CC BY
12
УДК 616.379-008.64
Ю.В. КАРАКУЛОВА, Т.А. ФИЛИМОНОВА
Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера МЗ РФ, г. Пермь
Сравнительный анализ количественного содержания факторов роста при различных формах нарушения углеводного обмена
Контактная информация:
Каракулова Юлия Владимировна — доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой неврологии имени В.П. Первушина Адрес: 614000, г. Пермь, ул. Петропавловская, 26, тел.: +7-912-884-40-07, e-mail: julia.karakulova@mail.ru
Изучение особенностей активации и действия ростовых факторов при прогрессировании полинейропатии, связанной с НТГ, открывает дополнительные возможности для ранней диагностики повреждения нервных структур и своевременного принятия превентивных мер.
Цель исследования — изучение сывороточных уровней мозгового нейротрофического фактора и его специфического рецептора у пациентов с различными формами нарушения углеводного обмена.
Материал и методы. Обследовано 34 пациента с сахарным диабетом и 11 человек с нарушением толерантности к глюкозе с изучением количественного содержания васкулоэндотелиального фактора роста, мозгового нейротрофического фактора и его высокоафинного рецептора в сыворотке крови.
Результаты. Повышение экспрессии мозгового нейротрофина и его рецептора в сыворотке происходит уже на стадии «преддиабета» и отражает электронейромиографические изменения периферических нервов.
Выводы. Полученные данные свидетельствуют о важной роли системы нейротрофин-рецепторов в патогенезе диабетической нейропатии и позволяет использовать их в качестве маркеров нейропатии на ранних стадиях сахарного диабета, а также при нарушении толерантности к глюкозе.
Ключевые слова: сахарный диабет, диабетическая полинейропатия, васкулоэндотелиальный фактор роста, мозговой нейротрофический фактор, тирозинкиназный рецептор типа В.
(Для цитирования: Каракулова Ю.В., Филимонова Т.А. Сравнительный анализ количественного содержания факторов роста при различных формах нарушения углеводного обмена. Практическая медицина. 2019. Том 17, № 7, С. 85-88) DOI: 10.32000/2072-1757-2019-7-85-88
Yu.V. KARAKULOVA, T.A. FILIMONOVA
Perm State Medical University named after Academician E.A. Wagner of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation, Perm
Comparative analysis of the quantitative content of growth factors in various forms of disorders of carbohydrate metabolism
Contact details:
Karakulova Yu.V. — M. D., Professor, Head of the Department of Neurology named after V.P. Pervushin
Address: 26 Petropavlovskaya St., Perm, Russian Federation, 614000, tel.: +7-912-884-40-07, e-mail: julia.karakulova@mail.ru
Studying the activation and action of growth factors during the progression of polyneuropathy associated with impaired glucose tolerance opens up additional opportunities for early diagnosis of damage to nerve structures and timely adoption of preventive measures.
The purpose — to study serum levels of cerebral neurotrophic factor and its specific receptor in patients with various forms of carbohydrate metabolism disorders.
Material and methods. 34 patients with diabetes mellitus and 11 people with impaired glucose tolerance were examined with a study of the quantitative content of vasculoendothelial growth factor, cerebral neurotrophic factor and its high affinity receptor in blood serum.
Results. Increased expression of cerebral neurotrophin and its receptor in serum occurs already at the stage of ««prediabetes» and reflects the electroneuromyographic changes in peripheral nerves.
Conclusions. The data obtained indicate the important role of the neurotrophin-receptor system in the pathogenesis of diabetic neuropathy and allows using it as markers of neuropathy in the early stages of diabetes mellitus, as well as in impaired glucose tolerance.
Key words: diabetes mellitus, diabetic polyneuropathy, vasculoendothelial growth factor, cerebral neurotrophic factor, tropomyosin receptor kinase B.
(For citation: Karakulova Yu.V., Filimonova T.A. Comparative analysis of the quantitative content of growth factors in various forms of disorders of carbohydrate metabolism. Practical Medicine. 2019. Vol. 17, № 7, P. 85-88)
Несмотря на неуклонно растущие темпы распространенности диабетической полинейропатии (ДПН), своевременная диагностика данного осложнения сахарного диабета остается актуальной проблемой современной медицины. Раннюю диагностику во многом осложняет наличие субклинической стадии, протекающей асимптомно. В большинстве случаев поводом для обращения за медицинской помощью является болевой синдром, реже парестезии, которым предшествуют существенные структурные изменения нервного волокна. Данный феномен во многом обусловлен активацией множества защитных механизмов, включающих нейропластич-ность, которая обеспечивает ауторепаративные свойства и «запас прочности» нервной системы [1]. При этом клиническая симптоматика может проявиться при повреждении более половины нервных волокон, что ведет к несвоевременному старту лечения и снижению его эффективности, неуклонному прогрессированию заболевания с неизбежной инвалидизацией [2].
Всё больше исследований посвящено изучению полинейропатии, развивающейся при нарушении толерантности к глюкозе (НТГ) [3, 4]. Доказано, что особенности клинического течения полинейро-патии при НТГ и ДПН при сахарном диабете 2 типа во многом схожи, что свидетельствует об одинаково протекающих патогенетических механизмах, пусковым фактором которого является хроническая гипергликемия [5]. Избыток глюкозы ведет к внутриклеточным метаболическим и ионным нарушениям, энергетическому дефициту клетки и в дальнейшем ее разрушению [6]. Немаловажную роль в патогенезе ДПН играют сосудистые расстройства, представленные вазоконстрикцией, ремоделирова-нием сосудов, ухудшением реологических свойств крови, что ведет к усилению эндоневральной гипоксии. Одним из наиболее изучаемых аспектов патогенеза ДПН в последние годы является дефицит нейротрофических факторов роста, ответственных за нейрорепаративные процессы [7, 8]. Наиболее изученным фактором роста считается мозговой нейротрофин (BDNF), который обеспечивает выживание и восстановление клетки путем связывания со своим высокоспецифичным тропомиозиновым рецептором киназы типа В (TrkB) [9]. Репаративный эффект BDNF был продемонстрирован в экспериментальной модели индуцированной диабетической полинейропатии, а возможность его выявления в свободном виде в сыворотке делает фактор наиболее актуальным для изучения его роли в развитии ДПН [10]. Также особого внимания в изучении патогенеза ДПН заслуживает васкулоэндотелиальный фактор роста (VEGFA), который показал возможность одновременного влияния на метаболический и сосудистый компоненты [11]. В настоящее время доказана усиленная экспрессия VEGFА при многих заболеваниях сосудистой системы, онкопатологии с
усиленной неоваскуляризацией, а также в экспериментальной модели сахарного диабета [12]. Однако особенности активации и действия ростовых факторов при прогрессировании полинейропатии, связанной с НТГ, недостаточно ясны. Изучение данных механизмов открывает дополнительные возможности для ранней диагностики повреждения нервных структур и своевременного принятия превентивных мер.
Цель исследования — изучение сывороточных уровней мозгового нейротрофического фактора и его специфического рецептора у пациентов с различными формами нарушения углеводного обмена.
Материал и методы
Было обследовано 45 пациентов с нарушением углеводного обмена. Среди обследованных 28 женщин (62,2%) и 17 мужчин (37,8%). Медиана возраста составила 59,0 (56,0; 65,0) лет. Все пациенты подразделены на две группы: в первую вошли 34 человека с сахарным диабетом 2 типа, вторую группу составили 11 пациентов с нарушением толерантности к глюкозе. Пациенты обеих групп сопоставимы по возрасту: медианы возраста обеих групп равнялись 60,0 (54,0; 69,0) и 56,0 (48,0; 67,0) лет соответственно, (p = 0,671). Группа сравнения состояла из 12 практически здоровых лиц, аналогичных полу и возрасту исследуемым группам.
Компенсация углеводного обмена определялась по уровню гликированного гемоглобина, уровню гликемии натощак. Клиническое обследование включало в себя оценку жалоб, анамнеза, оценку болевого статуса с помощью визуальной аналоговой шкалы (ВАШ), Pain Detect. Неврологическое обследование проводилось с помощью шкал Total Symptom Score (TSS), Neurological Symptoms Score (NSS), Neuropathy Disability Score (NDS) и включало количественную оценку неврологических изменений с анализом нарушений болевой, тактильной, вибрационной чувствительности, изменения сухожильных рефлексов. Электронейромиографическое исследование (ЭНМГ) нижних конечностей проводилось по методике изучения нервной проводимости дистальных нервных волокон нижних конечностей. Оценивались амплитуда и латентность сенсорного С-ответа икроножного нерва, амплитуда и латентность моторного М-ответа и скорость распространения возбуждения (СРВ) малоберцового нерва.
Определение мозгового нейротрофического фактора (BDNF) и его рецептора TrkB, а также васку-лоэндотелиального фактора (VEGFA) в сыворотке пациентов проводилось методом иммунофермент-ного анализа (ИФА) с использованием стандартных наборов тест-систем (Cloud-Clone Corp).
Статистическая обработка данных проводилась с помощью пакета программ Статистика-10. Согласно проведенной оценке исходных данных по виду распределения сравниваемые группы не имели нор-
Таблица 1. Сравнительный анализ клинических показателей 1 и 2 групп Table 1. Comparative analysis of clinical indicators of the 1st and the 2nd groups
p-value Group 1 Me [Q1;Q3] Group 2 Me [Q1;Q3]
ВАШ p = 0,452 5,3 (2,50; 8,50) 4,11 (0,00; 7,00)
Pain Detect p = 0,651 14,5 (10,00; 22,00) 10,5 (6,00; 17,00)
MNSI p = 0,03 6,27 (4,50; 7,50) 3,7 (1,00; 4,00)
TSS p = 0,558 4,66 (2,33, 6,66) 3,99 (1,33; 6,33)
NSS p = 0,459 5,35 (3,00; 7,50) 4,55 (2,00; 6,00)
NDS p = 0,002 14,55 (7,00; 17,00) 6,00 (4,00; 8,00)
мального распределения данных, исходя из чего использовались методы описательной статистики, с помощью которых оценивались значения медианы (Ме) и интерквартильного размаха 25%; Q3 75%). Для сравнения независимых выборок непараметрических данных в исследовании использовался критерий Манна-Уитни. С целью выявления взаимосвязи различных факторов использовался коэффициент корреляции по Спирмену, критический уровень значимости при проверке статистических гипотез принимали равным 0,05.
Результаты
В группе пациентов с сахарным диабетом углеводный обмен был достоверно более декомпен-сирован, чем в подгруппе с НТГ. Медиана уровня гликемии натощак составила 10,39 (6,55; 16,47) ммоль/л, что значимо выше пациентов 2 группы 6,88 (6,6; 7,5) ммоль/л (р = 0,001), уровень гли-кированного гемоглобина 8,21 (6,45; 10,54) % также значимо превысил соответствующий показатель пациентов второй группы 5,7 (5,2; 5,9) % (р = 0,005). Среди обследованных 1 группы у 17 пациентов была выявлена нейропатическая боль, у 14 человек наблюдались только парестезии. В группе пациентов с нарушенной толерантностью к глюкозе 7 человек предъявляли жалобы на периодическое жжение в стопах и редкие парестезии. Остальные пациенты 2 группы не предъявляли никаких жалоб. Сравнительный анализ клинических данных исследуемых групп представлен в табл.1.
Проведенное электронейромиографическое исследование выявило признаки аксонального поражения периферических нервов конечностей у 28 пациентов с сахарным диабетом, в 15 случаях из них имелись признаки вторичной демиелинизации. Средняя величина амплитуды М-ответа для 1 группы составила 2,7 (1,8; 4,66) мВ, для икроножного нерва медиана С-ответа — 3,94 (2,45; 6,55) мВ. Показатели латентности для малоберцового нерва в среднем 3,7 (2,7; 4,8) мс; для икроножного нерва 2,9 (1,3; 3,52) мс. Медиана скорости распространения возбуждения по малоберцовому нерву составила 35,91 (28,55, 42,12) м/с.
Среди пациентов группы с нарушением толерантности к глюкозе у 8 пациентов выявлены признаки легкой и умеренной полинейропатии преимуще-
ственно по аксональному типу. Электрофизиологические показатели икроножного нерва существенно не отличались от соответствующих значений 1 группы: медиана С-ответа составила 4,8 (2,0; 7,5) мВ (р = 0,22), латентность 2,7 (1,95; 3,1) мс (р = 0,239). Средний показатель амплитуды М-ответа малоберцового нерва 3,45 (2,3; 5,5) мВ и также статистически не отличался от 1 группы (р = 0,198). Латентность малоберцового нерва в среднем была значимо ниже, чем в 1 группе 2,8 (2,0; 3,2) мс (р = 0,01), а средняя СРВ по малоберцовому нерву составила 49,40 (44,0; 55,0) м/с, что превысило соответствующий показатель пациентов группы с сахарным диабетом (р = 0,001).
Согласно результатам иммуноферментного анализа средний уровень BDNF в сыворотке пациентов первой группы составил 3,59 (2,45; 5,13) нг/мл, что статистически достоверно превышает значения группы контроля 1,13 (0,42;1,78) нг/мл, (р = 0,02). Средний уровень сывороточного BDNF во 2 группе также превысил соответствующий показатель группы контроля 1,92 (1,3;2,3) нг/мл (р = 0,035). Содержание ТгкВ в сыворотке пациентов 1 группы в среднем равнялось 4,39 (2,67; 6,14) нг/мл, во 2 группе — 3,07 (1,32; 4,57) нг/мл, что в обоих случаях достоверно выше по отношению к группе здоровых — 1,24 (0,65;1,66) нг/мл (р = 0,01). Уровень свободного VEGFA в сыворотке пациентов 1 группы составил в среднем 45,88 (27,5; 77,45) пг/мл, что превысило содержание данного фактора в сыворотке пациентов 2 группы — 24,14 (18,57; 30,85) пг/мл (р = 0,015). Уровень VEGFA пациентов 2 группы значимо не отличался от показателя группы контроля, медиана которого составила 26,05 (14,5; 32,44) пг/мл (р = 0,871).
С помощью корреляционного анализа выявлены прямые зависимости между длительностью заболевания сахарным диабетом и сывороточными уровнями BDNF (Я = 0,373, p = 0,01) и VEGFA (Я = 0,349, p = 0,01). Выраженность нейропатической боли по шкале PainDetect прямо коррелирует с содержанием BDNF (Я = 0,402, р = 0,002) и обратно зависима от уровня ТгкВ (Я = -0,249, р = 0,005), взаимосвязи с содержанием VEGFA не получено. Получена обратно пропорциональная связь между амплитудой М-ответа малоберцового нерва и количественным содержанием BDNF (Я = -0,242, р = 0,01). Уровень
BDNF прямо коррелирует с количеством VEGFA в сыворотке (Я = 0,365, р = 0,01), но не связан с содержанием ТгкВ в сыворотке (р > 0,05). Достоверных корреляций между клиническим обследованием согласно опросникам TSS, NSS, MNSI, другими электрофизиологическими показателями и результатами ИФА не получено (р > 0,05).
Обсуждение
При комплексном обследовании пациентов с нарушением углеводного обмена выявлено поражение периферической нервной системы различной степени тяжести, коррелирующее с длительностью заболевания. В обеих группах выявлена болевая и безболевая формы полинейропатии. В группе больных сахарным диабетом превалировала тяжелая степень нейропатии, электронейромиографически представленная выраженным аксонально-демие-линизирующим процессом. В группе с нарушением толерантности к глюкозе клинически выявлена полинейропатия умеренной степени. Статистически значимые различия в показателях ЭНМГ обеих групп получены для латентности нерва и скорости проведения, что свидетельствует о более легкой степени повреждения нервных волокон на стадии преддиабета. Однако остальные электронейроми-ографические показатели не имеют существенных различий с аналогичными значениями группы с сахарных диабетом, что подтверждает возможность вовлечения нервных структур в патологический процесс на ранних стадиях задолго до появления клинической симптоматики и постановки диагноза «сахарный диабет».
При проведении ИФА установлено значительное повышение сывороточных уровней BDNF, ТгкВ и VEGFA в группе пациентов с сахарным диабетом по сравнению с группой контроля, что отражает вовлеченность системы нейротрофин-рецептор в патогенез ДПН. Поражение периферической нервной системы при НТГ также характеризуется повышенными уровнями BDNF и ТгкВ, при этом значимых различий в количественном содержании васкулоэндотелиального фактора роста с группой контроля не было обнаружено, что свидетельствует о замедленной, по сравнению с системой BDNF, реакции сосудистого фактора роста на повреждение периферических нервов. В то же время синхронное увеличение свободных цитокинов BDNF и VEGFA в сыворотке при прогрессировании процесса подтверждает вовлеченность данных факторов в патогенез ДПН. Также не исключается значительное влияние сопутствующей сахарному диабету сосудистой патологии на колебания сывороточного сосудистого фактора роста, что исключает возможность использования сывороточного VEGFA как скринин-
гового маркера повреждения нервного волокна. Количество мозгового нейротрофина зависит от длительности гипергликемии и модулирует тяжесть клинических проявлений, интенсивность болевой симптоматики, выраженность полинейропатии по данным электронейромиографии. Изменение сывороточного уровня TrkB происходит уже на стадии преддиабета, что во многом определяет «качественную» характеристику нейропластичности при ДПН и может использоваться в качестве скрининга полинейропатии на ранней стадии диабета.
Выводы
Полученные данные свидетельствуют о вовлеченности системы мозговой нейротрофин-рецептор роста в патогенез ДПН на ранних стадиях. Это позволяет рассматривать изменение сывороточных уровней BDNF и TrkB как маркеры раннего развития полинейропатии при различных формах нарушения углеводного обмена.
ЛИТЕРАТУРА
1. Живолупов С.А., Самарцев И.Н., Сыроежкин Ф.А. Современная концепция нейропластичности (теоретическая и практическая значимость) // Журнал неврологии и психиатрии имени С.С. Корсакова. — 2013. — Т. 113, № 10. — С. 102-108.
2. Левин О.С. Полиневропатии: клиническое руководство. — М.: ООО «Издательство «Медицинское информационное агентство», 2011. — 496 с.
3. Papanas N., Ziegler D. Prediabetic neuropathy: does it exist? // Curr Diab Rep. — 2012, Aug. — Vol. 12 (4). — P. 376-383.
4. Smith A.G. Ramachandran P., Tripp S., Singleton J.R. Epidermal nerve innervation in impaired glucose tolerance and diabetes-associated neuropathy // Neurology. — 2001. — Vol. 57. — P. 1701-1704.
5. Vincent A.M. (1), McLean L.L., Backus C., Feldman E.L. Short-term hyperglycemia produces oxidative damage and apoptosis in neurons // FASEB J. — 2005. — Vol. 19. — P. 638-640.
6. Feldman E.L., Bennett D.L.H., Nave K-A., Jensen T.S. New Horizons in Diabetic Neuropathy: Mechanisms, Bioenergetics, and Pain // Neuron. — 2017. — Vol. 93 (6). — P. 1296-1313. doi:10.1016/j. neuron.2017.02.005
7. Leinninger G.M., Vincent A.M., Feldman E.L. The role of growth factors in diabetic peripheral neuropathy // J Peripher Nerv Syst. — 2004, Mar. — Vol. 9 (1). — P. 26-53.
8. Sasi M., Vignoli B., Canossa M., Blum R. Neurobiology of local and intercellular BDNF signaling // Pflugers Arch. — 2017. — Vol. 469 (5-6). — P. 593-610. doi:10.1007/s00424-017-1964-4
9. Chacon-Fernandez P., Sauberli K., Colzani M., Moreau T., Ghevaert C., Barde Y.A. Brain-derived neurotrophic factor in megakaryocytes // J Biol Chem. — 2016. — Vol. 291. — P. 9872-9881.
10. Eyileten C., Kaplon-Cieslicka A., Mirowska-Guzel D., Malek L., Postula M. Antidiabetic Effect of Brain-Derived Neurotrophic Factor and Its Association with Inflammation in Type 2 Diabetes Mellitus // Journal of Diabetes Research. — 2017. — 2823671. doi:10.1155/2017/2823671
11. Schratzberger P., Walter D.H., Rittig K. et al. Reversal of experimental diabetic neuropathy by VEGF gene transfer // Journal of Clinical Investigation. — 2001. — Vol. 107 (9). — P. 1083-1092.
12. Vempati P., Popel A.S., Mac Gabhann F. Extracellular regulation of VEGF: isoforms, proteolysis, and vascular patterning // Cytokine & growth factor reviews. — 2014. — Vol. 25 (1). — P. 1-19.
