СЕКРЕЦИЯ ГОРМОНОВ ИНКРЕТИНОВОГО РЯДА У ЛИЦ С ФАКТОРАМИ РИСКА РАЗВИТИЯ САХАРНОГО ДИАБЕТА 2-ГО ТИПА Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

© Коллектив авторов, 2014

Секреция гормонов инкретинового ряда у лиц с факторами риска развития сахарного диабета 2-го типа

Е.А. ШЕСТАКОВА1, А.В. ИЛЬИН1, М.В. ШЕСТАКОВА1, 2, И.И. ДЕДОВ1

1ФГБУ «Эндокринологический научный центр» Минздрава России; 2кафедра эндокринологии и диабетологии педиатрического факультета ГБОУ ВПО «Первый МГМУ им. И.М. Сеченова» Минздрава России, Москва

Secretion of incretin hormones in people having risk factors for type 2 diabetes mellitus

E.A. SHESTAKOVA1, A.V. ILYIN1, M.V. SHESTAKOVA1, 2, I.I. DEDOV1

'Endocrinology Research Center, Ministry of Health of Russia, Moscow; 2Department of Endocrinology and Diabetology, Faculty of Pediatrics, I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health of Russia

Резюме

Цель исследования. Изучить секрецию глюкагоноподобного пептида 1-го типа (ГПП-1), глюкозозависимого инсулинотропного полипептида (ГИП) и глюкагоноподобного пептида 2-го типа (ГПП-2) в ответ на углеводную нагрузку у лиц с факторами риска развития сахарного диабета 2-го типа (СД-2) в зависимости от типа нарушения углеводного обмена и возраста.

Материалы и методы. У 127 пациентов с факторами риска развития СД-2, не получавших ранее сахароснижающую терапию, проведен стандартный пероральный тест на толерантность к глюкозе (ПТТГ). В ходе теста на 0, 30 и 120-й минутах в плазме определены уровни глюкозы, инсулина, глюкагона, ГПП-1, ГИП, ГПП-2.

Результаты. В зависимости от полученных данных пациенты разделены на 3 группы: лица с нормальной толерантностью к глюкозе, с предиабетическими состояниями (нарушение толерантности к глюкозе и/или нарушенная гликемия натощак) и с впервые выявленным СД-2. В ходе ПТТГ отмечались снижение секреции ГПП-1 и увеличение секреции ГИП и ГПП-2 у лиц с СД-2. С увеличением возраста пациентов наблюдалось снижение секреции ГПП-1.

Заключение. Секреция инкретиновых гормонов в ходе проведения ПТТГ статистически значимо различалась у лиц с различной степенью нарушения углеводного обмена: пиковая секреция ГПП-1 достигает максимальных значений у здоровых лиц и минимальных — у больных СД-2; напротив, пиковая секреция ГПП-2 и ГИП является максимальной у больных СД-2. Это позволяет предположить разнонаправленное действие ГПП-1 и двух других гормонов (ГПП-2 и ГИП) в механизмах регуляции углеводного обмена. С увеличением возраста снижается секреция ГПП-1, что может быть одной из причин увеличения распространенности СД-2 среди пожилых лиц.

Ключевые слова: сахарный диабет 2-го типа, инкретины, глюкагон, ГПП-1, ГИП, ГПП-2.

Aim. To study the secretion of glucagon-like peptide 1 (GLP-1), glucose-dependent insulinotropic polypeptide (GIP), and glucagon-like peptide 2 (GLP-2) in response to a carbohydrate load in people with risk factors for type 2 diabetes mellitus (DM2) in relation to the type of carbohydrate metabolic disturbances and age.

Subjects and methods. One hundred and twenty-seven patients having DM2 risk factors who had not previously received glucose-lowering therapy underwent an oral glucose tolerance test (OGTT). The plasma levels of glucose, insulin, glucagon, GLP-1, GIP, and GLP-2 were determined at 0, 30, and 120 minutes of the test.

Results. According to the findings, the patients were divided into 3 groups: 1) normal glucose tolerance; 2) prediabetic states (impaired glucose tolerance and/or impaired fasting glycemia); 3) new-onset DM2. OGTT showed that the secretion of GLP-1 was lower and that of GIP and GLP-2 was higher in patients with DM2. GLP-1 secretion decreased with patient age. Conclusion. During OGTT, there is a statistically significantly difference in the secretion of incretin hormones in persons with varying degrees of carbohydrate metabolic disturbances: the peak GLP-1 secretion is the highest in healthy individuals and lowest in the patients with DM2; on the contrary, the peak GLP2 and GIP secretions are the highest in the patients with DM2. This may suggest that GLP-1 and the two other hormones (GLP-2 and GIP) show opposite effect in the regulatory mechanisms of carbohydrate metabolism. GLP-1 secretion is decreased with age, which may be one of the reasons for the higher prevalence of DM2 among the elderly.

Key words: type 2 diabetes mellitus, incretins, glucagon, glucagon-like peptide 1, glucose-dependent insulinotropic polypeptide, and glucagon-like peptide 2.

ГИП — глюкозозависимый инсулинотропный полипептид

ГПП-1 — глюкагоноподобный пептид 1-го типа

ГПП-2 — глюкагоноподобный пептид 2-го типа

ИМТ — индекс массы тела

ИФА — иммуноферментный анализ

НГН — нарушенная гликемия натощак

НТГ — нарушение толерантности к глюкозе

ОБ — окружность бедер ОТ — окружность талии ППК — площадь под кривой

ПТТГ — пероральный тест на толерантность к глюкозе СД-2 — сахарный диабет 2-го типа ССТ — сахароснижающая терапия

Гормоны инкретинового ряда, такие как глюкагоноподобный пептид 1-го типа (ГПП-1) и глюкозозависимый инсулинотропный полипептид (ГИП), вырабатываются

клетками тонкой кишки в ответ на поступление пищи. Их действие важно для поддержания нормальной функции а- и в-клеток поджелудочной железы и сохранения гоме-

Клиническая характеристика исследуемых лиц без нарушений углеводного обмена, с предиабетом и с СД-2

Показатель

1-я группа (без нарушений углеводного обмена)

2-я группа (предиабет)

3-я группа (СД-2)

Число обследованных 28 44 55

Возраст, годы 52,3+2,4 57,9+1,9 60,2+1,7

Пол (м/ж) 14/14 24/20 28/27

ИМ^ кг/м2 32,2+1,55 33,0+1,21 33,3+1,17

О^ОБ 0,94+0,01 0,93+0,01*3 0,97+0,01*2

Примечание. Данные представлены в виде средних значений ± стандартное отклонение. ОТ — окружность талии; ОБ — окружность бедер; м — мужчины; ж — женщины. * — р<0,02 — статистически значимые различия по сравнению с указанной группой.

остаза глюкозы. В литературе описано снижение стимулированной секреции ГПП-1 у лиц с сахарным диабетом 2-го типа (СД-2) [1], однако данные о секреции ГИП у больных этой категории противоречивы. Помимо этого в последнее время растет количество исследований, посвященных вкладу в углеводный обмен еще одного инкрети-нового гормона — глюкагоноподобного пептида 2-го типа (ГПП-2) [2]. Поэтому целью настоящего исследования явилось изучение секреции ГПП-1, ГИП и ГПП-2 у больных СД-2 и пациентов с предиабетическими состояниями по сравнению со здоровыми лицами. Кроме того, в цели исследования входило определение зависимости секреции инкретиновых гормонов в ходе перорального теста на толерантность к глюкозе (ПТТГ) от возраста пациентов.

Материалы и методы

В исследование включили 127 лиц с одним или несколькими факторами риска развития СД-2. К факторам риска относились возраст >45 лет, избыточная масса тела или ожирение (индекс массы тела — ИМТ >25 кг/м2), семейный анамнез СД-2 (родители или сибсы с СД-2), нарушенная гликемия натощак (НГН) или нарушение толерантности к глюкозе (НТГ) в анамнезе, гестаци-онный сахарный диабет или рождение крупного плода (>4 кг) в анамнезе. В исследование включали пациентов, не получавших ранее сахароснижающую терапию (ССТ).

Всем пациентам проведен стандартный ПТТГ с 75 г глюкозы. В ходе проведения теста в плазме крови оценивались уровень глюкозы, иммунореактивного инсулина, глюкагона и инкрети-новых гормонов (ГПП-1, ГИП, ГПП-2) натощак, на 30-й и 120-й минутах. Промежуточную точку (30 мин) определяли для оценки пиковой секреции гормонов. Исследовательская работа одобрена этическим комитетом ФГБУ ЭНЦ. Участники исследования подписали информированное письменное согласие для участия в клиническом исследовании.

В зависимости от результатов ПТТГ обследуемые разделены на 3 группы: лица без нарушений углеводного обмена (норма), группа с предиабетическими нарушениями углеводного обмена (больные с НГН и/или НТГ) и группа с впервые выявленным СД-2.

Образцы крови на 0, 30 и 120-й минутах брали в 1 пробирку для сыворотки с разделительным гелем (биохимические показатели), и в 2 пробирки с ЭДТА (гормональные показатели). Кровь во всех пробирках центрифугировали в течение 15 мин после взятия, биохимические показатели и инсулин определяли в день взятия крови. Из одной пробирки с ЭДТА после центрифугиро-

Сведения об авторах:

Ильин Александр Викторович — зав. лаб. клинической биохимии ФГБУ ЭНЦ

Шестакова Марина Владимировна — чл.-корр. РАН, дир.

Института диабета ФГБУ ЭНЦ

Дедов Иван Иванович — акад. РАН, дир. ФГБУ ЭНЦ

вания отделяли плазму и замораживали при —30 °С для последующего определения глюкагона, ГПП-1, ГПП-2, ГИП.

Определение в сыворотке крови уровня глюкозы проводили на биохимическом анализаторе Architect c4000 («Abbott Diagnostics», «Abbott Park», IL, США) стандартными наборами производителя.

Исследование инсулина осуществляли методом усиленной хемилюминесценции на анализаторе COBAS 6000. Суммарный ГПП-1 и ГПП-2, а также панкреатический глюкагон определяли с помощью иммуноферментного анализа — ИФА (ELISA) наборами компании «BioVendor». Суммарный ГИП исследовали методом ИФА наборами компании USCN. Данные наборы специфичны по отношению к исследуемому веществу и не демонстрируют перекрестной реактивности ГПП-1/ГПП-2/ГИП/глюкаго-на/глицентина. Для каждого исследуемого гормона (ГПП-1, ГПП-2, ГИП и глюкагона) рассчитывали площади под кривой (ППК). Исследования проведены в лаборатории ФГБУ ЭНЦ.

Ввод данных, их редактирование и статистический анализ осуществляли в системе статистического анализа данных и извлечения информации SAS (Statistical Analysis System), версия 6. Использовали стандартные критерии значимости: х2, критерий t Стьюдента (двухвыборочный и парный) и критерий Фишера (F) дисперсионного анализа. Статистически значимыми считали различия при р<0,05; значения 0,05<р<0,1 расценивали как тенденцию.

Результаты

Клиническая характеристика пациентов в группах без нарушений углеводного обмена, с предиабетическими состояниями и с СД-2 представлена в таблице.

Пациенты 3 групп были сопоставимы по полу, возрасту, ИМ^ У пациентов с впервые выявленным СД-2 имелось статистически значимо более высокое соотношение О^ОБ.

При анализе ППК глюкозы в плазме максимальные значения наблюдались в группе пациентов с СД-2 (7,6±0,34, 8,9±0,28 и 11,9+0,24 ммоль/л-ч в группах без нарушений углеводного обмена, с предиабетом и СД-2 соответственно; р<0,01).

Секреция инсулина в ответ на углеводную нагрузку была также наибольшей в группе больных с впервые выявленным СД-2, однако соотношения статистически незначимы (ППК инсулина 68,1+9,67, 78,1+7,62 и 81,1+6,83 мкед/мл-ч в группах без нарушений углеводного обмена, с предиабетом и СД-2 соответственно). Скорее всего, это отражает преобладание лиц с выраженной инсулинорези-стентностью среди больных с предиабетом и СД-2. При оценке корреляционной зависимости ППК секреции ин-

Контактная информация:

Шестакова Екатерина Алексеевна — к.м.н., н.с. отд-ния интервенционной кардиологии ФГБУ ЭНЦ; тел.: +7(495)668-2074; e-mail: [email protected]

£

Е «

Т иг

/ 1

' Гвд* да

' иль

024 / ^ ОД} ЬЛ^* . 0.5

а,га Р^

о на ] ла

-Норма -ГЛ

Рис. 1. Динамика секреции глюкагона (а), ГПП-1 (б) ГИП (в) и ГПП-2 (г) в группах лиц без нарушений углеводного обмена, с предиабетом и СД-2 в ходе ПТТГ на 0, 30 и 120-й минутах ПТТГ.

сулина в ходе ПТТГ наблюдалась положительная ассоциация уровня инсулина с ИМТ (/=0,3; р=0,0008) и ОТ 0=0,3; ^=0,001).

Секреция глюкагона у лиц без нарушений углеводного обмена снижалась в ответ на углеводную нагрузку, тогда как у пациентов с предиабетом и СД-2 парадоксально повышалась (рис. 1, а). Пиковые уровни глюкагона на 30-й минуте у лиц с СД-2 были статистически значимо выше, чем в группе с предиабетом и у здоровых лиц (0,37+0,03, 0,30+0,03 и 0,14+0,02 нг/мл в группах с СД-2, предиабетом и здоровых лиц соответственно; р<0,05).

Концентрация ГПП-1 как исходно, так и в ходе проведения ПТТГ была значимо выше у лиц без нарушений углеводного обмена по сравнению с пациентами с СД-2 и предиабетом (рис. 1, б).

Статистически значимое увеличение концентрации ГИП наблюдалось во всех 3 группах пациентов с различными нарушениями углеводного обмена к 30-й минуте с последующим снижением. У пациентов с СД-2 определялся статистически значимо более высокий пик ГИП в ходе ПТТГ по сравнению с таковым у лиц с предиабетом и без нарушений углеводного обмена (рис. 1, в).

В нашем исследовании статистически значимых различий секреции ГПП-2 в ходе теста с углеводной нагрузкой между лицами с различными нарушениями углеводного обмена не получено, однако наблюдалась тенденция к более высокому уровню ГПП-2 у больных СД-2 (рис. 1, г).

Для оценки состояния секреции инкретиновых гормонов в зависимости от возраста пациенты поделены на 6 групп: 35—39, 40—49, 50—59, 60—69, 70—79, 80—85 лет. При анализе секреции инкретиновых гормонов в ходе углеводной нагрузки получено статистически значимое уменьшение ППК для ГПП-1 с возрастом (рис. 2). Зависимости динамики ГИП и ГПП-2 в ходе ПТТГ от возраста не обнаружено.

Обсуждение

Полученные в нашем исследовании данные о парадоксальном отсутствии подавления секреции глюкагона находят свое подтверждение в литературе [3, 4]. Изучению характера секреции ГПП-1 при НТГ, НГН и СД-2 посвящены исследования, в ходе которых получены противоречивые результаты. В ранних работах отмечалась гиперсекреция ГПП-1 в ответ на пероральное поступление глюкозы у пациентов с СД-2 [5]. Скорее всего, это связано с использованием неспецифичных реактивов для определения ГПП-1, перекрестно реагировавших с другими продуктами гена проглюкагона, содержащих фрагмент, схожий с ГПП-1. Поэтому при использовании более специфичных реактивов в ряде последующих исследований отмечалось снижение секреции ГПП-1 у пациентов с НТГ/ НГН или СД-2 по сравнению с контрольной группой на 20—30% [6, 7].

3.5

З-

i 3

= 1.5

я"

И

|l.s

h

а

= C-.S

яч

С

Е 0

Г

1 1,5 i и ■ 1Д 1

4iHS W-S9 М-6У 7D-J9

Uodpji". годы

MJ-ЙЬ

Рис. 2. Зависимость плошади под кривой секреции ГПП-1 в ходе ПТТГ от возраста обследованных лиц.

В то же время есть ряд работ, в которых утверждается, что уровень ГПП-1 при нарушениях углеводного обмена оставался неизмененным по сравнению с таковым у здоровых лиц [3, 8]. В отличие от изученной нами популяции в перечисленные исследования включены пациенты с установленным диагнозом СД-2 и получавшие разнообразную терапию. В исследовании, проведенном среди впервые выявленных больных с НТГ и СД-2 [9], отмечалось снижение концентрации ГПП-1 в группах с НТГ и впервые выявленным СД-2 по сравнению с контролем, что совпадает с нашими результатами.

Применение ССТ также могло повлиять на степень секреции ГПП-1. Имеются данные об увеличении секреции ГПП-1 на фоне приема метформина [10]. В настоящем исследовании пациенты, получавшие ССТ до скри-нингового обследования, были исключены.

Данные литературы о характере секреции ГИП у больных с предиабетом и СД-2 не столь обширны и еще более противоречивы, чем в случае с ГПП-1. В ряде исследований не отмечено различий концентрации ГИП у больных НТГ и СД-2 по сравнению с таковой у здоровых лиц [3, 7]. Однако описано как снижение [11], так и повышение секреции ГИП у пациентов с НТГ и СД-2 по сравнению с таковой у пациентов без нарушений углеводного обмена [12]. Противоречия могут быть обусловлены включением пациентов с различным ИМТ: в исследованиях среди больных с НТГ без ожирения по сравнению со здоровыми лицами отмечалось снижение концентрации ГИП, тогда как повышенная секреция ГИП наблюдалась у больных с большим ИМТ [12].

В последнее время вырос интерес к влиянию ГПП-2 на регуляцию уровня глюкозы в крови. В 2006 г. J. Mejer и соавт. [13] проведено исследование у здоровых добровольцев, в котором оценивалось воздействие ГПП-2 на параметры углеводного обмена. У обследуемых лиц уровень инсулина статистически значимо не различался при

введении ГПП-2 или плацебо. Однако обнаружено четкое влияние ГПП-2 на уровень глюкагона: экзогенное введение ГПП-2 стимулировало секрецию глюкагона, тогда как при прекращении инфузии ГПП-2 уровень глюкагона возвращался к исходному. Таким образом, ГПП-2 действовал как антагонист по отношению к ГПП-1. Полученное в нашем исследовании повышение уровня ГПП-2 и снижение уровня ГПП-1 при углеводной нагрузке может свидетельствовать о противодействии этих гормонов в их влиянии на уровень глюкозы в крови.

Характер изменения продукции инкретиновых гормонов у лиц различного возраста подробно не изучался. Наши результаты противоречат данным исследования K. Vollmer и соавт. [8], в котором получена положительная ассоциация секреции ГПП-1 с возрастом. Средний возраст больных был сопоставим в обоих исследованиях, однако пациенты в работе K. Vollmer отличались по другим характеристикам (более низкий средний ИМТ, получали ССТ), что может объяснять различия в результатах.

Заключение

При анализе характера секреции гормонов инкрети-нового ряда у лиц с различными нарушениями углеводного обмена у больных СД-2 по сравнению со здоровыми лицами отмечены минимальная пиковая секреция ГПП-1 и максимальная секреция ГИП и ГПП-2 при углеводной нагрузке. Этот факт позволяет предположить разнонаправленное действие ГПП-1 и двух других гормонов (ГПП-2 и ГИП) в механизмах регуляции углеводного обмена. В то же время снижение секреции ГПП-1 у пожилых лиц гипотетически может отражать уменьшение способности продуцировать ГПП-1 с увеличением возраста. Данный эффект может вносить вклад в увеличение вероятности развития нарушений углеводного обмена у лиц старшей возрастной группы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Toft-Nielsen M.B., Damholt M.B., Madsbad S. et al. Determinants of the impaired secretion of glucagon-like peptide-1 in type 2 diabetic patients. J Clin Endocrinol Metab 2001; 86: 3717—3723.

2. Meier J.J., Nauck M.A., Pott A. et al. Glucagon-like peptide 2 stimulates glucagon secretion, enhances lipid absorption, and inhibits gastric acid secretion in humans. Gastroenterology 2006; 130 (1): 44—54.

3. Knop F.K., Vilsb0ll T., Madsbad S. et al. Inappropriate suppression of glucagon during OGTT but not during isoglycaemic i.v. glucose infusion contributes to the reduced incretin effect in type 2 diabetes mellitus. Diabetologia 2007; 50: 797—805.

4. Shah P., Vella A., Basu A. et al. Lack of suppression of glucagon contributes to postprandial hyperglycemia in subjects with type 2 diabetes mellitus. J Clin Endocrinol Metab 2000; 85: 4053—4059.

5. 0rskov C., Jeppesen J., Madsbad S., Holst J.J. Proglucagon products in plasma of noninsulin-dependent diabetics and nondiabetic controls in the fasting state and after oral glucose and intravenous arginine. J Clin Inves 1991; 87: 415—423.

6. Vilsb0ll T., Krarup T., Sonne S. et al. Incretin secretion in relation to meal size and body weight in healthy subjects and people with type 1 and type 2 diabetes mellitus. J Clin Endocrinol Metab 2005; 88: 2706 —2713.

7. Laakso M., Zilinskaite J., Hansen T. et al. Insulin sensitivity, insulin release and glucagon-like peptide-1 levels in persons with im-

paired fasting glucose and/or impaired glucose tolerance in the EUGENE2 study. Diabetologia 2008; 51: 502—511.

8. Vollmer K, Hoist J.J., Bailer B. et al. Predictors ofincretin concentrations in subjects with normal, impaired, and diabetic glucose tolerance. Diabetes 2008; 57: 678—687.

9. Zhang F., Tang X., Cao H. et al. Impaired secretion of total glucagon-like peptide-1 in people with impaired fasting glucose combined impaired glucose tolerance. Intern J Med Scie 2012; 9 (7): 574—581.

10. Mannucci E., Tesi F., Bardini G. et al. Effects of metformin on glucagon-like peptide-1 levels in obese patients with and without Type 2 diabetes. Diabetes Nutr Metab 2004; 17 (6): 336—342.

11. Faerch K., Vaag A., Holst J.J. et al. Impaired fasting glycaemia vs impaired glucose tolerance: similar impairment of pancreatic alpha and beta cell function but differential roles of incretin hormones and insulin action. Diabetologia 2008. 51: 853—861.

12. Theodorakis M.J., Carlson O., Muller D.C., Egan J.M. Elevated plasma glucose-dependent insulinotropic polypeptide associates with hyperinsulinemia in impaired glucose tolerance. Diabetes Care 2004; 27 (7): 1692—1698.

13. Meier J.J., Nauck M.A., Pott A. et al. Glucagon-like peptide 2 stimulates glucagon secretion, enhances lipid absorption, and inhibits gastric acid secretion in humans. Gastroenterology 2006; 130 (1): 44—54.

Поступила 24.04.2014