровотока эндотелиальная активность, нейрогенный и миогенный механизмы контроля, пульсовые и дыхательные ритмы образуют положительные и отрицательные обратные связи [12].

Колебания вблизи 0,01 Гц – более медленные по сравнению с частотой нейрогенных и миогенных колебаний, обусловлены функционированием эндотелия и отождествляются с периодическими изменениями концентрации вазодилататора NO [13]. Kvandel P. et. al. (2003) обосновали, что среди двух вазодилататоров из ряда вазоактивных субстанций, выделяемых эндотелием – оксида азота (NO) и простагландинов (PGs), – только NO ответственен за сокращение миоцитов с частотой около 0,01 Гц [12]. Эндотелиальный выброс NO включен в физиологическую регуляцию мышечного тонуса и играет важную роль в регуляции давления и распределения потока крови [13]. Роль эндотелия в качестве местного регулятора сосудистого тонуса в коже подтверждена [3], а параметры ЛДФ-граммы позволяют оценить степень ЭД и адекватно отражают состояние кровотока в сосудах МЦР исследуемых тканей [4, 12, 13].

При исследовании ЛДФ (табл. 3) нами выявлен ряд различий между группами 1 и 3 по показателям: базальному, окклюзионным и в период реперфузии. Проведенный парциальный корреляционный анализ в выборке обследованных лиц с СД2 и без НУО с использованием в качестве контрольной переменной возраста позволил уточнить влияние этого параметра на выявленные изменения микрокровотока. Так, базальный показатель в группе здоровых женщин, VrfEf, достоверно коррелировал с отсутствием НУО (r=-0,40; p=0,008). В то же время отсутствие достоверной ассоциации между НУО и окклюзионным параметром, PMfEi, свидетельствует о решающем влиянии возраста на эту связь. При этом у другого окклюзионного параметра, SO2aEi, отражающего сатурацию в эндотелиальном диапазоне, ассоциация с отсутствием НУО (r=0,23; p=0,035) не зависела от возраста. Также не зависели от возраста связи реперфузионных показателей, VraEr и Vra/mEr, с отсутствием НУО (r=0,26; p=0,017 и r=0,38; p=0,001 соответственно).

В доступной нам литературе отсутствуют сведения о функциях эндотелия по вазомоциям в условиях окклюзии, в то время как базальный кровоток оценен в целом ряде исследований. В одной из стартовых работ у пациентов с СД показано значительное снижение базальных вазомоций в диапазоне колебаний низких частот (0,1 Гц) [5]; эти больные значительно отличались от выборки в нашем исследовании с большей длительностью СД2 и HbA1c(17,1±2,3 года и 9,1±0,4% соответственно). В схожей по возрасту (58±8,2 лет) группе пациентов ранее также обнаружено усиление вазодилатации при СД2 в сравнении со здоровыми [6]. Однако Muris D.M. и соавт. (2014) в выборке, сравнимой по возрасту и ОТ, но с меньшими значениями HbA1c, не выявили различий в эндотелиальном диапазоне между здоровыми и пациентами с СД2 [7]. Во всех указанных выше исследованиях гендерные различия не были значимыми. Отметим, что значения базальной эндотелиальной активности у пациентов с СД2 еще ниже, чем у здоровых пожилых пациентов [8].

Также в период ишемии у женщин с СД2 нами выявлена прямая корреляционная связь параметра PMfEi с ОТ (r=0,34, р=0,034). Мы не обнаружили данные о связях вазомоций эндотелиального диапазона с антропометрическими параметрами при ишемии. Однако в ряде исследований базального кровотока было продемонстрировано снижение функции эндотелия у пациентов с абдоминальным ожирением. Так, в коже пациентов с СД2 без сердечно-сосудистой патологии показана обратная связь ОТ с вазомоциями независимо от пола во всех час тотных диапазонах, включая эндотелиальный [7]. Обследуемые были схожи с нашей выборкой по возрасту и ОТ, но отличались меньшим значением HbA1c. По данным Walther G. и соавт. (2015), колебания в эндотелиальном диапазоне в ответ на ионофорез ацетилхолина и нитропруссида натрия находились преимущественно в обратной зависимости от абдоминального жира, независимо от наличия метаболического синдрома, СД2 или отсутствия таковых [14]. Уже у детей наличие ожирения в структуре МС ведет к снижению участия в регуляции базального кровотока механизмов, отражающих эндотелиальную активность сосудов артериолярного звена, нарастанию сосудистого тонуса и усугублению стазических расстройств [11].

В то же время Sanip Z. и соавт. (2012) не выявили связи между базальными эндотелиальными колебаниями микрососудов и индексами ожирения у женщин 34,9±7,9 лет в выборке с ИМТ 32,9±4,8 кг/м2, сравнимым с группой 1 в нашем исследовании [9]. Однако эти женщины были моложе и без СД. Seywert A.J. и соавт. (2004) также не обнаружили разницы между здоровыми женщинами с ожирением в пре- и постменопаузе по интенсивности реактивной гиперемии после окклюзионной пробы на руке [10].

Таким образом, есть основания предположить, что полученная нами прямая связь параметра PMfEi в условиях окклюзии с ОТ у пациенток с СД2 является отражением компенсаторных механизмов МЦР на ранних стадиях развития диабета (стаж заболевания в нашем исследовании 5,8±5,0 лет). Это согласуется с данными о том, что при манифестации сахарного диабета диабет 1 типа (СД1) наблюдается ускорение кровотока в микрососудах за счет повышенной выработки NO в ответ на гипергликемию [15]; в то время как хроническая гипергликемия приводит к снижению концентрации NO и преобладанию вазоспазма на уровне МЦР [15].

Нами получены достоверные корреляции показателей липидов с параметрами микроциркуляции в эндотелиальном диапазоне частот у пациенток с СД2. Параметр SO2aEi, указывая на пиковую амплитуду колебаний сатурации в эндотелиальном диапазоне во время трехминутной ишемии при проведении окклюзионной пробы, прямо коррелирует с показателями триглицеридов и ЛПНП. Вероятно, это связано с большей вязкостью крови при дислипидемии [6, 16] и, соответственно, большим объемом фракции эритроцитов в зондируемом участке кожи. Предположительно, этот же механизм может объяснить и наличие связи Vra/mEr с индексом атерогенности в период восстановления кровотока после ишемии у пациенток с СД2. При этом оба параметра ЛДФ у женщин в группе с СД2 были достоверно ниже таковых в группе без НУО (табл. 3). Ранее было сообщено о влиянии липидного спектра крови на состояние микроциркуляции в ходе проведения окклюзионной пробы, что авторы связали со снижением постишемической вазодилатации у пациентов с ожирением именно с сопутствующей дислипидемией (снижение ЛПВП и повышение триглицеридов) [17]. Полагаем, что выявленные изменения согласуются с гипотезой глюколипотоксичности с последующей активацией оксидативного стресса при СД2 и ролью этих факторов в генезе микро- и макроангиопатий [18].

Ранее Kraemer R. и соавт. (2012) показали, что при регистрации базального микрокровотока в коже тыльной поверхности рук у людей среднего и пожилого возраста сатурация кислородом SO2 выше у здоровых в сравнении с больными СД [19]. Нами выявлены аналогичные изменения у женщин и при окклюзии: параметр SO2aEi в группе здоровых был достоверно выше, чем в группе больных СД2 (табл. 3). Также показано, что при базальном кровотоке среднее относительное насыщение кислородом МЦР (параметр SO2) и индекс перфузионной сатурации кислорода (Sm), характеризующий связь между потоком крови в МЦР и не потребленным тканями кислородом, повышены в группе СД2 (p≤0,05) по сравнению с контролем [6]. То есть, имеющаяся в группе СД2 повышенная базальная сатурация крови может свидетельствовать о высоком риске развития неблагоприятных изменений в тканях.

Нами выявлен ряд достоверных различий между группами по параметрам эндотелиальной дисфункции (см табл. 2). Обосновано мнение, что ЭД с нарушениями физиологических механизмов вазодилатации является связующим звеном между развитием и прогрессированием течения СД и кардиоваскулярных заболеваний [20]. ЭД может быть определена как неадекватное (увеличенное или сниженное) образование в эндотелии различных биологически активных веществ, уровень которых коррелирует с выраженностью ЭД. В нашей работе уровни VEGF в группах 2 и 3, не различаясь между собой, превышали аналогичные показатели в группе 1; показатели эндотелина-1 в исследованных группах были сравнимы (табл. 2).

Парадоксально низкий уровень VEGF у пациенток с СД2 может быть объяснен ингибирующей активностью оксида азота (NO). Известно, что VEGF стимулирует высвобождение NO как трофического фактора для эндотелия, при этом сам является сильным митогеном для эндотелиоцитов. Эта реакция регулируется по принципу обратной связи [21]: повышенный уровень NO подавляет активность VEGF. Со временем при диабете этот процесс нарушается, происходит разобщение оси «NO-VEGF», и несдерживаемый высокий уровень фактора роста эндотелия сосудов приводит к развитию и прогрессированию осложнений [22]. Однако на раннем этапе ЭД, вследствие «NO-стресса» и усиленной инактивации оксида азота, его уровни могут быть многократно повышены [23], что при небольшом стаже СД2 (в нашем исследовании), возможно, приводит к временному подавлению концентрации VEGF в крови. Можно предположить «медовый месяц ЭД» по аналогии с «медовым месяцем СД»; далее, при прогрессировании диабета и ЭД происходит истощение NO-компенсаторного синтеза и рост VEGF, приводящий к дебюту микрососудистых осложнений.

При ишемии параметр PMfEi в группе 1 обратно коррелировал с показателем VEGF (r=-0,44, р=0,012), а в группе 3 – с показателем эндотелина-1 (r=-0,51, р=0,016). Подобных данных в доступной нам литературе мы не обнаружили. Известно, что VEGF усиливает вазодилатацию [24], а эндотелин-1 – один из самых мощных вазоконстрикторов. В группе женщин без НУО в условиях ишемии при повышении эндотелина-1 и, соответственно, усилении вазоконстрикции, логично уменьшается показатель перфузии. При наличии СД2 уменьшение VEGF (табл. 2) не вызывает снижения перфузии, а наоборот, обусловливает его усиление. Полагаем, что полученные нами данные отражают изменение баланса эндотелиальных механизмов вазодилатации у больных СД2.

Также при регистрации базального кровотока у женщин с предиабетом мы обнаружили более высокие показатели VrfEf (р=0,013) в сравнении со значениями контрольной группы (табл. 3). Отметим, что показатель Vr характеризует процентное содержание гемоглобина в общем тестируемом объеме биоткани [5]. Известно, что при неконтролируемом СД процесс гликирования гемоглобина крови определяет развитие гипоксии тканей. В этой связи большее значение показателя VrfEf у женщин с предиабетом в сравнении с контролем, вероятно, отражает компенсаторную реакцию в виде повышения содержания гемоглобина на местную гипоксию из-за возрастающего количества его гликированной фракции. Таким образом, именно повышение гемоглобина определяет эндотелиальные вазомоции в группе женщин с предиабетом при базальном кровотоке.

Также в группе предиабета при оценке базального микрокровотока нами обнаружена достоверная обратная ассоциация параметра VrfEf с показателем VEGF (r=-0,54, р=0,045). То есть при снижении относительного содержания гемоглобина развивается местная гипоксия, что ведет к повышенной продукции вазодилататоров, в том числе VEGF. Полученные нами данные отражают реципрокные взаимоотношения эндотелиальных вазомоций МЦР с биохимическим показателем функции эндотелия – VEGF.

При проведении окклюзионной пробы в период восстановления кровотока (реперфузии) в группе больных СД2 нами выявлены обратные корреляции показателя систолического АД с VraEr и Vra/mEr (соответственно r=-0,33, р=0,027; r=-0,34, р=0,023). При этом показатель VraEr у женщин с СД2 был достоверно ниже, чем в группе контроля (табл. 3), а уровни систолического АД, наоборот, превышали контрольные показатели: соответственно 137,1±10,8 и 133,1±7,3 мм рт.ст. (р=0,006). Кроме этого, показатель VraEr, отражающий влияние количества гемоглобина на вазомоции в эндотелиальном спектре, был не только ниже аналогичного в группе здоровых (табл. 3), но и снижался еще больше при повышении АД, усугубляя местную гипоксию. Считаем, что полученные данные отражают влияние АД на нарушение восстановления постокклюзионного кровотока МЦР у больных СД.

Выводы

У пациенток с СД2 в период постменопаузы выявлены прямые ассоциации вазомоций микроциркуляторного русла эндотелиального диапазона в условиях окклюзии с показателями липидного спектра, триглицеридами и ЛПНП (SO2aEi) и ОТ (PMfEi).

У больных СД2 женщин в постокклюзионный период обнаружены обратные связи параметров ЛДФ эндотелиального диапазона (VraEr, Vra/mEr) с показателем систолического АД.

Среди изученных параметров ЛДФ у пациенток с СД2 возраст оказывал решающее влияние на окклюзионный параметр, PMfEi, и не влиял на остальные показатели микроциркуляции: базальные, окклюзионный параметр сатурации SO2aEi и реперфузионные.

Установлено, что в группе постменопаузальных женщин без нарушений углеводного обмена в условиях окклюзии параметры вазодилатации отрицательно коррелировали с эндотелином-1, а в группе с СД2 – с фактором роста эндотелия сосудов VEGF. У женщин с предиабетом при регистрации базального кровотока показатель VEGF обратно связан с показателем относительного содержания гемоглобина Vr.

Дополнительная информация

Финансирование проведенного исследования осуществлялось за счет личных средств авторов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.