Сахарный диабет 2 типа (СД2) является гетерогенным заболеванием, и в клинической практике могут встречаться пациенты как с преобладающим фенотипом инсулинорезистентности, но с достаточным резервом β-клеток, так и те, кому может потребоваться лечение инсулином на ранних стадиях своего заболевания. Об этом свидетельствуют многочисленные исследования, направленные на систематизацию и определение различных фенотипов СД2 для лучшего понимания и прогнозирования метаболических нарушений и развития осложнений, что в перспективе может привести к индивидуализированному лечению диабета [1]. Впервые Ahlqvist E. и соавт. на основе данных Датского регистра предложили использование кластерного анализа для выделения отдельных фенотипов СД2 [2]. Большинство последующих исследований было направлено на воспроизведение выделенных кластеров СД2 на основе пяти общих клинических переменных, которые включали гликированный гемоглобин (HbA1c), индекс массы тела (ИМТ), возраст на момент постановки диагноза и оценки индексов HOMA-IR и HOMA-В [3][4]. Китайскими, американскими, японскими и рядом европейских и индийских авторов были определены и воспроизведены пять кластеров: кластер 1 — аутоиммунный диабет, кластер 2 — тяжелый диабет с дефицитом инсулина, кластер 3 — тяжелый инсулинорезистентный диабет, кластер 4 — легкий диабет, связанный с ожирением, кластер 5 — легкий диабет пожилых [5–7]. Однако только китайские исследователи включали пациентов с различной длительностью СД2 [4], в то время как большинство других исследований выполнено на пациентах с недавно выявленным диабетом [2][5–7], что может являться ограничением данного метода для расширения возможной области применения. В Российской Федерации подобных исследований не было. А использование индексов HOMA-IR и HOMA-В при длительном СД2, особенно в группе больных, получающих инсулинотерапию, также имеет ограничения и может влиять на конечный результат при выделении кластеров. В связи с этим поиск клинических переменных, которые можно было бы использовать для выделения кластеров СД2 при различной длительности диабета независимо от инсулинотерапии, отражающих функциональное состояние β-клеток, для российской популяции является актуальным.

Выделить кластеры СД2 у пациентов с различной длительностью диабета с изучением частоты диабетических осложнений и медикаментозной терапии в Новосибирской области.

Место и время проведения исследования

Место проведения. Исследование выполнено на базе Диамобиля ГБУЗ НСО «Государственная Новосибирская областная клиническая больница» (главный врач — Юданов А.В.).

Время исследования. Исследование выполнено в период с апреля 2013 по ноябрь 2017 гг.

Изучаемые популяции

Всего были обследованы 4022 больных СД, проживающих в Новосибирской области. Кластерный анализ К-средних проведен у 2805 больных СД2.

Критерии включения: больные СД2 в возрасте от 18 до 70 лет. Верификацию диагноза СД2 проводили в соответствии с критериями Комитета экспертов Всемирной организации здравоохранения по СД (1999) и Алгоритмами оказания специализированной помощи больным сахарным диабетом, 10-й выпуск, 2021 г. [8].

Критерии исключения: СД 1 типа, наличие антител к β-клеткам и/или антител к декарбоксилазе глютаминовой кислоты (GADА), беременность, другие типы диабета, наличие у пациента онкологических заболеваний, сердечной недостаточности функциональных классов 3–4 в соответствии с классификацией Нью-Йоркской кардиологической ассоциации, хронической болезни почек 4–5 стадии, лечение кортикостероидами или эстрогенами, алкоголизм, наркомания, деменция или серьезные психические расстройства, острые воспалительные заболевания.

Способ формирования выборки из изучаемой популяции

Кластерный анализ К-средних был проведен у 2805 больных СД2, проживающих в Новосибирской области, на основе 5 переменных — HbA1c, возраст на момент постановки диагноза, ИМТ, уровень С-пептида, пол. Процесс очистки данных состоял из нескольких этапов. Исключались пациенты с отсутствующей информацией. При анализе сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) исключались пациенты, у которых развитие ССЗ предшествовало началу СД2.

Дизайн исследования

Проведено обсервационное когортное одноцентровое неконтролируемое исследование с ретроспективным анализом во время выездов Диамобиля в районы Новосибирской области.

Описание медицинского вмешательства

Все лечебные и диагностические вмешательства являлись частью рутинной врачебной практики.

Методы

Больные проходили полное клинико-лабораторное обследование, которое включало осмотр эндокринологом, офтальмологом, кардиологом, неврологом. Диагностика осложнений проводилась в соответствии с Алгоритмами оказания специализированной помощи больным сахарным диабетом, 10-й выпуск, 2021 г. [8]. Для диагностики периферической нейропатии использовали шкалу признаков, составляющих так называемый нейропатический дисфункциональный счет — НДС (Neuropathy Dysability Score). Проводили оценку тактильной, болевой, температурной чувствительности, каждому виду чувствительности присваивались баллы в зависимости от выявленного уровня нарушения чувствительности: нет нарушений — 0 баллов, основание пальцев — 1 балл, середина стопы — 2 балла, лодыжки — 3 балла, середина голени — 4 балла, колено — 5 баллов. Для количественной оценки вибрационной чувствительности, исследованной с помощью камертона, использовали алгоритм оценки вибрационной чувствительности: при пороге вибрационной чувствительности на 1 пальце ≥7 УЕ, на лодыжке ≥7 УЕ — 0 баллов, на 1 пальце 6–5 УЕ, на лодыжке ≥7 УЕ — 1 балл, на 1 пальце 0–4 УЕ, на лодыжке 6–5 УЕ — 2 балла, на 1 пальце 0–4 УЕ, на лодыжке 0–4 УЕ — 3 балла, на 1 пальце 0 УЕ, на лодыжке 0–4 УЕ — 4 балла, на 1 пальце 0 УЕ, на лодыжке 0 УЕ — 5 баллов. Количественная оценка коленных и ахилловых рефлексов производилась следующим образом: без патологии — 0 баллов, рефлекторный ответ снижен (неадекватный рефлекс) — 1 балл, рефлекторный ответ отсутствует — 2 балла. Сумма средних значений каждого вида чувствительности и сумма значений каждого из четырех рефлексов составляли шкалу НДС. Количество баллов по шкале НДС от 0 до 4 баллов свидетельствовало об отсутствии либо наличии у пациента начальных признаков периферической сенсомоторной нейропатии; НДС от 5 до 13 баллов соответствовал умеренно выраженной нейропатии, НДС≥14 баллов — выраженной периферической полинейропатии, позволяющей отнести пациента к группе риска развития синдрома диабетической стопы. Во время выезда Диамобиля у пациентов осуществлялся забор биоматериала: крови на исследование НbA1c и биохимических параметров (глюкоза, креатинин, холестерин общий, триглицериды, липопротеиды высокой и низкой плотности, аланинаминотрансфераза (АЛТ), аспартатаминотрансфераза (АСТ), инсулин, С-пептид) и мочи на микроальбуминурию. Все биообразцы доставлялись в сертифицированную лабораторию ГБУЗ НСО «Государственная Новосибирская областная клиническая больница». Наличие фиброза печени оценивали по коэффициенту АСТ/АЛТ. Нормальным считали значение менее 0,8, значение более 1 свидетельствовало о выраженном фиброзе печени. Биохимические исследования, уровни инсулина, С-пептида выполняли на автоматическом анализаторе Immulite 2000. Исследование НbA1c проводили на автоматическом анализаторе для определения HbA1c D-10 фирмы BIO-RAD методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с помощью наборов D-10 Reorder Pack, 400 Test (производства BIO-RAD LABORATORIES).

Статистический анализ

Кластерный анализ К-средних был проведен у 2805 больных СД2 на основе 5 переменных — HbA1c, возраст на момент постановки диагноза, ИМТ, уровень С-пептида, пол. Все данные были масштабированы до среднего значения нулевой и единичной дисперсии перед кластеризацией. Для формирования гипотезы о количестве возможных кластеров предварительно проводили иерархический анализ на случайно отобранных выборках (с небольшим количеством случаев). На основе проведенного иерархического анализа была сформирована гипотеза о 3 фенотипах, что в последующем в соответствии с алгоритмом Hartigan J.A., Wong M.A. и с учетом большого количества случаев в нашей выборке позволило применить кластерный анализ методом K-средних (K-Means Cluster Analysis).

Для описательной статистики между группами для категорийных переменных использовали χ2. Для количественных переменных при нормальном распределении данные представлены в виде среднего значения (М) и стандартного отклонения (SD). Для оценки межгрупповых различий использовался непараметрический метод Крускала–Уоллиса. Для анализа времени развития диабетических осложнений использовали анализ Каплана–Мейера. Для оценки связи между осложнениями диабета и кластерами с учетом гендерной стратификации использовали регрессию Кокса (относительный риск (ОР) (95% доверительный интервал (ДИ)). Критический уровень значимости принимали равным 0,05. Для статистической обработки использован пакет статистики SPSS13.0.

Этическая экспертиза

Протокол исследования одобрен комитетом по этике Новосибирского государственного медицинского университета (протокол №52 от 19.03.2013). Перед включением в исследование все пациенты подписывали информированное согласие.

Основываясь на клинических характеристиках, пациентов отнесли к трем кластерам: кластер 1 был представлен 1003 пациентами (35,7%) с сохраненной функцией β-клеток (уровень С-пептида 765,18±161,9 нмоль/л), в возрасте на момент постановки диагноза СД2 51,72±8,29 года и ИМТ 33,50±5,74 кг/м². Кластер 2 состоял из 432 пациентов (15,4%) с повышенной функцией β-клеток (уровеньС-пептида 1765,10±253,08 нмоль/л), более старшего возраста на момент постановки диагноза СД2 — 52,91±7,75 года и с высоким ИМТ — 35,64±7,21 кг/м2. Кластер 3 представлен 1370 пациентами (48,8%) со сниженной функцией β-клеток (уровень С-пептида 294,99±146,69 нмоль/л), более раннего возраста на момент постановки диагноза — 49,63±8,32 года и с меньшим ИМТ — 33,09±6,36 кг/м². Общая характеристика популяции и клинические данные обследованных больных СД2 представлены в табл. 1.

Каждый из кластеров имел свои клинические особенности. Так, кластер 2 (с повышенной функцией β-клеток) достоверно отличался большей частотой больных мужского пола (34,7% против 22,7% при кластере 1 и 19,0% при кластере 3, р<0,001), меньшей длительностью диабета (5,49±5,23 года, р<0,001), более низкими показателями глюкозы крови натощак (8,11±2,06 ммоль/л, р<0,001) и более высоким уровнем диастолического артериального давления (ДАД) (91,48±12,18 мм рт. ст., р=0,024). В кластере 3 (со сниженной функцией β-клеток) отмечалась наибольшая длительность диабета (9,36±6,84 лет, р<0,001), высокий уровень глюкозы натощак (9,18±3,16 ммоль/л, р<0,001), более низкий уровень ДАД (89,66±12,13 мм рт. ст., р=0,024) по сравнению с кластерами 1 и 2. Кластер 1 (с сохраненной функцией β-клеток) имел промежуточные показатели. Статистически значимых различий по уровню липидов, функции печени и индексу фиброза печени в изучаемых кластерах выявлено не было (табл. 1).

При анализе частоты микрососудистых осложнений и времени до их развития отмечено, что в кластере 3 (со сниженной функцией β-клеток) была самая высокая частота осложнений (диабетической полинейропатии — 51,2% по сравнению с кластером 1 (34,4%) и кластером 2 (14,4%); диабетической нефропатии — 48,4% по сравнению с кластером 1 (34,3%) и кластером 2 (17,3%); диабетической ретинопатии — 50,2% по сравнению с кластером 1 (34,6%) и кластером 2 (15,3%)), данные различия не достигали уровня статистической значимости и могли быть объяснены большей длительностью диабета. При анализе времени до развития микрососудистых осложнений выявлено, что значимо раньше диабетические осложнения (полинейропатия, нефропатия и ретинопатия) развивались в кластере 2 (с повышенной функцией β-клеток) по сравнению с кластерами 1 и 3: нейропатия через 5,52±5,08 года против 6,48±5,91 года в кластере 1 и 9,48±6,97 года в кластере 3; нефропатия через 5,84±5,81 года против 6,9±6,31 года в кластере 1 и 9,52±7,04 года в кластере 3; ретинопатия через 5,38±4,80 года против 6,33±5,88 года в кластере 1 и 9,25±6,76 года в кластере 3) (табл. 2).

При анализе времени развития диабетической нефропатии, нейропатии и ретинопатии методом Каплана–Майера также было подтверждено, что при кластере 2 по сравнению с кластерами 1 и 3 раньше развиваются диабетическая нефропатия (χ2=26,645; р=0,0001), диабетическая нейропатия (χ2=8,489; р=0,014) и диабетическая ретинопатия (χ2=6,833; р=0,033) (рис. 1).

Значимых различий частоты макрососудистых осложнений между кластерами не отмечено. Частота ишемической болезни сердца в кластере 1 регистрировалась в 19,1%, в кластере 2 — 17,6%, в кластере 3 — 19,5% случаев (р=0,680), инфаркт миокарда в кластере 1 был у 7,0%, в кластере 2 — у 8,3% и у 7,2% пациентов в кластере 3 (р=0,645), цереброваскулярные заболевания — в 6,9, 5,8 и 7,5% случаев в кластерах 1, 2 и 3 соответственно (р=0,459),частота хронической сердечной недостаточности в кластере 1 составила 21,8%, в кластере 2 — 18,7%, в кластере 3 — 22,9% (р=0,188).

Нами была изучена связь между осложнениями диабета и кластерами с учетом гендерной стратификации. Было установлено, что в кластере 1 (с сохраненной функцией β-клеток) риск развития диабетической нефропатии был ниже у женщин по сравнению с мужчинами (ОР (95% ДИ): 0,724 (0,530–0,988); р=0,041), а в кластере 3 (со сниженной функцией β-клеток) риск развития диабетической нейропатии (ОР (95% ДИ): 0,735 (0,560–0,965); р=0,026) был ниже у женщин по сравнению с мужчинами. Риск развития ишемической болезни сердца, инфаркта миокарда, цереброваскулярной болезни и хронической сердечной недостаточности не зависел от пола при различных кластерах СД2 (табл. 3).

При сравнении ответа на сахароснижающую терапию, которую оценивали по достижению целевого уровня HbA1с (менее 7,0%) в различных кластерах СД2, было отмечено, что в кластере 2 (с повышенной функцией β-клеток) значимо чаще регистрировался хороший ответ на монотерапию метформином (МФ) (17,8% по сравнению с кластером 1 (с сохраненной функцией β-клеток) — 16,2% и кластером 3 (со сниженной функцией β-клеток) — 10,4% (р<0,0001)); на монотерапию препаратами сульфонилмочевины (СМ) (7,9% по сравнению с кластером 1 — 6,1% и кластером 3 — 2,3% (р<0,0001)); на комбинированную терапию МФ и СМ (14,1% по сравнению с кластером 1 — 13,2% и кластером 3 — 6,2% (р<0,0001)). Частота назначения инсулина была значимо выше в кластере 3 (со сниженной функцией β-клеток) — 22,6% (в кластере 1 — 3,8%, в кластере 2 — 0,7% (р<0,0001)); достоверно чаще в кластере 3 терапией первой линии была инсулинотерапия — 52,8% против 10,3% в кластере 1 и 0,9% в кластере 2 (табл. 4).

Репрезентативность выборок

Клиническая характеристика обследованных нами больных согласуется с данными других эпидемиологических исследований [9] и отражает в целом популяцию больных СД2, что в определенной степени позволяет экстраполировать полученные нами результаты на целевую популяцию.

Сопоставление с другими публикациями

Проведенное исследование, включившее 2085 больных СД2 с различной длительностью заболевания, подтвердило возможность использования кластерного анализа для выделения фенотипов СД2 на российской популяции. Однако в отличие от предложенных Ahlqvist E. переменных: HbA1c, ИМТ, возраст на момент постановки диагноза и оценки индексов HOMA-IR и HOMA-В [2], мы использовали HbA1c, возраст на момент постановки диагноза, ИМТ, уровень С-пептида, пол. Выбор в качестве переменной уровня С-пептида, а не индексов HOMA-IR и HOMA-В был продиктован особенностями включенной в исследование популяции с различной длительностью диабета и инсулинотерапией. Аналогично нашей работе Pigeyre М. и соавт. при проведении кластерного анализа в когорте больных, участвовавших в исследовании ORIGIN, где пациенты получали только инсулинотерапию, использовали в качестве переменных уровень С-пептида, возраст на момент постановки диагноза, ИМТ, HbA1с, антитела GADA. Этим авторам удалось воспроизвести 5 кластеров: кластер 1 — аутоиммунный диабет, кластер 2 — тяжелый диабет с дефицитом инсулина, кластер 3 — тяжелый инсулинорезистентный диабет, кластер 4 — легкий диабет, связанный с ожирением, кластер 5 — легкий диабет пожилых [10].

Так, как в данном исследовании исключались пациенты старше 70 лет и больные СД при наличии антител к GADA, нами были выделены три кластера: кластер 1 с сохраненной функцией β-клеток встречался в 35,7% случаев и соответствовал ранее описанному кластеру с легким диабетом и ожирением, наши данные были такими же, как в исследовании Zou X. и соавт., — 38% [4]. Кластеру с выраженной инсулинорезистентностью в нашей работе соответствовал кластер 2 с повышенной функцией β-клеток, который был у 15,4% пациентов, что было сопоставимо с данными Pigeyre M. и соавт. — 13% [10]. Кластеру тяжелого инсулинодефицитного диабета соответствовал кластер 3 со сниженной функцией β-клеток, который регистрировался нами в 48,8%, что было значительно чаще, чем в исследовании Pigeyre M., — 23% [10]. Этот факт можно объяснить большей длительностью диабета у наших пациентов. Таким образом, для пациентов с длительным диабетом, независимо от получаемой терапии, для стратификации и определения фенотипа в качестве одной из переменных можно использовать уровень С-пептида, что расширяет возможности данного метода в клинической практике. Два ранее описанных кластера — аутоиммунного диабета и легкого диабета пожилых [2, 10] — нами не были определены, так как эти больные исключались из исследования.

Было установлено, что кластер с повышенной функцией β-клеток, так же, как и в других исследованиях, ассоциирован с более ранним развитием нефропатии [4–7][10][11]. Описанная Xing L. и соавт. [11] высокая частота поражения почек при СД2 у мужчин [11] нами выявлена только в кластере с сохраненной функцией β-клеток и составила 36,4%, у женщин — 29,3%, риск развития нефропатии в этом кластере у мужчин был выше на 27% по сравнению с женщинами (ОР (95% ДИ): 0,724 (0,530–0,988); р=0,041). В кластере с повышенной функцией β-клеток, так же, как и в работе немецких авторов [10], установлено более ранее развитие диабетической нейропатии. При этом в кластере со сниженной функцией β-клеток частота нейропатии была выше у мужчин — 56,9% по сравнению с женщинами — 49,3%, а риск развития нейропатии в данном кластере у мужчин был выше на 26% (ОР (95% ДИ): 0,735 (0,560–0,965); р=0,026) по сравнению с женщинами. В отличие от Pigeyre M. и соавт., которыми не выявлено различий в частоте развития диабетической ретинопатии при различных кластерах, Ahlqvist E. и соавт., установили, что кластер тяжелого инсулинодефицитного диабета ассоциирован с повышенным в 1,5 раза риском диабетической ретинопатии [2, 3, 7, 10]. Мы впервые отметили более ранее развитие диабетической ретинопатии в кластере с повышенной функцией β-клеток.

Различий в частоте возникновения ССЗ при различных кластерах выявлено не было, что сопоставимо с результатами других подобных исследований [13][14]. Однако в работе Kahkoska А. и соавт. [12], которые объединили пациентов с недавно диагностированным диабетом из трех глобальных исследований (DEVOTE, LEADER, SUSTAIN-6) и провели кластерный анализ на основе трех переменных (возраста на момент постановки диагноза, исходного уровня HbA1c и ИМТ), была установлена повышенная частота сердечно-сосудистых событий в кластере с высоким HbA1c и низким ИМТ [12].

При анализе медикаментозной стратегии, основанной на кластерном анализе, так же как и Dennis J.M. и соавт., которые выявили, что кластеры имеют различия в ответе на сахароснижающую терапию [13], нами выявлено, что в кластере 2 (с повышенной функцией β-клеток) достоверно чаще регистрировался хороший ответ на монотерапию МФ и комбинированную терапию МФ и СМ. Частота назначения инсулина была достоверно выше в кластере 3 (со сниженной функцией β-клеток), в котором инсулин был терапией первой линии у 52,8%. Dennis J.M. и соавт. проанализировал результаты двух проспективных исследований — ADOPT и RECORD, где сахароснижающая терапия у пациентов с впервые выявленным СД2 была представлена МФ, СМ и тиазолидиндионами. Авторами было отмечено преимущество по удержанию гликемического контроля в кластере тяжелого инсулинорезистентного диабета при использовании тиазолидиндионов и в кластере легкого диабета пожилых — препаратов СМ [13]. А исследование Pigeyre M. подтвердило целесообразность раннего назначения инсулина в группе инсулинодефицитного диабета [10].

Клиническая значимость результатов

В настоящее время нет клинических рекомендаций, основанных на кластерах диабета, но наши результаты в сочетании с данными других авторов позволяют предположить, что людям с выраженной инсулинорезистентностью и повышением функции β-клеток необходимо как можно раньше диагностировать хроническую болезнь почек с целью предотвращения неблагоприятных почечных исходов. А оценка специфичных для кластера вариантов эффективной сахароснижающей терапии может помочь в выборе класса сахароснижающих препаратов при гипергликемии. Таким образом, подход, сочетающий фенотипические показатели для прогнозирования осложнений диабета и ответа на терапию, имеет большую клиническую ценность.

Ограничения исследования

Наше исследование имеет несколько важных недостатков: умеренный размер выборки и включение пациентов с различной длительностью СД2, что может влиять на размер кластеров, увеличивая количество пациентов в кластере со сниженной функцией β-клеток и уменьшая количество больных в кластере с повышенной функцией β-клеток.

Направления дальнейших исследований

В настоящее время продолжается наблюдение за включенными в исследование пациентами для анализа риска развития осложнений и исходов в зависимости от клинического фенотипа СД2.

На основе 5 переменных (HbA1c, возраст на момент постановки диагноза, ИМТ, уровень С-пептида, пол) выделено три кластера СД2: кластер 1 представлен 1003 пациентами (35,7%) с сохраненной функцией β-клеток, кластер 2 состоял из 432 пациентов (15,4%) с повышенной функцией β-клеток, кластер 3 представлен 1370 пациентами (48,8%) со сниженной функцией β-клеток. Выявлены клинические особенности СД в каждом кластере: кластер 2 (с повышенной функцией β-клеток) достоверно отличался большей частотой больных мужского пола, меньшей длительностью диабета, более низкими показателями глюкозы крови натощак и более высоким уровнем диастолического АД. В кластере 3 (со сниженной функцией β-клеток) отмечены наибольшая длительность диабета, высокий уровень глюкозы натощак, более низкое диастолическое АД. Кластер 1 (с сохраненной функцией β-клеток) имел промежуточные клинические и лабораторные параметры. Установлено более раннее развитие диабетических микрососудистых осложнений в кластере 2 по сравнению с кластерами 1 и 3. В кластере со сниженной функцией β-клеток терапией первой линии был инсулин в 52,8%, а в кластере с повышенной функцией β-клеток значимо чаще регистрировался хороший ответ на препараты, влияющие на инсулинорезистентность: монотерапию МФ и комбинированную терапию МФ и СМ.

Источники финансирования. Исследование выполнено при поддержке гранта РФФИ 13-04-00520.

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

Участие авторов. Бондарь И.А. — существенный вклад в концепцию исследования, в интерпретацию результатов исследования; внесение в рукопись существенной правки с целью повышения научной ценности статьи; Шабельникова О.Ю. — существенный вклад в концепцию исследования, в получение, анализ данных и интерпретацию результатов исследования, написание статьи.

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.

Благодарности. Авторы выражают благодарность профессиональному математику Научно-исследовательского института терапии и профилактической медицины — филиала Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики СО РАН» Лилии Валерьевне Щербаковой за помощь в проведении кластерного анализа.