Изучение влияния различных диетических рационов на показатели цитокинового статуса и апоптоза у больных сахарным диабетом 2 типа

На правах рукописи

Семенченко Ирина Юрьевна

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ДИЕТИЧЕСКИХ РАЦИОНОВ НА ПОКАЗАТЕЛИ ЦИТОКИНОВОГО СТАТУСА И АПОПТОЗА У БОЛЬНЫХ САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ 2 ТИПА
Специальность 14.01.04 – Внутренние болезни

Диссертация

на соискание ученой степени

кандидата медицинских наук

Научные руководители:

д.м.н. Шарафетдинов Х.Х.

д.м.н., профессор Сенцова Т.Б.

Москва – 2014

Оглавление

Сахарный диабет (СД) 2 типа относится к числу наиболее распространенных заболеваний в большинстве экономически развитых стран [7,30,59,170].

По данным Международной федерации диабета (2013), в настоящее время в мире СД диагностирован у 382 млн. человек [144], при этом имеется неуклонная тенденция к росту заболеваемости: с 1980 г. число больных СД 2 типа увеличилось более чем в два раза [82].

Прогнозируется, что к 2035 г. общая численность больных СД увеличится на 55% и составит 592 млн. человек [IDF, 2013], при этом более 90% которых будут иметь СД 2 типа. Социальная значимость СД определяется тяжелыми сосудистыми осложнениями (инфаркт миокарда, инсульт, гангрена нижних конечностей, нефропатия и др.), приводящими к ранней инвалидизации и высокой летальности [17,30,31,260].

Достижения последних лет в изучении механизмов развития СД 2 типа способствовали развитию принципиально новых взглядов на генез заболевания и его осложнений. В последние годы активно обсуждается роль хронического воспаления в развитии и прогрессировании атеросклероза, ожирения, метаболического синдрома, инсулинорезистентности (ИР) [195,227,236,283].

Ключевая роль в реализации воспалительной реакции и активации моноцитарно-макрофагального звена иммунитета принадлежит цитокинам, таким как фактор некроза опухоли-α (ФНО-α), интерлейкин-1 (IL-1, α- и β-формы), IL-6, трансформирующий фактор роста (ТФР-β) и др., в то время как IL-10 рассматривается в качестве эффекторного ингибитора воспаления [38,40]. Данные о повышении уровня маркеров воспаления (С-реактивного белка, ФНО-α, IL-1, IL-6), их взаимосвязь с тяжестью вегетативных нарушений и дисфункцией эндотелия у больных СД с ожирением, нефропатией, ретинопатией и кардиоваскулярной формой автономной нейропатии [107,112,143,238] расширяют и конкретизируют представление об иммунно-воспалительной модели заболевания.

Накопленные сведения о механизмах повреждения и адаптации клеток при различных патологических процессах определяют интерес исследователей к изучению маркеров апоптоза в формировании иммунного воспаления, аутоиммунных реакций, деструкции β-клеток. Имеются данные о регуляторной роли каспазы-8 в рецепторзависимой передаче сигналов апоптоза, инициирующей индуктора апоптоза – каспазы-9 [153,176]. Однако роль маркеров апоптоза в развитии и прогрессировании СД 2 типа остается недостаточно изученной [9,67].

В лечении СД 2 типа патогенетически обоснованными являются мероприятия, направленные на снижение избыточной массы тела, коррекцию метаболических нарушений и факторов риска развития сосудистых осложнений [110,243,249], при этом диетотерапия рассматривается как необходимая составная часть лечения при любом варианте медикаментозной сахароснижающей терапии. Однако персонализированные подходы к диетотерапии при СД 2 типа и ожирении с использованием биомаркеров различной молекулярной природы, в том числе, маркеров цитокинового статуса и сигнального апоптоза, до настоящего времени остаются неразработанными. Актуальным представляется изучение эффективности персонализированной диетотерапии больных СД 2 типа при включении в низкокалорийную диету специализированных пищевых продуктов, модифицированных по макро- и микронутриентному составу, имеющих низкие значения гликемического индекса (ГИ).

Работа выполнена в соответствии с планом НИР ФГБУ «НИИ питания» РАМН в рамках тем №123 «Разработка системы нутритивной поддержки при различных заболеваниях у детей и взрослых», №132 «Исследование метаболома с использованием биомаркеров сахарного диабета 1 и 2 типа в процессе персонифицированной диетотерапии», №106 «Комплексное изучение параметров иммунного, биохимического и гематологического профиля в клинике и эксперименте с целью выявления биомаркеров, характеризующих нарушения пищевого статуса».

Цель исследования: Определить клиническое значение изучения цитокинового статуса и апопоза у больных сахарным диабетом 2 типа, получающих различные диетические рационы.

Основные задачи исследования

1. 
   Изучить особенности цитокинового статуса у больных СД 2 типа в зависимости от степени ожирения.
   
2. 
   Оценить показатели апоптоза у больных СД 2 типа с различными степенями ожирения.
   
3. 
   Оценить изменения цитокинового статуса и сбалансированности механизмов апоптоза при СД 2 типа в зависимости от наличия сосудистых осложнений.
   
4. 
   Изучить эффективность стандартной гипокалорийной диетотерапии в коррекции нарушений цитокинового статуса и апоптоза при СД 2 типа.
   
5. 
   Разработать персонализированные подходы к диетотерапии при СД 2 типа с сопутствующим ожирением.
   
6. 
   Определить эффективность персонализированного рациона в коррекции метаболических нарушений, нарушений цитокинового статуса и апоптоза у больных СД 2 типа.
   
7. 
   Установить эффективность персонализированной диетотерапии с включением специализированного пищевого продукта для энтерального питания с модифицированным углеводным, жировым и белковым составом у больных СД 2 типа.
   

Впервые изучены особенности цитокинового статуса и апоптоза у больных СД 2 типа с сопутствующим ожирением.

Доказано, что у пациентов с СД 2 типа и ожирением формированию диабетических микроангиопатий способствует снижение концентрации противовоспалительных иммунорегуляторных субстанций при высокой степени активации апоптоза и провоспалительных цитокинов. Показано, что количественное содержание основных медиаторов межклеточного взаимодействия – провоспалительных цитокинов и маркеров апоптоза отражает тяжесть диабетических микроангиопатий при ожирении. Выявлен комплекс корреляционных взаимосвязей между воспалительно-метаболическими маркерами и биомаркерами апоптоза.

Впервые изучена эффективность персонализированной диетотерапии в коррекции метаболических расстройств, нарушений цитокинового статуса и апоптоза у больных СД 2 типа с сопутствующим ожирением.

Впервые показано, что эффективность персонализированной диеты с включением специализированного пищевого продукта, модифицированного макро- и микронутриентного состава, с низким ГИ сопровождается повышением уровня IL-4, снижением концентрации TGFβ-1 и IL-1β, тенденцией к нормализации уровня Сaspase-8 и -9 и sFas-L в сыворотке крови. Научно обоснована перспективность включения в комплексное лечение больных СД 2 типа с ожирением специализированного пищевого продукта с заданным химическим составом и низким ГИ.

Практическая значимость

Комплексное исследование метаболома у СД 2 типа и ожирением с использованием протеомного и нутриметаболомного анализа позволяет оптимизировать и персонализировать диетотерапию с целью повышения ее эффективности в коррекции клинико-метаболических нарушений и факторов риска развития сосудистых осложнений (гипергликемии, дислипидемии, артериальной гипертонии и др.).

Мониторинг показателей иммунорегуляторного статуса и сбалансированности процессов апоптоза наряду с применением биоимпедансного анализа и оценкой антропометрических показателей позволяет определить эффективность персонализированной диетотерапии при СД 2 типа при включении в рацион специализированного пищевого продукта с заданным химическим составом и низким ГИ.

Апробация работы

Основные положения работы доложены и обсуждены на XIV, XV Всероссийских конгрессах диетологов и нутрициологов (М., 2013, 2014), ХV конгрессе с международным участием “Парентеральное и энтеральное питание” (М., 2012), 6th International Conference on Advanced Technologies & Treatments for Diabetes (Paris, 2013), клинической конференции клиники ФГБУ «НИИ питания» РАМН (М., 2013).

Результаты исследования внедрены в клиническую практику и используются в учебном процессе для ординаторов, аспирантов и врачей в клинике ФГБУ «НИИ питания» РАМН и на кафедре диетологии ГБОУ ДПО «Российская медицинская академия последипломного образования».

По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, в том числе 3 статьи в научном журнале, включенном в перечень российских рецензируемых научных журналов для опубликования основных научных результатов диссертаций.

Все изложенные в диссертации результаты получены автором самостоятельно или при его непосредственном участии. Постановка задач, планирование клинических исследований, интерпретация полученных результатов осуществлялась совместно с научными руководителями или другими авторами публикаций.

Диссертационная работа состоит из 4 глав, изложена на 161 странице, включает 23 таблицы и 30 рисунков. Список литературы включает 303 источника, из них 104 отечественных и 198 зарубежных.

1. 
   . Современные представления о патогенезе, диагностике и лечении сахарного диабета 2 типа
   

Распространение сахарного диабета 2 типа в мире превышает все теоретические прогнозы, что соответствует указаниям о его драматической роли в истории мировой медицины [74,132]. Если 15 лет назад эксперты ВОЗ предполагали, что к 2025 г. число больных СД в мире составит 380 млн. человек, то, по данным Международной ассоциации диабета (IDF), в 2011 г. их численность уже достигла 366 млн., а, по прогнозам экспертов ВОЗ, к 2030 г. составит 552 млн. человек [104,193].

По данным ООН и ВОЗ, от СД каждые 7 секунд в мире умирает 1 больной, каждые 10 секунд заболевают 12 человека; ежегодно умирают около 4,6 млн. больных СД [30]. Полагают, что эпидемия СД будет продолжаться, даже если уровень ожирения останется неизменным [182,265].

В России в 2010 г., по данным регистра, зарегистрировано 2822634 пациента с СД 2 типа [7]. Кроме того, около 200 млн. человек в мире имеют нарушенную толерантность к глюкозе (НТГ), которая непосредственно предшествует возникновению СД 2 типа [77,83,84,265]. Отмечается тенденция к увеличению заболеваемости СД 2 типа у лиц моложе 30 лет и даже в детской и подростковой возрастной группах [27,84,85].

По данным разных исследователей, уже на этапе выявления СД 2 типа более 50% больных имеют различные стадии диабетических осложнений [1,6]. Пренебрежение неспецифической симптоматикой (слабость, утомляемость, головокружения, нарушения памяти и т.д.) или маски других заболеваний, нередкое отсутствие гипергликемии натощак и преобладание изолированной постпрандиальной гипергликемии у 50–70% больных, длительное отсутствие глюкозурии даже при плохой компенсации СД определяет «запаздывание» постановки диагноза в интервале 7-12 лет от манифестации [30].

По данным отдельных авторов, СД является настолько мощным фактором риска развития кардиальной патологии, что его можно приравнять к эквивалентам ИБС [260]. Еще более радикально утверждение, что больше всего больных диабетом умирают от заболеваний, обусловленных атеросклерозом, чем от совокупности других причин [59,190]. Ведущую роль макрососудистых осложнений в структуре летальности больных с СД 2 типа (поражение коронарных, церебральных и периферических артерий) доказывают экспертные данные [11,31]. Доля инфаркта миокарда (55%) и инсульта (29%) в 70 раз превышает таковую от микрососудистых осложнений и диабетической комы (1–4%)[301]. Диабетическая нейропатия осложняет течение СД в 60-90% и опасна развитием синдрома диабетической стопы. Констатация диабетической нефропатии у 41% больных СД 1–го и 2–го типов сопряжена с риском развития почечной недостаточности спустя 10 лет после манифестации процесса. Ангиоретинопатия, диагностируемая у 38% больных СД, в 25 раз повышает риск потери зрения (Дедов И.И. и соавт., 2008) [30]. Диабетическая нефропатия в 5–10% случаев приводит к терминальной почечной недостаточности, которая в структуре смертности больных СД 2 типа составляет 1,5–3%. Трансформация микроальбуминурической стадии диабетической нефропатии в протеинурическую происходит в 20–40% случаев в течение 10–летнего периода [30].

Эпидемические масштабы распространения СД 2 типа и высокая социально-экономическая значимость его микро - и макрососудистых осложнений, обусловливающих раннюю инвалидизацию и смертность, определяют необходимость разработки и внедрения в клиническую практику высокотехнологичных методов диагностики, лечения и профилактики данного заболевания [33,34,158].

Данные об инициации жестким гликемическим контролем снижения риска развития сосудистых осложнений разнятся: одни авторы свидетельствуют о долгосрочной проспективной зависимости прогрессирования осложнений СД от раннего метаболического контроля [87,225]. По мнению других исследователей, при уже диагностированном заболевании использование эффективных сахароснижающих препаратов позволяет предупредить бурное прогрессирование атеросклероза [4,6,301].

На основании результатов многоцентровых РКИ (DCCT, UKPDS), Европейская группа по изучению СД пришла к заключению о наиболее низком риске развития диабетических ангиопатий при НВА1с менее 6,5%, высоком - при плохой компенсации метаболических нарушений (НВА1с>7,5%)[50].

Вопросы патогенетических особенностей СД 2 типа, диагностики и новых эффективных средств контроля и профилактики осложнений, несмотря на многочисленность исследований, продолжают оставаться дискуссионными. Сложность и многоуровневость поражения при СД 2 типа предопределена двумя основными дефектами: снижением чувствительности к инсулину (или инсулинорезистентностью) и неадекватной секрецией инсулина для преодоления барьера инсулинорезистентности [11,145,215].

Традиционно в генезе несостоятельности инсулярного аппарата основную роль отводят наследственным и средовым факторам, однако относительно недавно стало известно, что генетическая детерминация к СД 2 типа «включается» уже в период органогенеза поджелудочной железы с непосредственной координацией секреции инсулина и глюконеогенеза [53].

К приобретенным факторам риска развития СД 2 типа относятся изменения метаболизма в организме и особенности образа жизни, в частности, избыточное потребление пищи, преимущественно за счет животных жиров, и низкая физическая активность [119,247].

Роль генетической составляющей в генезе СД 2 типа доказывают выявленные локусы предрасположенности - как в европейских, так и в азиатских популяциях. Обсуждается возможность модулирования частоты и выраженности генетических различий при заболевании, в том числе, ассоциаций полиморфизмов при ожирении для прогнозирования неблагоприятных осложнений [11,52,53,165,186,223,240].

Изначальная компенсация ИР достигается за счет гиперинсулинемии, нарушение толерантности к глюкозе развивается при возрастании ИР или снижении компенсаторных возможностей инсулиновой секреции либо при прогрессировании обоих дефектов [86,171].

Согласно данным, ИР встречается у 10% лиц без метаболических нарушений, возрастает до 66% при нарушении толерантности к глюкозе и достигает пиковых значений при сочетании СД 2-го типа с дислипидемией, гиперурикемией и АГ (95%)[30,54].

Теорию постепенного прогрессирования нарушений углеводного обмена подтверждают данные, что к манифестации заболевания функционирует только 50% от изначального количества β – клеток [6].

Хроническая гипергликемия участвует в патогенезе макро- и микроангиопатий, как непосредственно, так и опосредовано, инициируя несколько биохимических процессов, к которым относятся окислительный стресс, избыточное образование конечных продуктов гликозилирования, увеличение синтеза диацилглицерина и др. [11].

«Глюкозотоксическое» воздействие реализуется в структурно-функциональной дестабилизации в тканях, органах и системах организма, особенно, в сердечно - сосудистой, не только в микроциркуляторном русле, на уровне капилляров, но и в магистральных сосудах и миокарде [29,32,137].

Существенным фактом метаболической дезинтеграции при СД 2 типа выступают атерогенные изменения липидного профиля, коррелирующие, по утверждениям отдельных авторов, с повышением уровня глюкозы крови [59,77,126,143]. Сопряженное с гиперинсулинемией возрастание массы жировой ткани не только усугубляет ИР, создавая порочный круг, но и способствует усилению атерогенеза за счет количественных и качественных сдвигов с формированием гипертриглицеридемии, повышением уровня липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) и снижением липопротеинов высокой плотности (ЛПВП)[3,143,225]. Подобные нарушения трактуются как «диабетическая дислипидемия», которую нередко дополняет возрастание печеночных ферментов, в частности, АЛТ [123]. Установлен эффект липотоксичности, определяемый прямым воздействием на β-клетки поджелудочной железы свободных жирных кислот (СЖК), высвобождаемых вследствие интенсивного липолиза в висцеральных адипоцитах [297].

Убедительны доказательства индукции значительных сосудистых повреждений гипергликемией, что зависит от длительности и выраженности ее пиковых значений [20,33,34,186]. Подобные факты определяют возможность патогенетического воздействия на оксидативный стресс и эндотелиальную дисфункцию исключительно путем коррекции инсулиновой секреции и ИР [297].

В достижении оптимального гликемического контроля и снижении риска развития сосудистых осложнений наряду с базальной гликемией и гликированным гемоглобином важную роль играет постпрандиальная гликемия [1,235], ассоциирующаяся с повышением риска развития ретинопатии, увеличением толщины интимы-медии сонной артерии, снижением миокардиального объема крови и миокардиального кровотока. В этой связи, коррекция и мониторирование показателей гликемического контроля абсолютно необходимы с точки зрения профилактики макро- и микрососудистых осложнений у больных СД.

Следствием разработки и внедрения в практику молекулярно-генетических методов, нано-технологий, иммунологических и протеомных исследований стало углубленное понимание механизмов развития многих заболеваний, однако в генезе СД остается немало «белых пятен». Сложности их распознавания предопределены малоизученностью метаболических и иммунологических путей контроля гомеостаза, управляемых центральным многофункциональным звеном, консолидирующим информацию и направляющим сигналы для регуляции и распределения энергии в организме, сохранения ее «про запас» при необходимости экстренного обеспечения всех тканей и систем организма островковым аппаратом поджелудочной железы.

Расширение представлений о механизмах развития СД 2 типа базируется на векторизации научных изысканий в области конкретизации роли хронического воспаления в жировой ткани как инициального звена патогенеза, что особенно актуально при констатации избыточной массы тела или ожирения у подавляющего большинства больных [157,289,290].

Обсуждается многогранность роли жировой ткани в регуляции различных физиологических процессов, не только локально, но и системно, что резко контрастирует с прежними фактами об инертности данной субстанции, нацеленной лишь на поддержание энергетического гомеостаза в организме [178,180].

Патогенетическую взаимосвязь СД 2 типа и ожирения подчеркивает определение СД как «олигогенетического заболевания с комплексом генетических аномалий и ИР», сопряженного с нарушением метаболизма жиров в портальной системе и проявляющегося висцеральным накоплением жира [43,295]. Полагают значимость не самого факта избыточного количества жировой ткани, а «андроидного» типа ее распределения, при котором высокая степень липолиза катализирует избыточное поступление липопротеинов в клетки эндотелия и мышц, что, по-видимому, отражает суть понятия «липотоксичность», обсуждаемого в рамках изучения МС [288].

Открытие феномена воспаления жировой ткани позволило более детально исследовать модуляцию метаболических и иммунных процессов, напряженность которых оказалась наиболее высока в висцеральном жире [133,172,194]. Их уточнение представляется наиболее актуальным для превентивных терапевтических мер [44,99,192,196].

Анализ имеющихся в литературе научных данных в срезе выделения патогенетических звеньев развития СД при ВЖТ показал наиболее значимые: нарушение секреции адипокинов, индукция метаболических сдвигов, собственно воспалительная реакция, особенно – на внутриклеточном уровне [254,264,279].

Характеристика хронического слабовыраженного ВЖТ при СД 2 типа позволяет утверждать о следующих патофизиологических реакциях: клеточной лейкоцитарной инфильтрации, сосудистому стазу, фиброзу и оксидативному стрессу [207]. В клеточной инфильтрации висцерального жира наиболее значима роль макрофагов, количество которых возрастает в жировой ткани вслед за нейтрофилами и Т-лимфоцитами. Их способность к торможению превращения преадипоцитов в зрелые адипоциты определяет гипертрофию клеток, одновременно, в силу провоспалительной направленности, определяя апоптоз измененных жировых клеток [95,96,97,98]. Установлено, что гипоксия, развивающаяся вследствие стаза крови, усиливает стимулируемое макрофагами нарушение дифференцировки и метаболизма адипоцитов [141,187,280,281].

Формируется порочный круг диабетогенной перестройки «воспаление – ИР – ожирение – воспаление»: гипертрофия адипоцитов определяет избыточную продукцию адипокинов, которые возбуждают активность макрофагов, способствующих, в свою очередь, дальнейшей гипертрофии жировых клеток и нарастанию воспалительной реакции [166,198,229].

Эндотелиальная дисфункция характерна для многих состояний, ассоциированных с ВЖТ, в первую очередь, атеросклероза. Фибротические изменения при ожирении становятся возможны за счет возрастания соединительнотканного потенциала преадипоцитов, нередко их развитие приобретает необратимый характер [68,211]. Подобные сведения дали основание предположить, что фибробласты могут выступать новой терапевтической мишенью при хроническом воспалении [174].

Секреция жировой тканью с ее ауто-, пара- и эндокринной функциональной активностью большого количества биологически активных молекул обусловливает развитие осложнений, среди которых наиболее значима ИР [248,254,297]. Сообщается о функциональной активности бурой жировой ткани [278]. Имеются отдельные сообщения о существенном возрастании при ожирении маркеров хронического воспалительного процесса – С – реактивного белка, фибриногена, лейкоцитов, однако исследования о наличии аналогичных параллелей при СД 2 типа и ожирении единичны [225]. Отмечено возрастание синтеза и активности инсулиноподобного фактора роста–1 и ингибитора–1 активатора плазминогена, причем оба субстрата стимулируют пролиферацию и рост кардиомиоцитов и гладкомышечных клеток стенки сосудов, определяя формирование микро- и макроангиопатий [261].

Исследования последних лет позволяют уточнить, что модуляция метаболических и иммунных процессов в висцеральном жире осуществляется за счет адипокинов, вклад которых в патогенез СД 2 типа считается основополагающим [101,170,197,236,276]. Спектр секретируемых гормоноподобных субстанций весьма велик – к ним причисляют адипонектин, лептин, резистин, адипсин, ИАП-1, апелин, оментин, васпин, ретинол-связывающий протеин-4, компоненты ренин-ангиотензиновой системы, провоспалительные цитокины (ФНО-α, ИЛ-6 и ИЛ-1), хемокины (МСР-1 и RANTES), а также ряд других [276,279]. Однако до сих пор предметом дискуссий выступает источник их синтеза – адипоциты или макрофаги? Имеются утверждения об их тесном взаимодействии, определяющем вариабельность свойств этих биологически активных молекул [115].

Согласно одной из моделей развития осложнений СД 2 типа, стимуляция хронической гипергликемией и гиперинсулинемией провоспалительных эффекторов иммунной системы усиливает инсулинорезистентность, способствуя ухудшению течения диабета [129,242].

Интерес к изучению роли цитокиновой регуляции в патогенезе воспаления, лежащего в основе развития и прогрессирования микроангиопатий при СД, продиктован востребованностью в анализе прогностической оценки уровня этих провоспалительных молекул у больных и обсуждением возможности эффективного лечения заболевания и профилактики развития диабетических осложнений [227,237,299].

Цитокины - основные межклеточные медиаторы иммунной системы, участники многих физиологических и патологических реакциях организма, условно подразделяемые на два субкласса: собственно цитокины и хемокины, имеющие свойства хемоаттрактантов [21,39].

Сведения о роли цитокинов в патогенезе СД немногочисленны и противоречивы, особенно в отношении их уровня и продукции на разных стадиях заболевания [107,196,236,274]. Большинство данных подобного рода получено в эксперименте на животных со спонтанным аутоиммунным СД и на изолированных бета-клетках человека in vitro. Полагают, что одни цитокины приводят к функциональному угнетению и гибели β-клеток, другие - защищают их от этого воздействия [101]. Несмотря на факт выделения цитокинов класса Th1 и Th2 и соответствие свойственной аутоиммунным заболеваниям парадигме Th1-Th2, функциональные особенности подобной модели при СД 2 типа остаются малоизученными [14,28,79].

С учетом разделения цитокинов по биологическому действию на провоспалительные (ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-6, ИЛ-1β, ИЛ-12, ИФН-γ, ФНО-α, гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор/ГМ-КСФ) и противовоспалительные (ИЛ-4, ИЛ-10, ИЛ-13), представляется значимым установление их роли в развитии диабетических ангиопатий [75,89].

Полагают, что вследствие активности каскада провоспалительных цитокинов и снижения адипонектина наблюдается накопление жира в адипоцитах, печени, мышцах, β - клетках поджелудочной железы одновременно с усилением липолиза и развитием ИР жировых клеток [196,297]. Имеются данные об ассоциации возрастания уровней ФНО-α, IL – 6 и адипонектина наряду со снижением концентрации лептина в популяции американских мексиканцев с СД 2 типа [284].

Согласно сообщениям, наиболее высокий уровень ИЛ-1 с провоспалительным действием и активацией иммунных реакций отмечали на ранних этапах развития диабетической ангиопатии [51,152,170,269]. Обсуждается возможность разового увеличения продукции ИЛ-1β и вовлеченности в формирование стресс-индуцированного висцерального ожирения при неоднократном стрессовом воздействии [264].

В исследованиях показано, что при СД 2 типа его концентрация в крови прямо коррелирует с уровнем гликемии, что приводит к прогрессированию воспаления и индукции резистентности к инсулину при ожирении [135,152,184,202]. В экспериментальных опытах на животных была доказана перспективность создания антагониста ИЛ-1β для долгосрочного контроля гликемии и, таким образом, снижения риска развития диабетических ангиопатий [156].

Сведения об ИЛ-4, обладающем выраженным действием на рост и дифференцировку многих видов иммунокомпетентных клеток (B, T, ЕK, ЕK-T, тучных клеток и др.) и принимающем участие в регуляции ангиогенеза, противоречивы [40]. Сообщается, что функциональный полиморфизм гена IL-4 играют важную роль в патогенезе диабетической нефропатии [206].

Согласно одним данным, продукция данного цитокина у детей с СД 1 типа при гипергликемии резко возрастала и сохранялась на одном уровне в течение часа после коррекции состояния [269].

В другом исследовании сообщается, что IL-4 улучшает чувствительность к инсулину и толерантность к глюкозе, препятствует накоплению липидов, обусловливая снижение веса и жировой массы. Полагают, что повышение уровня ИЛ-4 при ИБС на фоне СД носит компенсаторный, контррегуляторный характер по отношению к провоспалительным цитокинам и стабилизирует течение заболевания [244]. Представляют научный интерес сведения, что преинкубация ИЛ-4 с островковыми клетками поджелудочной железы человека полностью предотвращает апоптоз, индуцируемый сочетанным воздействием ИЛ-1 + ФНО-α + ИФН-γ [157].

Фактор некроза опухоли (ФНО-α) – один из маркеров координации воспалительного ответа и цитокинового каскада, продуцируемый преимущественно мононуклеарными фагоцитами, регулирует межклеточное взаимодействие, усиливает секрецию простагландинов и индуцирует синтез острофазовых белков [51,112,277,282]. In vivo показано, что ФНО-α - один из главных цитокинов, индуцирующих апоптоз инсулинпродуцирующих клеток [10].Отдельными исследованиями доказана способность жировой ткани больных СД и ожирением к продукции ФНО-α, что способствует прогрессированию атеросклеротического поражения сосудов [150]. У больных СД, страдающих ожирением, жировая ткань способна в больших количествах продуцировать TNF-α, поддерживая, таким образом, воспали-тельную активность и способствуя прогрессированию атеросклеротического поражения сосудов [51].

По данным ряда авторов, ФНО-α может участвовать в развитии дисфункции эндотелиальных клеток у больных с метаболическим синдромом еще до развития у них СД типа 2 [40,51]. Ухудшение заживления трофических язв при СД соотносят с нарушением процессов пролиферации, дифференцировки, апоптоза, аномальной продукцией макрофагов и ухудшением васкуляризации одновременно с возрастанием ФНО-α [300].

Сообщается о снижении цитокинпродуцирующей способности клеток иммунной системы при тяжелом течении СД вследствие иммуносупрессии, что определяет высокую частоту осложнений и неблагоприятный прогноз течения заболевания, что позволяет предполагать негативную роль провоспалительных цитокинов в генезе заболевания [238].

Подобные эффекты детально изучены на примере интегрального маркера воспалительного процесса – ФНО-α, высокие концентрации которого в жировой ткани действуют на адипоциты паракринно и нарушают сигнальные пути инсулина [143]. На внутриклеточном уровне регулятором ВЖТ выступает фактор транскрипции NF-kB, направленность которого - поддержание воспаления за счет активации экспрессии генов цитокинов и молекул адгезии [128].

Ассоциация TNF-α полиморфизмов генов с СД 2 типа была широко исследована, но с противоречивыми результатами. Сообщается о возможности прогнозирования развития преддиабета на основании генетического полиморфизма ФНО-α 238G / A (RS 361 525)[143].

Основой развития диабетических микроангиопатий является повреждение эндотелия [60]. Регуляторную и координирующую функцию между клетками помимо цитокинов обеспечивают факторы роста, что позволяет рассматривать их в качестве маркеров тяжести повреждений тканей [60].

Показана возможность гликозилирования факторов роста фибробластов и активации/дезактивации его эффектов, прямая их активация гипергликемией [72]. Согласно данным исследований in vitro, в культуре эндотелиальные и гладкомышечные клетки сосудистой стенки, фибробласты и макрофаги синтезируют разнообразные факторы роста, которые могут участвовать в аутокринном или паракринном регулировании роста артериальной стенки [80,100,242].

Основной фактор роста фибробластов и трансформирующий фактор роста бета-1 позиционируют как главные регуляторы продукции мезангиального матрикса и гипертрофии мезангиальных клеток [19,239].

Фактор роста фибробластов оказывает стимулирующее влияние на пролиферацию эндотелиоцитов, развитие диабетической ретинопатии и других процессов неоваскуляризации [173]. TGF-β1 может стимулировать и подавлять дифференцировку клеток и модулирует активность фактора роста фибробластов [125,214]. Однако данные о клиническом значении уровней факторов роста у больных с СД 2 типа и ожирением малочисленны или получены в основном in vitro, что не позволяет использовать их в ранней диагностике сосудистых осложнений.

Исследовательский интерес к изучению роли ИПФР продиктован их функциональными особенностями: связью с пролиферацией, апоптозом и выживаемостью клеток [20,225,250,270,285]. О вовлеченности ИПФР-1 в различные метаболические нарушения сообщается во многих исследованиях, тогда как доказательства возможности использования ИПФР-2 как маркера ИР при высоком риске развития ССЗ и МС представлена менее убедительно и требует дальнейшего изучения [142,200,217]. Полагают, что снижение уровня ИПФР-2 может прогнозировать развитие ожирения у нормовесных больных с СД 2 типа [217].

Проблема исследования молекулярных механизмов апоптоза и его роли в развитии аутоиммунных заболеваний, в том числе, различных типов СД, стала в последние годы одной из трудных и актуальных для медико-биологических наук [13,46].

Согласно традиционным представлениям, апоптоз - сложный активный процесс, в результате которого осуществляется не только физиологически запрограммированная гибель клеток при эмбриогенезе и нормальной жизнедеятельности тканей для поддержания клеточного гомеостаза организма [65,73,81,268,298]. Регуляция его реализуется за счет комплекса биохимических, молекулярных и генетических факторов, индуцируемых эндо - и экзогенными сигналами [185].

Несмотря на накопленные данные о значимой роли апоптоза при патологических состояниях, обусловленных влиянием различных повреждающих факторов, роль нарушений его механизмов в генезе СД 2 типа у больных с ожирением остается малоизученной, несмотря на отдельные факты об апоптической активации β-клеток образцов панкреатической ткани при аутопсии [63,81,303]. Точная причина такой апоптотической активации неизвестна, однако существует предположение о существовании молекул, токсичных по отношению к β-клеткам поджелудочной железы [10]. Полагают, что в апоптотический каскад панкреатических β-клеток in vitro вовлечены глюкоза и цитокины, причем каждый из цитокинов может быть как индуктором апоптоза, так и ингибитором [231].

Одними из экзогенных факторов, запускающих апоптоз, являются «рецепторы смерти» семейства провоспалительного цитокина - фактора некроза опухоли-α (ФНО-α), в число которых входят ФНО-Р1, Fas (Fibloblast associated), DR3 (Death Receptor 3), DR4, DR5 , DR6 и другие. В случае Fas-зависимого апоптоза, рецептор Fas (FasR (CD95, APO-1)) индуцирует апоптотической сигнал путем связывания со своим лигандом - Fas лигандом (FasL (CD95L)) - "FasR / FasL "система [10,298].

Современный виток развития диабетологии характеризуется накоплением данных об активации Fas/FasL-опосредованного апоптоза иммуноцитов при аутоиммунном СД и его варианте LADA (медленно прогрессирующего сахарного диабета у взрослых), однако участие его в генезе СД 2 типа до сих пор дискутабельно [9,67].

Согласно отдельным сообщениям, высокая концентрация глюкозы индуцирует апоптотическую гибель β-клеток поджелудочной железы и, в дополнение к потенциальной роли в дисфункции β-клеток при СД 2 типа, приводить к деструкции оставшихся β-клеток при установлении диагноза СД 1 типа [67].

При определении механизмов глюкозо-индуцированной токсичности по отношению к островкам поджелудочной железы задействованы предположения о возможности индукции глюкозой панкреатической продукции ИЛ-1β, что приводит к активации NF-κB, повышению экспрессии FasR (CD95, APO-1) и апоптозу β-клеток поджелудочной железы как следствия привлечения Fas лиганда (FasL (CD95L)) - триггера апоптоза [121,136,224,294].

С выделением различных сигнальных путей апоптоза появились данные о более высокой его скорости при активации «внешнего» пути, поэтому его роль в деструкции панкреатических -инсулоцитов полагают более существенной [224]. «Внутренний» — является митохондриальным и обусловлен повреждением ДНК в результате токсического воздействия на клетку. Обсуждение индукторов глюкозо-индуцированного апоптоза β-клеток предполагает анализ участия каспаз – инициирующих (8, 9, 10 и 12) и эффекторных (3, 6, 7 и 14), что стало возможным с учетом регистрации различных проявлений апоптоза, в частности, сигнальной трансдукции клеток [231]. Активация эффекторных каспаз способствует протеолизу ядерных белков, обеспечивающих поддержание гомеостаза и репарацию клеточного компартамента, как и белков – регуляторов клеточного цикла, структурных белков и т.д. [9].

Механизмы активации инициирующих каспаз могут быть различными. Изучены три основных пути развития каскада активации каспаз: связанный с взаимодействием индуктора апоптоза со специфическими рецепторами; рецепторный путь с активацией одного из расположенных на клеточной мембране рецепторов, воспринимающих внешний сигнал, например Fas/CD95, TNF-α [67,212]. Активация Fas-рецептора Fas-лигандом ведет к присоединению к рецептору адаптора FADD (Fas-associated protein with death domain), который связывается с Caspase 8, индуцирует ее и впоследствии – прокаспазу 3. Вариант, сопряженный с активацией Caspase 9 в результате образования гетеродимеров из белков семейства Всl-2. Иной путь активации каcпаз — при помощи сериновой протеиназы - гранзима В [153,176,224].

С учетом доказанной роли специфических рецепторов в индукции апоптоза, полагаем обоснованным исследование роли Fas-рецептора (CD95) и его лиганда (FasL) в генезе СД 2 типа у больных с ожирением [266].

Среди факторов, определяющих различную чувствительность клеток к Fas-индуцированному апоптозу, выделяют не только нарушение функции самого Fas-рецептора, но и влияние митохондриальных белков семейства Всl-2 [121]. Исследование роли механизмов митохондриальных изменений как инициального фактора активации апоптоза показало, что вследствие выхода белков из клетки, одним из которых является цитохром С, образуется апоптосомный комплекс – вследствие его комбинации с фактором Apaf-1 (apoptotic protease-activating factor-1) и прокаспазой 9, далее конвертирующейся в Caspase 9. Индукция комплексом Caspase 3 приводит к деградации ДНК – конечной и необратимой стадии апоптоза [139].

С учетом фрагментарности и неоднозначности данных о роли активации проапоптозных молекул в патогенезе СД 2 типа, представляется значимым исследование роли биомаркеров программированной клеточной гибели в развитии эндотелиальной и кардиальной дисфункции.

Отсутствие единых представлений о характере метаболических сдвигов у больных СД 2 типа и ожирением на внутриклеточном уровне оставляют риторическими вопросы их прогностической ценности для доклинической диагностики диабетогенных осложнений.

Представленные в научной литературе причинно-следственные связи между гипергликемией и осложнениями СД 2 типа контрастируют с низкими возможностями современной диагностической базы, предлагаемой для ведения больных с НТГ, что реализуется в невозможности прогнозирования диабетических микроангиопатий и своевременного терапевтического воздействия [24].