CC BY
30
...ré
В
ч г
• /« 1
3
Рисунок 1. Пациент, 19 лет (длительность СД1 — 17 лет). МРТ органов брюшной полости на уровне головки поджелудочной железы (А, В) и на уровне тела и хвоста (Б, Г). А, Б — Т2-ВИ, аксиальная плоскость; В, Г — Т1-ВИ, аксиальная плоскость. Определяется диффузное снижение объема поджелудочной железы, более выражены изменения на уровне головки (стрелки). ОПЖ=15,2 мл; ОПЖ/ИМТ=15,2/22,98=0,66 мл/(кг/м2);
ОПЖ/ППТ=15,2/1,89=8,04 мл/м2.
Примечание. ОПЖ — объем поджелудочной железы. ИМТ — индекс массы тела. ППТ — площадь поверхности тела. ВИ — взвешенные изображения.
ш
А
X Mg / N 1
Рисунок 2. Здоровый доброволец из группы контроля, 25 лет, без нарушений углеводного обмена. МРТ органов брюшной полости на уровне головки поджелудочной железы (А) и на уровне тела и хвоста (Б) (поджелудочная железа показана стрелками). А и Б — Т1-ВИ, аксиальная плоскость. ОПЖ=57,3 мл; ОПЖ/ИМТ=57,3/24,3=2,36 мл/(кг/м2); ОПЖ/ППТ=57,3/1,98=28,93 мл/м2. Примечание. ОПЖ - объем поджелудочной железы. ИМТ - индекс массы тела. ППТ - площадь поверхности тела. ВИ - взвешенные изображения.
щая о том, что с возрастанием длительности течения СД1 данные показатели снижаются. Статистически значимой корреляционной связи между длительностью СД1 и размерами ПЖ выявлено не было, однако отмечена статистическая тенденция к снижению показателей размеров ПЖ с течением длительности СД1 (табл. 3).
С учетом выявленной статистически значимой обратной корреляционной связи между показателями
размеров ОПЖ и длительностью СД1 проведен межгрупповой анализ данных показателей (табл. 4). Выявлены статистически значимые различия в показателях размеров и ОПЖ. Все три показателя ОПЖ в группах 4, 5, 6 были статистически значимо меньше, чем в группах 1 и 2, ОПЖ/ИМТ в группе 6 было статистически значимо меньше, чем в группе 3. Размеры головки в группах 1 и 2 были статистически значимо меньше, чем в группе 5. Размеры
Рисунок 3. Пациент, 24 года (длительность СД1 4 года). МРТ органов брюшной полости на уровне головки поджелудочной железы (А, В) и на уровне тела и хвоста (Б, Г). А, Б — Т2-ВИ, аксиальная плоскость; В, Г — Т1-ВИ, аксиальная плоскость. Определяется диффузное снижение объема поджелудочной железы, больше изменения выражены на уровне головки (стрелки). ОПЖ=38,1 мл; ОПЖ/ИМТ=38,1/23,4=1,63 мл/(кг/м2);
ОПЖ/ППТ=38,1/1,94=19,64 мл/м2.
Примечание. ОПЖ — объем поджелудочной железы. ИМТ — индекс массы тела. ППТ — площадь поверхности тела. ВИ — взвешенные изображения.
Таблица 3. Корреляция объема и размеров поджелудочной железы с длительностью сахарного диабета 1 типа
Длительность СД1
r p
ОПЖ -0,608 <0,001
ОПЖ/ИМТ -0,688 <0,001
ОПЖ/ППТ -0,607 <0,001
Головка ПЖ -0,432 0,008
Тело ПЖ -0,329 0,016
Хвост ПЖ -0,408 0,009
Примечания. ОПЖ — объем поджелудочной железы. ИМТ — индекс массы тела. ППТ — площадь поверхности тела. Данные представлены в виде значения г — коэффициента корреляции. Проведен ранговый корреляционный анализ Спирмена. После применения поправки Бонферрони пороговый уровень значимости составил р=0,05/6=0,0083. Значения р в диапазоне между 0,0083 и 0,05 интерпретируются как статистическая тенденция.
тела и хвоста ПЖ в группе 1 были статистически значимо меньше, чем в группе 5.
Была проведена оценка различий в значениях размеров и ОПЖ у пациентов с недавно диагностированным СД1 (длительность менее 1 года, группа 1 по длительности СД1) с данными у лиц без нарушений углеводного обмена. У лиц с длительностью СД1 менее 1 года ОПЖ был статистически значимо меньше, чем в КГ. По данным размеров ПЖ статистически значимых различий не выявлено, однако отмечена статистическая тенденция к меньшим размерам тела и хвоста ПЖ у лиц с длительностью СД1 менее года в сравнении с данными в КГ (табл. 5).
С целью оценки влияния возраста дебюта СД1 на показатели размеров и ОПЖ нами был проведен корреляционный анализ данных показателей в зависимости от возраста дебюта заболевания. У пациентов с более ранним возрастом дебюта СД1 отмечались наименьшие показатели ОПЖ, а также статистическая тенденция к меньшим показателям размеров головки, тела и хвоста ПЖ (табл. 6).
На основании выявленной статистической тенденции к корреляции показателей размеров и ОПЖ с возрастом дебюта СД1 проведен межгрупповой анализ данных значений. Пациенты были разделены по возрасту дебюта СД1 на 4 группы: 1-10 лет, 11-20 лет, 21-30 лет и более
Таблица 4. Межгрупповое сравнение объема и размеров поджелудочной железы в зависимости от длительности сахарного диабета 1 типа
Длительность СД1
Исследуемые до 1 года 1-5 лет 5-10 лет 10-15 лет 15-20 лет параметры (п=14) (п=13) (п=15) (п=12) (п=10)
более 20 лет (п=14)
p, ANOVA
K-W, p, d-test
1
2
3
4
5
6
ОПЖ, мл
38,6 [33,6; 52,5]
38,1 [31,2; 45,4]
37
[23,5; 42,5]
20,5 [18,4; 26,4]12
21,8 [19,6; 27,6]12
21,5 [18,3; 28,4]12
<0,001 1-4: 0,004
1-5: 0,008 1-6: <0,001
2-4: 0,02 2-5: 0,042 2-6: <0,001
<0,001 1-4: 0,01 1-5: 0,006
ОПЖ/ИМТ, мл/(кг/м2) 1,74 [1,42; 2,17] 1,61 [1,34; 1,92] 1,35 [1,26; 1,6] 0,96 [0,82; 1,17]12 1,04 [0,88; 1,19]12 0,94 [0,82; 1,1]123 1-6: <0,001 2-4: 0,02 2-5: 0,012 2-6: <0,001 3-6: 0,028
ОПЖ/ППТ, мл/м2 22,32 [17,95; 26,38] 20,28 [16,79; 24,58] 19,03 [14,39; 22,3] 13,09 [11,02; 16,62]1 13,91 [11,57; 16,48]12 12,95 [9,75; 17,01]12 <0,001 1-4: 0,023 1-5: 0,011 1-6: <0,001 2-4: 0,046 2-5: 0,031 2-6: 0,002
Головка ПЖ, мм 23 [20; 24,5] 23 [20; 24,5] 18 [13; 26] 17 [14; 19] 15,5 [12; 18]12 17,5 [15,5; 20] 0,0011 1-5: 0,004 2-5: 0,005
Тело ПЖ, мм 18 [12; 21] 15 [10,5; 17] 12 [7; 14] 11 [8; 14] 8 [7; 10]1 13 [10; 15] 0,003 1-5: 0,002
Хвост ПЖ, мм 22 [18; 23,5] 19 [17; 22] 17 [13; 20] 14 [13; 15] 14 [13; 15]1 16,5 [13,5; 19] 0,006 1-5: 0,011
Примечания. ОПЖ — объем поджелудочной железы. ИМТ — индекс массы тела. ППТ — площадь поверхности тела. Данные представлены в виде медианы и интерквартильного интервала [01; 03]. Применен критерий Краскела-Уоллиса. Применен критерий Данна. После применения поправки Бонферрони пороговый уровень значимости составил р=0,05/6=0,0083. Значения р в диапазоне между 0,0014 и 0,05 интерпретируются как статистическая тенденция.
1Данный показатель статистически значимо меньше, чем в группе 1 (критерий Данна). 2Данный показатель статистически значимо меньше, чем в группе 2 (критерий Данна). 3Данный показатель статистически значимо меньше, чем в группе 3 (критерий Данна).
Таблица 5. Сравнение объема и размеров поджелудочной железы у пациентов с длительностью сахарного диабета 1 типа менее 1 года с данными в контрольной группе
Исследуемые параметры Длительность СД1 до 1 года(п=14) Контрольная группа (п=23) p
ОПЖ, мл 38,6 [33,6; 52,5] 57,7 [52,5; 62,4] <0,001
ОПЖ/ИМТ, мл/(кг/м2) 1,74 [1,42; 2,17] 2,45 [2,24; 2,6] <0,001
ОПЖ/ППТ, мл/м2 22,32 [17,95; 26,38] 31,46 [29,95; 33,79] <0,001
Головка ПЖ, мм 23 [20; 24,5] 24 [23; 25] 0,061
Тело ПЖ, мм 18 [12; 21] 20 [17; 21] 0,022
Хвост ПЖ, мм 22 [18; 23,5] 23 [21; 25] 0,037
Примечание. ОПЖ — объем поджелудочной железы. ИМТ — индекс массы тела. ППТ — площадь поверхности тела. Данные представлены в виде медианы и интерквартильного интервала [01; 03]. Применен и-тест Манна-Уитни. После применения поправки Бонферрони пороговый уровень значимости составил р=0,05/6=0,008. Значения р в диапазоне между 0,008 и 0,05 интерпретируются как статистическая тенденция.
Таблица 6. Корреляционный анализ показателей объема и размера поджелудочной железы в зависимости от возраста дебюта сахарного диабета 1 типа
Длительность СД1
Исследуемые параметры r Р
ОПЖ 0,624 0,005
ОПЖ/ИМТ 0,569 0,0067
ОПЖ/ППТ 0,6 0,0057
Головка ПЖ 0,362 0,026
Тело ПЖ 0,232 0,033
Хвост ПЖ 0,325 0,015
Примечания. ОПЖ — объем поджелудочной железы. ИМТ — индекс массы тела. ППТ — площадь поверхности тела. Данные представлены в виде значения г — коэффициента корреляции. Проведен ранговый корреляционный анализ Спирмена. После применения поправки Бонферрони пороговый уровень значимости составил р=0,05/6=0,0083. Значения р в диапазоне между 0,0083 и 0,05 интерпретируются как статистическая тенденция.
Таблица 7. Сравнение показателей по возрасту дебюта сахарного диабета 1 типа
Возраст дебюта сахарного диабета 1 типа
Исследуемые 1-10 лет 11-20 лет 21-30 >31 года p, ANOVA K-W, p,
параметры (n=19) (n=18) (n=22) (n=19) d-test
1 2 3 4
<0,001
ОПЖ, мл 21,7 24 36,9 46,8 1-3: 0,001 1-4: <0,001 2-3: 0,03 2-4: <0,001
[18,7; 28,2] [19,6; 32,4] [30,7; 39,3]12 [38,4; 53,2]12
<0,001
ОПЖ/ИМТ, 13,91 14,65 19,19 24,23 1-3: 0,007
мл/(кг/м2) [11,08; 16,83] [12,17; 18] [15,38; 21,72]1 [20,32; 26,39]12 1-4: <0,001 2-4: 0,001
<0,001
ОПЖ/ППТ, мл/м2 1,04 [0,87; 1,19] 1,08 [0,92; 1,4] 1,41 [1,23; 1,82]12 1,85 [1,74; 2,17]12 1-3: 0,001 1-4: <0,001 2-3: 0,045 2-4: 0,002
Головка ПЖ, 17 18 21,5 23 0,069 1-4: 0,047 2-4: 0,048
мм [16; 19] [14; 21] [18; 24] [20; 26,5]12
Тело ПЖ, мм 12 [8; 15] 11 [9; 16] 15 [11; 19] 15 [10,5; 21] 0,135
Хвост ПЖ, мм 15 [13; 18] 16 [13; 20] 19,5 [16; 21] 20,5 [15,5; 25,5] 0,076
Примечания. ОПЖ — объем поджелудочной железы. ИМТ — индекс массы тела. ППТ — площадь поверхности тела. Данные представлены в виде медианы и интерквартильного интервала [01; 03]. Применен критерий Краскела-Уоллиса. Применен критерий Данна. После применения поправки Бонферрони пороговый уровень значимости составил р=0,05/24=0,0021. Значения р в диапазоне между 0,0021 и 0,05 интерпретируются как статистическая тенденция.
1Данный показатель статистически значимо больше, чем в группе 1 (критерий Данна). 2Данный показатель статистически значимо больше, чем в группе 2 (критерий Данна).
31 года на момент дебюта СД (табл. 7). Выявлены статистически значимые различия по данным всех трех показателей ОПЖ. По данным размеров ПЖ статистически значимых различий не выявлено. В группе дебюта СД1 в возрасте 1-10 лет показатели ОПЖ, ОПЖ/ИМТ, ОПЖ/ ППТ были статистически значимо меньше, чем в группах 3 и 4. В группе 10-20 лет ОПЖ и ОПЖ/ИМТ были статистически значимо меньше, чем в группах 3 и 4. ОПЖ/ ППТ в группе 2 было статистически значимо меньше, чем в группе 4. Размеры головки ПЖ в группах 1 и 2 были статистически значимо меньше, чем в группе 4.
ОБСУЖДЕНИЕ
ОПЖ определяется посредством множества различных методов исследования. Среди неинвазивных методов визуализации превалируют МРТ, КТ, несколько реже — УЗИ. В нашем исследовании, как и в ряде других работ [37], методом визуализации и определения ОПЖ послужила МРТ. Благодаря прекрасному контрасту мягких тканей МРТ может очертить границы ПЖ от соседних органов, что, в свою очередь, может быть использовано для количественной оценки размера и объема ПЖ. Однако и дан-
ные КТ, согласно исследованию Goda K. et al. (2001), могут регистрировать изменение ОПЖ у пациентов с СД1. В проведенном нами исследовании выявлено, что показатели размеров и ОПЖ были статистически значимо меньше при СД1 в сравнении с КГ (p<0,001) [8].
Нормальный диапазон ОПЖ у взрослых, по данным ряда исследований, составляет 57-83 см3, без статистически значимой разницы между мужчинами и женщинами [9-11]. ОПЖ, определенный нами в КГ, варьировал от 47 до 70 мл, а при СД1 — от 13 до 45 мл.
В исследовании Williams J.M. и соавт. (2020) рассматривались факторы, способные в той или иной степени повлиять на результат определения ОПЖ при проведении МРТ [12]. Было установлено, что объем желудка (степень наполненности) никак не коррелировал с ОПЖ. Результаты аналогичны и в случае, когда ОПЖ корректируют по ППТ и ИМТ, которые являются одними из основных факторов, определяющих массу железы. Влияния пола пациентов на объем и размеры органа также не было отмечено [6]. Антропометрические данные пациентов могут оказывать влияние на объем ПЖ, в том числе ИМТ и ППТ [9]. В исследовании Campbell-Thompson M. и соавт. (2012) данной взаимосвязи выявлено не было [13]. Однако уже в следующей проведенной работе с большей выборкой пациентов авторы сообщают о наличии корреляции ИМТ и ППТ с ОПЖ [14].
В нашей работе пациенты с СД1 и лица из КГ были однородны по возрасту, ИМТ и ППТ, что подтверждается отсутствием статистически значимых различий при их сравнении. При этом, даже с учетом пересчета ОПЖ на ППТ и ИМТ, различия в исследуемых данных изучаемых групп оставались существенными.
По данным Lindkvist B. и соавт. (2013), корреляция между ОПЖ и длительностью СД подтверждается, а в исследовании Alistair J.K. и соавт. (2012) опровергается [15, 16]. Нами выявлено, что с увеличением длительности СД1 уменьшаются показатели объема, что подтверждается статистически значимой обратной корреляционной связью между данными показателями и длительностью СД1. Также стоит отметить выявленную нами статистическую тенденцию к снижению размеров ПЖ по мере увеличения длительности течения СД1.
Однако в настоящее время неизвестно, являются ли данные структурные изменения ПЖ следствием развития СД либо начинаются задолго до дебюта заболевания. В нескольких исследованиях оценивались структурные изменения органа в группе пациентов с недавно диагностированным СД1 в сравнении с КГ, и, по данным авторов, снижение ОПЖ может происходить еще до дебюта СД1 [17].
Возможно, ацинарные клетки подвергаются аутоиммунному повреждению при СД1 [18]. С другой стороны, ранние исследования трупных материалов ПЖ с недавно диагностированным СД1 выявили атрофию экзокринных клеток, а также инсулит [19]. Таким образом, локальная паракринная передача сигналов может способствовать изменениям в экзокринной ткани. Обсуждается измененный приток крови к экзокринной ткани или измененные процессы развития ПЖ, приводящие к уменьшению размера ПЖ до начала заболевания.
В нашем исследовании у пациентов с длительностью СД1 менее 1 года показатели ОПЖ были также статисти-
чески значимо меньше, чем в КГ (p<0,001). Кроме того, отмечена статистическая тенденция к более низким показателям размеров тела и хвоста ПЖ у пациентов с длительностью СД1 менее 1 года в сравнении с данными КГ.
В исследовании Williams J.M. и соавт. (2020) было показано, что у пациентов с СД1 ОПЖ уменьшается на 26% в течение нескольких месяцев после постановки диагноза, что позволяет предположить, что атрофия начинается за годы до начала клинического заболевания [12]. Таким образом, атрофия ПЖ у отдельных лиц может служить потенциальным клиническим маркером прогрессирова-ния заболевания.
Еще одним параметром, определяющим структурные изменения ПЖ при СД1, является возраст дебюта заболевания. В исследовании Dozio N. и соавт. (2021) была выявлена ассоциация между возрастом дебюта СД1 и структурными изменениями органа [20]. В нашем исследовании выявлено, что у пациентов с более ранним возрастом дебюта СД1 размеры и ОПЖ меньше. Получена статистически значимая прямая корреляционная связь между ОПЖ, ОПЖ/ИМТ, ОПЖ/ППТ, а также статистическая тенденция к корреляции между размерами головки, тела, хвоста органа и возрастом дебюта СД1. При сравнении показателей ОПЖ по группам в зависимости от возраста пациентов на момент дебюта СД1 нами были получены статистически значимые различия. Выявлено, что ОПЖ у пациентов с дебютом СД1 в возрасте до 20 лет был статистически значимо меньше, чем у тех, у кого заболевание манифестировало после 21 года. При подобном сравнении размеров головки, тела и хвоста ПЖ статистически значимых различий выявлено не было, однако стоит отметить, что размеры головки ПЖ были статистически значимо меньше у пациентов в группах дебюта СД1 до 10 и до 20 лет в сравнении с данными при возрасте дебюта после 31 года.
ВЫВОДЫ
В проведенном нами исследовании размеры и ОПЖ у пациентов с СД1 были меньше, чем у лиц в КГ. Наиболее низкие величины ОПЖ были выявлены у пациентов с длительным анамнезом (более 10 лет) СД1. ОПЖ снижается по мере увеличения длительности течения СД1, так же, как и размеры органа. У пациентов с ранним дебютом СД1 объем и размеры ПЖ меньше, чем у лиц с более поздним возрастом дебюта заболевания.
ОГРАНИЧЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
У пациентов с длительно существующим СД1 заболевание было диагностировано в значительно более молодом возрасте, чем у пациентов с впервые выявленным СД1, и мы не можем исключить, что могут существовать некоторые различия в патофизиологии между СД1 с дебютом в детстве и у взрослых. Также ограничением исследования являлся размер выборок пациентов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В нашем исследовании продемонстрировано, что размеры и ОПЖ у пациентов с СД1 меньше, чем у лиц КГ. Так как экзокринная ткань составляет большую часть
массы ПЖ, выявленное снижение объема и размеров органа при СД1 может стать основанием для комплексной диагностики экзокринной функции ПЖ и, при необходимости, ее коррекции.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Источник финансирования. Исследование выполнено на средства гранта Российского научного фонда № 17-75-30035 «Аутоиммунные эндокринопатии с полиорганными поражениями: геномные, постгеномные и метаболомные маркеры. Генетическое прогнозирование рисков, мониторинг, ранние предикторы, персонализированная коррекция и реабилитация».
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией данной статьи.
Участие авторов. Рагимов М.Р. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материалов, анализ полученных данных, написание текста; Бабаева Д.М., Владимирова В.П. — проведение и анализ результатов МРТ, написание текста; Никонова Т.В., Шестако-ва М.В. — концепция и дизайн исследования, редактирование текста. Все авторы внесли существенный вклад в проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.
Благодарности. Выражаем благодарность пациентам и лицам контрольной группы за участие в исследовании.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ | REFERENCES
1. Cecil RL. A study of the pathological anatomy of the pancreas
in ninety cases of diabetes mellitus. J Exp Med. 1909;11(2):266-290. doi: https://doi.org/10.1084/jem.11.2.266
2. Philippe M-F, Benabadji S, Barbot-Trystram L, et al. Pancreatic volume and endocrine and exocrine functions in patients with diabetes. Pancreas. 2011;40(3):359-363. doi: https://doi.org/10.1097/MPA.0b013e3182072032
3. Campbell-Thompson M, Wasserfall C, Montgomery EL, et al. Pancreas organ weight in individuals with disease-associated autoantibodies at risk for type 1 diabetes. JAMA. 2012;308(22):2337-2339.
doi: https://doi.org/10.1001/jama.2012.15008
4. Virostko J, Williams J, Hilmes M, et al. Pancreas Volume Declines During the First Year After Diagnosis of Type 1 Diabetes and Exhibits Altered Diffusion at Disease Onset. Diabetes Care. 2019;42(2):248-257. doi: https://doi.org/10.2337/dc18-1507
5. Virostko J, Hilmes M, Eitel K, et al. Use of the Electronic Medical Record to Assess Pancreas Size in Type 1 Diabetes. PLoS One. 2016;11(7):e0158825. doi:10.1371/journal.pone.0158825
6. Wright JJ, Saunders DC, Dai C, et al. Decreased pancreatic acinar cell number in type 1 diabetes. Diabetologia. 2020;63(7):1418-1423. doi: https://doi.org/10.1007/s00125-020-05155-y
7. Williams AJ, Chau W, Callaway MP, Dayan CM. Magnetic resonance imaging: a reliable method for measuring pancreatic volume in Type 1 diabetes. Diabet Med. 2007;24(1):35-40.
doi: https://doi.org/10.1111/j.1464-5491.2007.02027.x
8. Goda K, Sasaki E, Nagata K, et al. Pancreatic volume in type 1 und type 2 diabetes mellitus. Acta Diabetol. 2001;38(3):145-149. doi: https://doi.org/10.1007/s005920170012
9. Saisho Y, Butler AE, Meier JJ, et al. Pancreas volumes in humans from birth to age one hundred taking into account sex, obesity, and presence of type-2 diabetes. Clin Anat. 2007;20(8):933-942. doi: https://doi.org/10.1002/ca.20543
10. Djuric-Stefanovic A, Masulovic D, Kostic J, et al. CT volumetry of normal pancreas: correlation with the pancreatic diameters measurable by the cross-sectional imaging, and relationship with the gender, age, and body constitution. Surg Radiol Anat. 2012;34(9):811-817. doi: https://doi.org/10.1007/s00276-012-0962-7
11. Wathle GK, Tjora E, Ersland L, et al. Assessment of exocrine pancreatic function by secretin-stimulated magnetic resonance cholangiopancreaticography and diffusion-weighted imaging in healthy controls. JMagn Reson Imaging. 2014;39(2):448-454. doi: https://doi.org/10.1002/jmri.24167
12. Williams JM, Hilmes MA, Archer B, et al. Repeatability and Reproducibility of Pancreas Volume Measurements Using MRI. Sci Rep. 2020;10(1):4767. doi: https://doi.org/10.1038/s41598-020-61759-9
13. Campbell-Thompson M, Fu A, Kaddis JS, et al. Insulitis and ß-Cell Mass in the Natural History of Type 1 Diabetes. Diabetes. 2016;65(3):719-731. doi: https://doi.org/10.2337/db15-0779
14. Campbell-Thompson ML, Kaddis JS, Wasserfall C, et al. The influence of type 1 diabetes on pancreatic weight. Diabetologia. 2016;59(1):217-221. doi: https://doi.org/10.1007/s00125-015-3752-z
15. Lindkvist B. Diagnosis and treatment of pancreatic exocrine insufficiency. World J Gastroenterol. 2013;19(42):7258-7266. doi: https://doi.org/10.3748/wjg.v19.i42.7258
16. Williams AJK, Thrower SL, Sequeiros IM, et al. Pancreatic Volume Is Reduced in Adult Patients with Recently Diagnosed Type
1 Diabetes. J Clin Endocrinol Metab. 2012;97(11):E2109-E2113. doi: https://doi.org/10.1210/jc.2012-1815
17. Vecchio F, Messina G, Giovenzana A, Petrelli A. New Evidence of Exocrine Pancreatopathy in Pre-symptomatic and Symptomatic Type 1 Diabetes. Curr Diab Rep. 2019;19(10):92. doi: https://doi.org/10.1007/s11892-019-1223-5
18. Rodriguez-Calvo T, Ekwall O, Amirian N, et al. Increased Immune Cell Infiltration of the Exocrine Pancreas: A Possible Contribution to the Pathogenesis of Type 1 Diabetes. Diabetes. 2014;63(11):3880-3890. doi: https://doi.org/10.2337/db14-0549
19. Foulis AK, Stewart JA. The pancreas in recent-onset type 1 (insulin-dependent) diabetes mellitus: insulin content of islets, insulitis and associated changes in the exocrine acinar tissue. Diabetologia. 1984;26(6):456-461. doi: https://doi.org/10.1007/BF00262221
20. Dozio N, Indirli R, Giamporcaro GM, et al. Impaired exocrine pancreatic function in different stages of type 1 diabetes. BMJ Open Diabetes Res Care. 2021;9(1):e001158. doi: https://doi.org/10.1136/bmjdrc-2019-001158
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ [AUTHORS INFO]
*Рагимов Магомедкерим Разинович, аспирант [Magomedkerim R. Ragimov, MD, PhD, student]; адрес: Россия, 117036, Москва, ул. Дм. Ульянова, д. 11 [address: 11 Dm. Ulyanova street, 117036 Moscow, Russia]; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4290-3182; eLibrary SPIN: 8445-6795; e-mail: [email protected]
Никонова Татьяна Васильевна, д.м.н. [Tatiana V. Nikonova, MD, PhD]; ORCID: http://orcid.org/0000-0001-5656-2596;
eLibrary SPIN: 8863-0201; e-mail: [email protected]
Бабаева Диана Мажлумовна, врач-рентгенолог [Diana M. Babaeva, MD];
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2812-7017; eLibrary SPIN: 6431-9855; e-mail: [email protected]
Владимирова Виктория Павловна, к.м.н. [Victoria P. Vladimirova, MD, PhD];
ORCID: http://orcid.org/0000-0002-7775-7568; eLibrary SPIN: 9830-3276; e-mail: [email protected]
Шестакова Марина Владимировна, д.м.н., профессор, академик РАН [Marina V. Shestakova, MD, PhD, Professor];
ORCID: https://orcid. org/0000-0002-5057-127X; eLibrary SPIN: 7584-7015; e-mail: [email protected]
ЦИТИРОВАТЬ:
Рагимов М.Р., Никонова Т.В., Бабаева Д.М., Владимирова В.П., Шестакова М.В. Структурные особенности поджелудочной железы у пациентов с сахарным диабетом 1 типа // Сахарный диабет. — 2022. — Т. 25. — №3. — С. 239-248. doi: https://doi.org/10.14341/DM12892
TO CITE THIS ARTICLE:
Ragimov MR, Nikonova TV, Babaeva DM, Vladimirova VP, Shestakova MV. Structural! features of the pancreas in patients with type 1 diabetes mellitus. Diabetes Mellitus. 2022;25(3):239-248. doi: https://doi.org/10.14341/DM12892
ОКСИДАТИВНЫЙ СТРЕСС И ИЗМЕНЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОБМЕНА СИАЛОГЛИКОКОНЪЮГАТОВ ПЕЧЕНИ КРЫС С АЛЛОКСАНОВЫМ САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ
© И.В. Вольхина1, Е.Г. Бутолин2
1Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет, Санкт-Петербург 2Ижевская государственная медицинская академия, Ижевск
ОБОСНОВАНИЕ. Одним из механизмов развития осложнений при сахарном диабете (СД) и многих форм хронических заболеваний печени может выступать действие оксидативного стресса. Однако неизвестно влияние данного фактора на обмен сиалогликоконъюгатов, принимающих активное участие в регуляторных процессах организма. ЦЕЛЬ. Сравнительное изучение влияния оксидативного стресса на показатели обмена сиалогликоконъюгатов печени крыс с аллоксановым СД на фоне коррекции липоевой кислотой.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. Исследования проводили на белых крысах — самцах массой 180-220 г. Животных разделили на три группы: у грызунов 1-й и 2-й групп вызывали аллоксановый СД однократным подкожным введением ал-локсана тетрагидрата (АТ). Животные 2-й группы получали липоевую кислоту внутримышечно, 3-ю группу составляли интактные крысы. На 5, 10, 20, 30 и 40-й дни после инъекции АТ проводили комплексное обследование состояния животного: 1) определение уровня гликемии; 2) оценку степени развития окислительного стресса по содержанию тиобарбитуровой кислоты (ТБК) -активных продуктов в печени; 3) изучение динамики показателей обмена сиалогликоконъюгатов в печени (свободных, олиго- и белоксвязанных сиаловых кислот, сиалидазной активности). РЕЗУЛЬТАТЫ. Исследование проводилось на 106 крысах, в каждой экспериментальной группе было по 48 животных, контрольных — 10. Обнаружено, что на фоне введения а-липоевой кислоты крысам с аллоксановым сахарным диабетом происходит уменьшение уровня гликемии. Введение липоевой кислоты экспериментальным животным существенно не влияло на показатели обмена сиаловых кислот в печени, хотя и снижало степень развития оксидативного стресса в организме.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Поступление липоевой кислоты в организм экспериментальных животных существенно не снижало сиалидазную активность и содержание исследуемых фракций сиаловых кислот в печени, хотя и уменьшало степень развития оксидативного стресса в организме. Повышение скорости обмена сиалосодержащих соединений в печени крыс с аллоксановым диабетом может свидетельствовать о перестройке метаболизма гепатоцитов для адаптации всего организма к длительной гипергликемии в условиях недостатка инсулина.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: печень; сиаловые кислоты; оксидативный стресс; липоевая кислота; аллоксановый сахарный диабет; сиало-гликоконъюгаты
OXIDATIVE STRESS AND CHANGES IN LIVER SIALOGLYCOCONJUGATE METABOLIC PARAMETERS IN RATS WITH ALLOXANIC DIABETES MELLITUS
© Irina V. Volkhina1, Evgeny G. Butolin2
1St. Petersburg State Pediatric Medical University Ministry of Health of the Russian Federation 2Izhevsk State Medical Academy of the Russian Federation
BACKGROUND: Oxidative stress may be one of the mechanisms for the development of complications in DM and many forms of CKD. However, the influence of this factor on the metabolism of sialoglycoconjugates, which actively participates in the regulatory processes of the body, is unknown.
AIM: comparative study of the effect of lipoic acid on the parameters of liver sialoglycoconjugate metabolism in rats with alloxan diabetes mellitus.
MATERIALS AND METHODS: Studies were conducted on white male rats weighing 180-220 grams. The animals were divided into three groups: in the animals of the first and second groups, alloxan diabetes mellitus (DM) was caused by a single subcutaneous injection of alloxan tetrahydrate (AT). Animals of the second group received lipoic acid intramuscularly; the third group consisted of intact rats. On 5, 10, 20, 30 and 40 days after the injection of AT, a comprehensive examination of the animal's condition was performed: 1) determination of the level of glycemia; 2) assessment of the degree of development of oxidative stress by the content of TBK-active products in the liver; 3) study of the dynamics of the exchange of sialoglycoconjugates in the liver (free, oligo-and protein-bound sialic acids, sialidase activity).
RESULTS: The study was conducted on 106 rats, each experimental group had 48 animals, control — 10. It was found that the administration of a-lipoic acid to rats with alloxan diabetes leads to a decrease in the level of glycemia. The introduction of lipoic acid in experimental animals did not reduce the sialidase activity and the content of all sialic acid fractions in the liver, although it reduced the degree of oxidative stress in the body.
© Endocrinology Research Centre, 2022_Received: 14.05.2021. Accepted: 18.03.2022_BY NC ND
CONCLUSION: Supplementation of lipoic acid in experimental animals did not significantly decrease sialidase activity and content of the sialic acid fractions under study in the liver, although it did reduce the degree of oxidative stress development in the organism. The increased rate of sialic acid metabolism in the liver of alloxan-diabetic rats may indicate a restructuring of hepatocyte metabolism to adapt the whole organism to prolonged hyperglycemia under insulin deficiency conditions.
KEYWORDS: liver; sialic acids; oxidative stress; lipoic acid; alloxanic diabetes mellitus; sialoglycoconjugate
ОБОСНОВАНИЕ
К социально значимым заболеваниям относится сахарный диабет (СД), терапия и профилактика которого остаются все еще недостаточно эффективными [1]. Сложностями изучения механизмов патогенеза СД являются, с одной стороны, нарушения всех видов обменов, а с другой — вовлеченность в развитие патологических изменений практически всех органов и тканей.
Печень интегрирует все виды обмена веществ. К основной функции печени в углеводном обмене относится поддержание гомеостаза глюкозы в крови, в регуляции которого важную роль играет инсулин. На внешней мембране гепатоцитов находится большое количество инсу-линовых рецепторов.
В настоящее время неалкогольная жировая болезнь печени (НАЖБП) рассматривается в качестве печеночного компонента метаболического синдрома [2]. Частота НАЖБП среди пациентов с СД 2 типа, по данным разных исследований, составляет до 80%, при СД 1 типа — около 50% [3]. Декомпенсация углеводного обмена при СД вызывает значительные изменения метаболизма гепатоцитов, приводящих к снижению запасов в них гликогена, накоплению липидов, что ведет к жировому гепатозу и стеатогепатиту [3].
Сиаловые кислоты (СК) являются терминальными моносахаридными остатками в составе сиалогликоконъюгатов (гликопротеинов, ганглиозидов), которые в мембранах клеток образуют плотный массив сложно организованных сиалированных гликанов [4] и участвуют в процессах распознавания маркеров молекулярных и клеточных взаимодействий во время передачи сигналов, пролиферации, дифференциации, миграции и адгезии клеток [5].
Более 50% общих СК в сыворотке крови приходится на белки острой фазы [6], которые в основном синтезируются в печени и стимулируются противовоспалительными цитокинами.
Сиалидаза (ЕС 3.2.1.18) катализирует удаление концевых остатков СК из углеводсодержащих соединений. Данный фермент, локализованный на поверхности клеток и во внутриклеточном пространстве, может, с одной стороны, инициировать катаболизм сиалогликоконъюгатов, а с другой — отщеплять от них остатки СК, регулируя, таким образом, их структуру, свойства и функции [7, 8].
Десиалирование инсулинового рецептора в результате взаимодействия с инсулином приводит к его активации [7, 9]. Некоторые ингибиторы сиалидазы могут являться глюкозозависимым усилителем секреции инсулина [10]. При алиментарной гипергликемии у крыс наблюдалось повышение содержания СК в сыворотке крови [11].
В патогенезе СД важная роль принадлежит развитию окислительного стресса. Фармакотерапия НАЖБП
направлена в первую очередь на факторы, способствующие ее развитию и прогрессированию, а также коррекцию ассоциированных метаболических нарушений, в том числе уменьшению оксидативного стресса [2].
Важным проявлением оксидативного стресса в условиях длительной гипергликемии является процесс гликирования белков, в том числе ферментов и ре-цепторных структур на поверхности мембран клеток, к которым относятся и сиалогликопротеины. Также активируется липидная пероксидация, что может оказывать влияние как на строение липидов, так и на работу различных белков (переносчиков, ферментов, рецеп-торных структур) в составе мембран, многие из которых в той или иной степени относятся к сиалоглико-конъюгатам. Исследования показали, что гликолипиды могут изменять сигнальные свойства белковых рецепторов, присутствующих в одной и той же клеточной мембране. Например, сиалилированный ганглиозид GM3 может оказывать различное влияние на тирозин-киназную сигнализацию рецептора эпидермального фактора роста (Epidermal Growth Factor, EGF), а удаление GM3 влияет на действие рецептора инсулина [12]. Показано, что повышение уровня СК в сыворотке крови и снижение концентрации менее сиалилированных изоформ трансферрина, называемых углевод-дефицитным трансферрином, при СД 2 типа имеют статистически значимую корреляцию при наличии микро-ангиопатии [13].
К неферментным антиоксидантам относится а-липо-евая кислота (ЛК), которая способствует превращению углеводов, участвуя в процессах окислительного де-карбоксилирования пирувата, а-кетоглутарата и других а-кетокислот. Высокая эффективность а-липоевой кислоты при СД показана в ходе многочисленных экспериментальных и клинических наблюдений [14]. Применение данного антиоксиданта улучшало показатели гликемии, увеличивало чувствительность к инсулину [15].
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ
Целью настоящего исследования явилось сравнительное изучение влияния оксидативного стресса на показатели обмена сиалогликоконъюгатов печени крыс с аллоксановым СД на фоне коррекции ЛК.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Место и время проведения исследования
Место проведения. Исследование проводилось на научно-технической базе ФГБОУ ВО «Ижевская государственная медицинская академия» Минздрава России.
Время исследования. 40 сут с момента введения ал-локсана тетрагидрата (АТ) животным в осенне-зимний период.
Изучаемые популяции (одна или несколько)
Беспородные белые крысы-самцы были разделены на три группы: у животных 1-й и 2-й групп вызывали ал-локсановый СД однократным подкожным введением АТ. Грызуны 2-й группы получали ЛК внутримышечно. Третью группу составили интактные животные. Содержание и обращение с животными соответствовали требованиям ГОСТ 33216-2014 от 01.07.2016. Крыс содержали в условиях конвенционального вивария со свободным доступом к воде и пище (стандартный корм для лабораторных животных). Всех животных в течение 1 мес до начала эксперимента адаптировали к условиям эксперимента и диагностическим манипуляциям.
Дизайн исследования
Проведено экспериментальное одноцентровое динамическое рандомизированное открытое доклиническое исследование с использованием модели аллоксан-инду-цированного СД.
Методы
Исследования проводили на 106 самцах беспородных белых крыс массой 180-220 г. Животных разделили на три группы: у грызунов 1-й и 2-й групп вызывали аллоксано-вый СД однократным подкожным введением АТ (Fluka Chemica, Швеция) в дозе 170 мг/кг массы тела животного [16]. После индукции диабета, с 4 по 40-й дни эксперимента, крысы 2-й группы (СД+ЛК) ежедневно получали ЛК в дозе 5 мг/100 г массы внутримышечно [15]. Третью группу составляли интактные крысы. В каждой из опытных групп было по 48 животных, контрольная группа включала 10 крыс. В плазме крови определяли концентрацию глюкозы глюкозооксидазным методом (Human, Германия). Степень развития окислительного стресса оценивали по уровню тиобарбитуровой кислоты (ТБК) -активных продуктов (ТБКАП) в печени (набор реактивов «ТБК-Агат», Россия). Содержание свободных, олиго- и белоксвязанных СК (ССК, ОСК и БСК соответственно), сиалидазную активность (СА) в печени определяли с помощью набора реактивов «СиалоТест» (НПЦ «Эко-Сервис», Россия). Все изуча-
емые показатели исследовали на 5, 10, 20, 30 и 40-й дни экспериментов. Крысы подвергались эвтаназии для взятия биологического материала.
Статистический анализ
Статистическую обработку проводили с помощью программного пакета Statists 6.0 фирмы StatSoft. В сравниваемых выборках оценку значимости полученных данных (р) осуществляли с использованием непараметрического критерия Манна-Уитни. Данные представлены в виде медиан, а также минимальных и максимальных значений. Различия признавались значимыми при p<0,05.
Этическая экспертиза
На проведение опытов получено разрешение комиссии по биоэтике ЛЭК ФГБОУ ВО ИГМА Минздрава России 703/1 от 26.01.2021.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Концентрация глюкозы в плазме крови интактных животных составила 6,06 [5,21; 6,7] ммоль/л.
Введение аллоксана экспериментальным крысам приводило к развитию гипергликемии. Содержание глюкозы в плазме крови животных 1-й и 2-й групп, согласно полученным данным (табл. 1), статистически значимо превышало контрольные значения на протяжении всего периода наблюдения. Максимальное значение данного показателя было отмечено на 30-й день у грызунов с ал-локсановым СД и составляло 15,8 [10,97; 38,08] ммоль/л (р<0,05) [17]. Значимое уменьшение массы тела животных с аллоксановым СД наблюдалось только на 5-й и 40-й дни наблюдений.
Количество ТБКАП в печени контрольных животных равнялось 11,18 [8,51; 13,13] мкмоль/кг сухой ткани. В 1-й группе серии СД уровень ТБКАП в печени животных превышал контрольные значения на протяжении всего опыта, за исключением 30-го дня исследований. Увеличение концентрации ТБКАП в печени в течение длительного времени свидетельствует о развитии оксидативного стресса.
Таблица 1. Содержание глюкозы в плазме крови и тиобарбитуровой кислоты активных продуктов в печени крыс с аллоксановым диабетом после введения липоевой кислоты
Показатель, серия Дни эксперимента
эксперимента 5 10 20 30 40
Глюкоза в плазме СД 6,06 9,86 [7,45; 21,97]* 13,03 [11,9; 23,07]* 8,32 [6,17; 12,6]* 15,8 [10,97; 38,08]* 12,1 [5,87; 17,1]*
крови, СД+ЛК [5,21; 6,7] 7,23 14,44 7,78 9,46 8,44
ммоль/л [5,66; 10,74]* [7,49; 19,73]* [6,03; 8,72]* [8,28; 12,08]* [6,86; 10,83]*
СД 14,71 18,46 20,36 8,2 34,87
ТБКАП, 11,18 [10,26; 18,46]* [15,6; 30,26]* [16,31; 30,77]* [5,64; 34,87] [19,49; 56,92]*
мкмоль/кг СД+ЛК [8,51; 13,13] 4,04 8,71 8,66 9,38 5,89
[3,37; 9,32]* [6,44; 16,7] [5,73; 11,47]* [7,68; 18,56] [4,0; 10,66]*
Масса тела крыс, г СД 183 190 180 185 180
200 [170; 205]* [182; 235] [160; 215] [100; 215] [125; 210]*
СД+ЛК [180; 220] 180 197 176 212 207
[127; 240] [149; 269] [122; 205]* [175; 245] [200; 260]
Примечания: * — различие с контролем статистически значимо (р<0,05).
СД — сахарный диабет; ЛК — липоевая кислота; ТБАК — тиобарбитуровой кислоты активные продукты
