CC BY
54
Обмен гликозаминогликанов у больных сахарным диабетом с диабетической нефропатией
И.В. Моругова, Ш.З. Загидуллин
Башкирский государственный медицинский университет, Уфа \
Проблема сосудистых осложнений сахарного диабета (СД) является одной из наиболее актуальных и сложных в современной эндокринологии. Несмотря на общность механизмов развития микроангиопатий при СД, безусловно, существуют отличия в патогенезе поражения сосудов и зависимость от морфофункциональных особенностей пораженного органа. Установлено, что пусковым фактором развития микроангиопатий являются гипергликемия и индуцированные ею метаболические нарушения: неферментативное гликирование, окислительный и карбонильный стресс, активация полиолового шунта и активности протеинкиназы С, гиперлипидемия, нарушения в системе гемостаза, изменение обмена коллагена и проте-огликанов. Наиболее грозным сосудистым осложнением СД является диабетическая нефропатия (ДН) как ведущая причина смерти больных СД 1 типа и третья по частоте после сердечно-сосудистых осложнений и опухолей у больных СД типа 2 [4].
Изучение патогенеза развития ДН и гломерулоскле-роза выявило изменение состава гликозаминогликанов (ГАГ) и протеогликанов в базальных мембранах клубочков и сосудистой стенке [5]. Данные гистологической находки позволили выдвинуть гипотезу о нарушении синтеза гепарансульфатпротеогликана (перлекана).
Протеогликаны — комплексные соединения, состоящие из ГАГ и белков, являются важнейшими биохимическими компонентами мезангия и базальных мембран. Они обеспечивают нормальную проницаемость почечного фильтра, отрицательный заряд эндотелия, регулируют пролиферацию мезангиальных и гладкомышечных клеток и в целом сосудистое и клубочковое ремоделирование. ГАГ — гетерогенная группа веществ, различающихся по структуре, локализации и функциям. В почках присутствуют 3 вида сульфатированных ГАГ — гепарансульфат (ГС), хондроитинсульфат (ХС) и дерматансульфат (ДС). ГС является одним из основных компонентов гломерулярной базальной мембраны, а ХС и ДС локализованы в мезангиальном матриксе. Синтез протеогликанов в почечном клубочке осуществляют ме-зангиальные клетки [8, 9].
Ряд авторов указывают на нарушение синтеза ГАГ в клубочках почек [1, 5, 10], другие — на повышение про-теолиза [1]. Обнаружено также изменение структуры ГС и нормального состава ГАГ в базальных мембранах клубочков. Накопленные данные, касающиеся определения ГАГ в моче, неоднозначны и не позволяют сделать вывод о связи экскреции ГАГ с развитием ДН. Целью настоящего исследования явилось изучение содержания ГАГ и их фракций в сыворотке крови и моче у больных СД с разной длительностью СД, в том числе на разных стадиях ДН.
Объем и методы исследования
Нами было обследовано 138 человек, из них 116 больных СД. Возраст больных был от 16 до 65 лет, длительность СД от 0,5 до 42 лет. Больных СД типа 1 — 70, СД типа 2 — 46, из них 32 получали пероральные сахароснижающие препараты и 14 человек были инсулинозависимы. У 15 больных углеводный обмен был компенсирован, у 11 была субкомпенсация, 90 больных не компенсированы. Контрольную группу составили 22 практически здоровых человека в возрасте от 20 до 45 лет.
Всем больным проводилось общеклиническое обследование: общий анализ крови, мочи, биохимический анализ крови с определением общего белка, билирубина, креатинина, липидного спектра сыворотки крови — общий холестерин (ОХ), триглицериды (ТГ), холестерин липопротеидов высокой плотности (ЛПВП). Холестерин липопротеидов низкой плотности (ЛПНП) и холестерин липопротеидов очень низкой плотности (ЛПОНП) подсчитывали по формуле Фридвалда, рассчитывался коэффициент атерогенности по Климову. Содержание глюкозы крови определяли в капиллярной крови глюкозоксидазным методом. Клубочковая фильтрация рассчитывалась по формуле Кокрофта и Голи. У всех обследованных лиц (больных СД и лиц контрольной груп-
Таблица 1
Клинико-лабораторная характеристика больных С ЧсДН(М±т)
Показатель Г эуппы больных
1-я (п=54) 2-я (п=46) 3-я (п= 16)
Пол, м/ж 22/32 18/28 5/11
Возраст, лет 39,5±2,11 40,3±2,32 46,7±3,2
Длительность СД, лет 4,6±0,96 11,8± 1,17 21,1 ±2,6
Вес, кг 75,2±2,42 70,7±2,16 69,4±3,5
ИМТ 27±1,0 25,8±0,88 25,5±1,1
Гликемия (среднесуточная), ммоль/л 10,7±0,68 10,2±0,69 9,0± 1,4
МАУ, мг/ сут 8,44±1,0 7 123,5± 10,87 918±240,9
Креатинин крови, мкмоль/л 74,1 ±2,04 78,9±3,18 85,4±5,3
Скорость клубочковой фильтрации, мл/мин 113,8±5,40 101,9±5,35 88,2±8,2
Общий холестерин, ммоль/л 4,9±0,25 4,6±0,20 5,6±0,41
Триглицериды, ммоль/л 1,8±0,19 1,8±0,22 1,7±0,50
а-Холестерин, ммоль/ л 1,55±0,12 1,6±0,09 1,9±0,27
ЛПНП, ммоль/л 2,1 ±0,19 2,0±0,16 2,9±0,42
ЛПОНП, ммоль/л 0,82±0,09 0,81 ±0,1 0,53±0,09
Коэффициент атерогенности, ед 2,06±0,22 2,0±0,24 2,4±0,42
Осложнения
Сахарный диабет
пы) отсутствовали другие не связанные с СД заболевания почек по данным анамнеза и лабораторно-инструментальных методов обследования. В обследование не включались больные с нарушением азотовыделительной функции почек.
В зависимости от наличия и выраженности ДН больных распределили на 3 группы: в 1-ю группу вошли больные с нормальной экскрецией альбумина с мочой (до 30 мг/сут), во 2-ю — пациенты с микроальбуминурией (МАУ) до 300 мг/сут, в 3-ю — больные с клинически выраженной диабетической нефропатией с МАУ более 300 мг/сут и протеинурией 0,5 г в сутки и более (табл. 1).
ГАГ определяли в суточной моче и сыворотке крови методом гельфильтрации с последующей анионообменной хроматографией на ОЕАЕ-целлюлозе с получением фракций гиалуроновой кислоты (ГК), хондроитинсульфатов (ХС) и гепарансульфатов (ГС), количество которых определяли путем реакции с карбазолом по методу Дише [3]. Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью пакета программ 8ТАТ18Т1СА 6.0 для \Vindows с использованием вычисления 1-критерия Стьюдента и коэффициента эмпирической корреляции Пирсона.
Результаты и их обсуждение
Исследование показало, что у больных СД в сравнении с контролем снижено суммарное содержание ГАГ в сыворотке крови и в моче. Снижение ГАГ наблюдалось во всех группах больных и не зависело от стадии ДН (табл. 2, 3).
Уровень ГАГ сыворотки крови коррелировал с возрастом (г=0,77, р<0,05) в группе больных с выраженной стадией ДН (г=0,75, р<0,05), ИМТ (г=0,62, р<0,05), уровнем гликемии (г=0,82, р<0,05) в группе больных с ДН в стадии МАУ.
Анализ данных фракционного состава ГАГ свидетельствует, что уменьшение содержания ГАГ в сыворотке крови связано с уменьшением фракции гиалуроновой кислоты (ГК) и хондроитинсульфата (ХС). Снижение ГК и ХС наблюдалось даже на стадии нормоальбумину-рии, эта тенденция сохранялась и на стадии МАУ и на протеинурической стадии. Показатели содержания ГК и ХС в разные стадии ДН не отличались. Иная тенденция наблюдалась при анализе уровня ГС в сыворотке крови. Его содержание было повышено у больных СД с нормо-альбуминурией в сравнении с контрольной группой и продолжало снижаться в стадии МАУ и в выраженной стадии ДН достигло уровня здоровых лиц, достоверно отличаясь от уровня лиц 1-й группы.
Для выяснения характера изменений состава ГАГ в разные стадии ДН нами было подсчитано процентное соотношение различных фракций в суммарном количестве ГАГ в сыворотке крови (см. рисунок). У здоровых лиц основными фракциями ГАГ сыворотки крови являются ГК и ХС; ГС составляет лишь 1/10 часть в общей сумме ГАГ. У больных СД с нормальной экскрецией белка с мочой изменился состав и соотношение ГАГ, увеличилась фракция ГС в 2,7 раза за счет уменьшения фракции ГК и ХС. Эта тенденция сохранялась в стадиях МАУ и протеинурии, причем у больных 3-й группы за счет ХС.
Несмотря на многочисленные исследования, касающиеся экскреции ГАГ и их фракций с мочой, нет единого мнения по этому вопросу [1, 7]. Полученные нами данные свидетельствуют о снижении выделения как общего количества ГАГ, так и фракций ГК и ХС. Экскреция ГС не отличается от экскреции у здоровых лиц. Однако выделение ГС было достоверно выше у больных СД
Таблица 2
Содержание ГАГ в сыворотке крови больных СД с разными стадиями ДН |М+т)
Показатель, мкг/ мл Группы обследованных лиц Р
контроль 1 -я 2-я 3-я
ГК 7,97±0,47 3,70±0,18* 3,92±0,23* 4,4±0,65* 0,0001
ХС 7,82±0,58 4,23+0,37* 3,52±0,22* 3,05±0,40* 0,00001
ГС 1,9±0,10 2,98±0,21 * 2,58±0,25* 1,88±0,30 1 -к<0,001 2-к<0,05 1-3<0,03
Суммарные ГАГ 17,69±0,94 10,90±0,52 10,01 ±0,45 10,32±0,66 0,000001
* Достоверно в сравнении с контролем
Таблица 3
Содержание ГАГ в моче обследованных лиц и контрольной группы (М+т)
Показатель, мкг/мл Группы обследованных лиц Р
контроль 1 -я 2-я 3-я
ГК 1,75±0,13 0,73±0,05* 0,77±0,06* 0,98±0,17* 0,0001
ХС 1,46±0,13 0,49±0,05* 0,41 ±0,04* 0,31 ±0,03* 0,00001 2-3< 0,05
гс , 0,36±0,07 0,39±0,03 0,295±0,03 0,28±0,04 1 -2<0,01 1-3<0,05
Суммарные ГАГ 3,57±0,31 1,6±0,10* 1,51 ±0,12* 1,57±0,17* 0,00001
* Достоверно в сравнении с контролем
Сахарный диабет
Осложнения
б 60 50 40 30 20 10 О
57.7
Контроль I я группа
2-я группа
3-я группа
Содержание фракций гликозаминогликанов {%) в сыворотке крови (а) и в моче (6) обследованных лиц.
е НАУ в сравнении со 2-й и 3-й группами больных, т.е. снижалось с прогрессированием ДН. Снижение фракции ХС в моче было в 2,7 раза меньше, чем в контроле, и прогрессивно уменьшалось в стадии МАУ и протеинурии — в 4,7 раза (р<0,05). Анализ процентного соотношения фракций ГАГ показал, что в моче, как и в крови здоровых лиц, преобладали фракции ГК и ХС. В 1-й группе больных СД процент содержания ГК не отличался от контрольных значений; с прогрессированием ДН экскреция ГК возрастала. Иная тенденция прослеживается с экскрецией ХС. Уже при НАУ процентное содержания ХС уменьшается за счет увеличения фракции ГС и продолжает уменьшаться во 2-й и 3-й группах (см. рисунок).
Для выяснения возможных причинно-следственных связей полученных изменений нами проведен корреляционный анализ указанных показателей. Выяснено, что на уровень ГАГ сыворотки крови может влиять возраст больных СД, о чем свидетельствует положительная корреляция возраста и суммарного содержания ГАГ у больных 3й группы (г=0,77, р<0,05), а также положительная корреляция уровня ГК и возраста (г=0,48, р<0,05). Выделение ХС с мочой уменьшается с увеличением стажа СД, что может косвенно свидетельствовать о нарушении обмена ГАГ с прогрессированием СД (г= -0,81, р<0,05). На уровень ГАГ сыворотки крови влияет вес и ИМТ больных (г=0,6 и г=048 соответственно, р<0,05). Экскреция суммарных ГАГ с мочой зависит от ИМТ: чем выше ИМТ, тем больше выделение ГАГ с мочой (г=0,68, р<0,05). Корреляция веса и ИМТ отмечена и с содержанием ГС сыворотки крови (г=0,75, г=0,62 соответственно, р<0,05) и мочи (г=0,6 и г=0,55 соответственно р<0,05), а также ГК мочи (г=0,65 и г=0,68 соответственно, р<0,05). Установлена роль гипергликемии как фактора прогрессирования мик-
роангиопатий, в том числе ДН. Однако отсутствуют данные о связи гликемии с обменом ГАГ. Влияние гликемии на обмен ГАГ неоднозначно. Так, уровень ХС сыворотки положительно коррелирует с гликемией как в стадии НАУ (г=0,86), так и МАУ (г=0,67), а ГС (г=0,73) и общее содержание ГАГ (г=0,82) в стадии МАУ. В стадии протеинурии эта связь не прослеживается, т.е. невелируется влияние глюкозы на обмен ГАГ. Обратная тенденция наблюдается в стадии НАУ: чем выше уровень гликемии, тем меньше выделение ХС с мочой (г= -0,87, р<0,05).
Полученные данные позволяют заключить, что изменения различных фракций ГАГ взаимообусловлены и связаны. Об этом свидетельствуют результаты корреляционного анализа. Так, содержание ГС в сыворотке крови коррелирует с уровнем ГК и ХС (г=0,67 и г=0,51 соответственно, р<0,05). Для ГС мочи аналогичные связи отсутствуют Содержание ГС мочи было лишь связано с функциональным состоянием почек у больных 3-й группы с выраженной стадией ДН и отрицательно коррелировало с уровнем креатинина (г=-0,88, р<0,05) и зависило от СКФ (г=0,87, р<0,05).
Установлено, что именно ГС является гликозами-ногликаном, который несет в себе анионные участки, обеспечивающие отрицательную заряженность базальной мембраны капилляров (БМК), определяя ее заря-доселективность, поэтому наблюдаемое нами увеличение гепарансульфата в сыворотке крови даже при нормальной экскреции белка с мочой направлено, очевидно, на стабилизацию БМК с целью увеличения ее отрицательного заряда. Этот компенсаторный механизм, по-видимому, истощается с прогрессированием ДН. Это подтверждается тем, что с нарастанием протеинурии уменьшается экскреция всех фракций ГАГ.
Литература
1. И.А. Бондарь, В.В. Климонтов, Г.А. Пауль, А.Б. Пупышев, С.М. Амбросова // Сахарный диабет - 2002. - № 1. - С.46-49.
2. И.И. Дедов, М.В. Шестакова Диабетическая нефропатия. - М., Универсум Паблишинг, 2000.
3. А.Н. Зимницкий, С.А. Башкатов Гликозаминогликаны в биохимических механизмах адаптации организма к некоторым физиологическим и патологическим состояниям. - М., 2004.
4. М.В. Шестакова // Материалы IV Всероссийского Конгресса эндокринологов. -С.-Пб., 2001. - С.237.
5. Hadad S.I., Michelacci Y.M., Schor N. // Biochim.Biophys. Acta. - 1996. - Vol. 21,
№1, - p. 18-28.
6. Makino H., Ikedo S., Hasamoto T., Ota Z. Heparan sulphate proteoglycans are lest in patients with diabetic nephropathy. Nephron 1 992, 61: 415-421.
7. McCarthy K.I., Abrahamson D.R., Bynum K.R./ Stgofen Pl., Cauchman G.R. //Histochem. Cytochem. 1994, 42: 473-484.
8. Thomas G.J., Mason R.M., Davies M. //Arch. Biochem. Biophys. - 1 990. -- Vol.
278, № l.-P. 11-20.
9. Thomas G J., Mason R.M., Davies M. Biochem. J. - 1991.- Vol. 277, Pt. \ - P. 81 -88. 1 0. Yokoyama H., Sato K., Okudaria M., Morita C., Takahashi C., Suzuki D. Sakai H.,
Iwamoto I. // Kidney Int. 1999, 56, 2, 650-58.
.36
1/2005
