Содержание к диссертации
Введение
2 Обзор литературы
2.1 Роль генетических факторов в развитии сахарного диабета 2 типа 9
2.2 Значение и особенности микронутриентного статуса при сахарном диабете 2 типа
2.3 Гипергомоцистеинемия как фактор риска сосудистых осложнений у больных сахарным диабетом 2 типа
2.4 Многоуровневая диагностика нутриметаболомных нарушений больных сахарным диабетом 2 типа
2.5 Современные подходы к персонализированной диетотерапии сахарного диабета 2 типа
2.6 Краткое заключение 34
3 Материалы и методы 35
3.1 Дизайн исследования 35
3.2 Клиническая характеристика больных 35
3.3 Описание методов исследования
3.3.1 Диагностика диабетической нейропатии 39
3.3.2 Оценка фактического питания 40
3.3.3 Определение состава тела 40
3.3.4 Оценка метаболического статуса 40
3.3.5 Биохимические методы исследования 42
3.3.6 Суточное мониторирование глюкозы 43
3.3.7 Молекулярно-генетические методы 45
3.3.8 Комплексная терапия больных сахарным диабетом 2 типа 47
3.3.9 Характеристика применяемого витаминно-минерального комплекса
3.3.10 Статистические методы обработки данных 55
4 Результаты исследований и их обсуждение 56
4.1 Исследование полиморфных маркеров rs1801133 гена MTHFR, rs5219 гена KCNJ11, rs659366 гена UCP2 у больных сахарным диабетом 52 типа
4.2 Оценка пищевого статуса и клинико-биохимических показателей у больных сахарным диабетом 2 типа
4.3 Особенности нутриметаболомных проявлений полиморфных маркеров rs1801133 гена MTHFR, rs5219 гена KCNJ11, rs659366 гена UCP2 у 81 больных сахарным диабетом 2 типа
4.4 Оценка эффективности комплексной терапии больных СД 2 типа при различных полиморфных вариантах генов KCNJ11, UCP2 .
4.5 Эффективность персонализированной диетотерапии с включением
Витаминно-минерального комплекса
Заключение 107
Выводы 120
Практические рекомендации 122
Список сокращений 123
Список литературы
- Гипергомоцистеинемия как фактор риска сосудистых осложнений у больных сахарным диабетом 2 типа
- Современные подходы к персонализированной диетотерапии сахарного диабета 2 типа
- Оценка фактического питания
- Оценка пищевого статуса и клинико-биохимических показателей у больных сахарным диабетом 2 типа
Гипергомоцистеинемия как фактор риска сосудистых осложнений у больных сахарным диабетом 2 типа
СД 2 типа – распространенное хроническое заболевание эндокринной системы, приравнивающееся к одной из глобальных проблем человечества [7; 19; 20; 22; 62]. В настоящее время в мире СД зарегистрирован у 382 млн. человек, однако предполагается, что к 2030 году численность больных СД возрастет в 1,5 раза и достигнет 592 млн. [125]. При этом 90–95% всех случаев приходится на СД 2 типа [125]. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) распространенность СД 2 типа в экономически развитых странах составляет 4–6% населения, а среди лиц в возрасте 60 лет и старше она достигает 16% в общей популяции. В Российской Федерации, по данным Государственного регистра, в 2011 году зарегистрировано 3,27 млн. больных СД 2 типа, однако реальная численность больных СД 2 типа в 3–4 раза превышает зарегистрированную и приближается к 10 млн. (около 7% населения), при этом только за последние 8 лет численность больных СД 2 типа в России увеличилась на 40%. По темпам прироста распространенности СД 2 типа опережает все инфекционные заболевания. В половине случаев СД 2 типа выявляется на 5–7 году от начала заболевания, при этом у 20-30% больных в момент выявления СД 2 типа уже обнаруживаются и специфические для него осложнения – катаракта, ретинопатия, нефропатия, нейропатия, синдром диабетической стопы, ишемическая болезнь сердца (ИБС) [22; 35; 52; 158]. Широкая распространенность, высокая стоимость средств диагностики и лечения, которые необходимы больным в течение всей жизни, тяжесть поздних осложнений относят СД 2 типа к приоритетам национальных систем здравоохранения во всех странах мира [7].
Решающим фактором на пути профилактики СД 2 типа является своевременное выявление групп высокого риска данного заболевания. Тестируя полиморфизмы генов, принимающих непосредственное участие в метаболизме глюкозы и синтезе инсулина, можно определить вероятность развития заболевания и начать своевременную индивидуальную профилактику СД 2 типа. В настоящее время выявлено значительное количество генетических полиморфизмов, ассоциированных с СД 2 типа в различных этнических группах [63; 70; 118; 119; 135; 152; 175]. Однако большинство работ проведено за рубежом [98; 109; 113; 170; 195], а в Российской Федерации этот вопрос остается мало изученным, лишь небольшое количество исследований посвящено изучению молекулярно-генетических аспектов СД 2 типа [8; 38]. Выявлено несколько генов-кандидатов, связанных с риском развития СД 2 типа [135]. Так, ген разобщающего белка 2 (UCP2), который расположен в пределах хромосомы 11q13, благодаря своей протоноперемещающей активности играет важную роль в патофизиологии СД 2 типа. UCP2 – белок, разобщающий окислительное фосфорилирование, принадлежащий к семейству мито-хондриальных транспортных белков, экспрессирующийся в жировой ткани и островках поджелудочной железы. С помощью разобщения метаболизма –клеток и продукции АТФ UCP2 участвует в регуляции стимулированной глюкозой секреции инсулина. В ряде популяций установлена ассоциация СД 2 типа с полиморфизмом rs659366 гена UCP2 [95; 218]. Мутации в гене UCP2 приводят к повышению продукции белка, в связи с этим может развиваться патологическое снижение глюкозо-индуцированной секреции инсулина. Установлено, что полиморфный маркер rs659366 гена UCP2 можно рассматривать в качестве фактора риска в развитии СД 2 типа [218]. Однако есть исследования, в которых данная взаимосвязь не была выявлена [129; 186]. Большинство работ показали ассоциацию варианта rs659366 гена UCP2 не только с СД 2 типа, но и с артериальной гипертен-зиией, ИБС, повышенным уровнем маркеров окислительного стресса у больных СД 2 типа, со снижением липопротеинов высокой плотности и повышением индекса атерогенности [30; 122; 174; 175; 218]. Установлено, что полиморфизм rs659366 гена UCP2 рассматривается в качестве фактора риска в развитии диабетической полинейропатии, так как ассоциирован со снижением скорости проведения импульсов по двигательному нерву [226].
Ген KCNJ11 (АТФ-зависимый калиевый канал), расположенный на хромосоме 11р15, также играет важную роль в патогенезе СД 2 типа. Продукт гена – белок Kir6.2 – участвует в образовании АТФ-зависимого канала, регулирующего поток ионов калия через клеточную мембрану, связывая метаболизм глюкозы с электрическим потенциалом –клетки [119]. Закрытие канала необходимо для секреции глюкозо-стимулированного инсулина –клетками поджелудочной железы. Открытие АТФ-зависимого канала ингибирует секрецию инсулина. Мутации в гене KCNJ11 приводят к изменениям в структуре белка Kir6.2 и нарушениям функционирования канала, активность которого повышается, способствуя развитию инсулинорезистентности. Исследования последних лет показали, что в ряде популяций установлена ассоциация полиморфного маркера rs5219 гена KCNJ11 с риском развития СД 2 типа [38; 63; 70; 98; 109; 113; 118; 119; 152; 170; 195]. Однако есть работа [91], в которой данная ассоциация выявлена не была.
Таким образом, молекулярно-генетические исследования предоставят большие возможности для повышения эффективности профилактических мероприятий при СД 2 типа путем прогностического генетического тестирования наследственной предрасположенности к развитию данного заболевания
Современные подходы к персонализированной диетотерапии сахарного диабета 2 типа
C дали противоречивые результаты. В одних исследованиях прием аскорбиновой кислоты предотвращает развитие и прогрессирование СД 2 типа [164; 185; 204], а в других – дополнительный прием витамина С в высоких дозах (800 мг в сутки) у больных СД 2 типа не только не улучшает эндотелиальную функцию, но и не ликвидирует дефицит витамина С в сыворотке крови у данной категории пациентов [88]. Кроме того, в ходе 15-летнего исследования женщин с СД 2 типа было установлено, что дополнительный прием витамина С может увеличить риск развития сердечно-сосудистых заболеваний у таких пациентов [149]. Основываясь на результатах ряда исследований, остается спорным вопрос о необходимости дополнительного приема витамина С больными СД 2 типа.
При любом течении СД 2 типа и особенно при длительной и тяжелой декомпенсации заболевания нарушается обмен водорастворимых витаминов (тиамина, пиридоксина, рибофлавина, никотиновой и пантотеновой кислот) [31]. Витамины группы В играют ключевую роль в обеспечении нормального метаболизма углеводов. Так, тиамин в форме тиаминдифосфата или кокарбоксилазы входит в состав каталитических центров трех важнейших ферментов: пируватдегидроге-назы, –кетоглутаратдегидрогеназы и транскетолазы. Первый из этих ферментов контролирует включение пировиноградной кислоты, образующейся в процессе гликолитического расщепления глюкозы, в цикл трикарбоновых кислот, в котором она окончательно окисляется до углекислоты и воды. Второй фермент является важнейшим звеном самого этого цикла, снабжающего организм энергией, а третий – участвует в альтернативном гликолизу пентозофосфатном пути окисления глюкозы. Недостаток витамина В1, снижая активность этих ферментов, тормозит утилизацию глюкозы [106; 144], метаболизм которой переключается на другой, альтернативный путь, в результате чего наблюдается повреждение сосудов, усиление гипергликемии и нагрузки на инсулярный аппарат [173].
Потребность в тиамине при нарушениях углеводного обмена возрастает, в результате возникают условия для развития его дефицита, что в свою очередь приводит к нарушениям функционирования нервной и сердечно-сосудистой систем [216]. При СД 2 типа происходит нарушение реабсорбции тиамина в почках вследствие индуцированного глюкозой уменьшения экспрессии тиаминового транспортера в эпителии трубочек, приводящее к развитию нефропатии [147]. Гипергликемия способствует увеличению концентрации в тканях таких вредных продуктов обмена, как сорбитол, диацилглицерол, конечных продуктов гликозилирования белков, что приводит к развитию осложнений СД 2 типа [216]. Имеются данные, что прием тиамина больными СД 2 типа в высоких дозах (150 мг/сут) в течение 1 месяца способствует улучшению уровня базальной гликемии [173], предупреждает развитие эндотелиальной макро– и микрососудистой дисфункции и окислительного стресса [205]. Другой важнейший для углеводного обмена представитель данной группы – витамин В2, который входит в состав окислительно-восстановительных ферментов, играющих ключевую роль в процессах биологического окисления и поддержания нормального гомеостаза жирового и углеводного обмена [97]. Кроме того, витамин В2 необходим для образования гормонально активной формы витамина D [47; 178]. Рибофлавин в виде флавинмононуклеотида способствует превращению витамина В6 в его коферментную форму – пиридоксальфосфат, участвующего в обмене гистамина, фолиевой кислоты и витамина В12. Витамины В1, В6, В12 составляют группу так называемых нейротропных витаминов, участвующих в окислении глюкозы и обеспечивающих нормальную структуру и функцию нервных клеток, препятствующих их повреждению при СД 2 типа [31; 208]. Есть исследования, показавшие улучшение обеспеченности больных СД 2 типа витаминами группы В, витамином С, бета-каротином, а также улучшение проявлений диабетической полинейропатии на фоне приема витаминно-минеральных комплексов (ВМК) [32]. Витамины группы В способны улучшать структурное и функциональное состояние периферических нервов при СД 2 типа за счет замещения возможного дефицита данных микронутриентов и активного воздействия на состояние нервных волокон [49; 50; 51]. Нередко дефицит витаминов сочетается с недостатком калия, кальция, цинка и ряда других минеральных веществ [56; 65]. Недостаточно изученными остаются вопросы о роли отдельных минеральных веществ в развитии гипергликемии и возможной е коррекции. Например, установлено, что дефицит хрома сопровождается нарушением метаболизма глюкозы и липидов, снижением числа инсулиновых рецепторов, развитием ИР [83]. Есть исследования, в которых показано, что повышенный уровень глюкозы в сыворотке крови усиливает выведение хрома из организма, приводя к снижению его уровня у пациентов с СД 2 типа [165]. В ряде работ отмечено повышение чувствительности тканей к инсулину, снижение уровня глюкозы, липидов в сыворотке крови, а также гликированного гемоглобина у больных СД 2 типа на фоне дополнительного приема хрома [4; 58; 75; 165]. Однако, наряду с этим, имеются данные и об отсутствии у такой группы пациентов положительного эффекта при приеме добавок, содержащих хром [214]. Ещ одним важнейшим для больных СД 2 типа микроэлементом является цинк, участвующий во многих видах обмена веществ [127; 130; 212]. Цинк входит в состав кристаллов инсулина, локализующихся в секреторных гранулах клеток островков поджелудочной железы [150; 211; 220], поэтому дефицит данного микро-нутриента сопровождается не только ухудшением секреции инсулина, но и увеличением резистентности тканей к действию этого гормона, нарушением толерантности к глюкозе [56]. Гипергликемия сопровождается снижением цинка у больных СД 2 типа [172; 192].
Установлена отрицательная корреляция уровня гликированного гемоглобина и цинка в сыворотке крови у данной категории пациентов [192]. В ряде исследований показано, что дополнительный прием добавок, содержащих цинк, у больных СД 2 типа способствует снижению уровня гликемии, гликированного гемоглобина и предотвращает прогрессирование диабетической нефропатии [127; 139; 172]. Сочетанное применение цинка и хрома способствует не только снижению базальной, постпрандиальной гликемии, но и общего холестерина, триглицеридов сыворотки крови у больных СД 2 типа [61].
Оценка фактического питания
Пациенты с СД 2 типа и ожирением получали вариант низкокалорийной диеты (1600 ккал/сут) и разработанный вариант персонализированной диеты с пониженной калорийностью (1600±120 ккал/сут) и контролируемым содержанием белка, жиров, углеводов. Энергетическую ценность пероснализированного рациона для каждого пациента определяли индивидуально, исходя из данных, полученных методом непрямой калориметрии (уровень обмена покоя) с использованием коэффициента физической активности, равного 1,4 (низкая физическая активность), с последующей редукцией калорийности на 500 ккал/сутки. Уменьшение калорийности персонализированной диеты достигали за счет включения в нее продуктов с низким содержанием жира. Количество углеводов было снижено за счет полного исключения быстро всасываемых углеводов. Включение в диету продуктов животного и растительного происхождения, сочетание углеводсодер-жащих продуктов с растительными и животными белками позволило уменьшить повышение глюкозы крови после приема пищи. Химический состав и энергетическая ценность примерного дня низкокалорийного варианта диеты представлены в таблице 3.4 (в соответствии с приказом № 330 от 05.08.2003 Минздрава Россий 48 ской Федерации «О мерах по совершенствованию лечебного питания в лечебно-профилактических учреждениях Российской Федерации»).
Химический состав и энергетическая ценность примерного дня персонализированного рациона для больных СД 2 типа с сопутствующим ожирением представлены в таблице 3.5. Среднесуточный набор продуктов, а также микронутри-ентный состав персонализированного рациона представлены в таблицах 3.6 и 3.7.
В зависимости от генотипов генов KCNJ11, UCP2 больные СД 2 типа получали различную схему терапии и были разделены по 30 человек на 4 подгруппы (Таблица 3.8). Таблица 3.8
Компания «Врваг Фарма ГмбХ и Ко. КГ», ФРГ разработала «витамины для больных диабетом» (свидетельство о гос. регистрации № RU.77.99.11.003.Е.044772.10.11 от 31.10.2011), предназначенные в качестве дополнительного источника витаминов и минеральных веществ для больных СД 2 типа. Пациенты основной группы получали данный витаминно-минеральный комплекс (ВМК), обеспечивающий дополнительное поступление витаминов С и Е (100–120% РНП), бета-каротина (40% РНП), никотинамида (38% РНП), пантоте-новой кислоты и биотина (60% РНП), витаминов В12, В2 и фолиевой кислоты (75– 83% РНП), витаминов В1 и В6 (160–300% РНП), цинка (100% РНП) и хрома (400% РНП), а также получали магний (17,7% РНП) и калий (9,4% РНП) в виде аспара-гината. Состав ВМК представлен в таблице 3.9. Таблица 3.9
Примечание: – РНП – рекомендуемые нормы потребления (МР 2.3.1.2432–08. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации. Методические рекомендации – М., 2008. – 50 с. 3.3.10 Статистические методы обработки данных
Статистическую обработку данных проводили с использованием программы SPSS Statistics 21,0. Результаты представлены в виде средних величин и стандартной ошибки средней величины (M±m). Достоверность различий выборок оценивали по непараметрическим критериям Манна-Уитни и Вилкоксона, а в случае нормального распределения показателей достоверность различий определяли с использованием t-критерия Стьюдента. Парную взаимосвязь между двумя и более признаками определяли методом корреляционного анализа Спирмена. Уровень значимости считался достоверным при р 0,05.
Для сравнения частот аллелей и генотипов исследуемых полиморфных маркеров использовался метод 2 с поправкой Йетса на непрерывность, для вычисления которого прибегали к построению «сетки 3х2». Достоверными считали различия при p 0,05. Распределение аллелей и генотипов соответствовало закону Хар-ди-Вайнберга. Для описания относительного риска развития заболевания рассчитывали отношение шансов (OR). Как отсутствие ассоциации рассматривали OR=1; как положительную ассоциацию ("предрасположенность") – OR 1; как отрицательную ассоциацию аллеля или генотипа с заболеванием (пониженный риск развития заболевания) считали OR 1. Указывали доверительный интервал (CI), представляющий собой интервал значений, в пределах которого с вероятностью 95% находится ожидаемое значение OR.
Оценка пищевого статуса и клинико-биохимических показателей у больных сахарным диабетом 2 типа
При оценке фактического питания у больных СД 2 типа в домашних условиях была выявлена повышенная энергетическая ценностью рационов преимущественно за счет избыточного потребления жира, насыщенных жирных кислот и холестерина, что также отмечено другими исследователями [24; 224]. При этом в основной группе потребление белка соответствовало рекомендуемым нормам, а в группе сравнения – составило 177% РНП. В обеих группах наблюдалось недостаточное потребление пищевых волокон (52,5% РНП в основной группе и 69,5% РНП в группе сравнения). При оценке фактического питания было выявлено высокое потребление витаминов С и А в обеих группах. Потребление витаминов В1 и В2 в основной группе было несколько меньше, чем в группе сравнения, что, вероятно, связано с более высокой калорийностью домашних рационов в группе сравнения. Питание больных двух групп в домашних условиях характеризовалось избыточным потреблением натрия (285% РНП в основной группе и 371% РНП в группе сравнения), калия (превышало РНП в 1,52 раза в основной группе и в 1,99 - в группе сравнения), фосфора – соответственно в 1,84 и 2,25 раза, железа – только в группе сравнения в 1,44 раза. Оценивая фактическое питание больных СД 2 типа в зависимости от степени ожирения, установлено, чем больше степень ожирения, тем наиболее выражены нарушения химического состава домашних рационов (избыточная калорийность, высокое потребление белка, жира, насыщенных жирных кислот, холестерина, витаминов и минеральных веществ).
При проведении биоимпедансометрии у больных СД 2 типа были выявлены нарушения компонентного состава тела в виде повышения жировой массы тела, подкожно-жировой клетчатки, площади висцерального жира относительно нормальных значений. Отмечена прямая линейная корреляционная зависимость содержания жировой массы тела от ИМТ (r=0,945, р=0,000).
При оценке метаболического статуса у подавляющего большинства пациентов (85%) наблюдалось снижение скорости окисления углеводов на 20–40% и повышение скорости окисления жиров на 5–10%. Корреляционный анализ показал наличие достоверной положительной корреляционной зависимости уровня энерготрат покоя от ИМТ (r=1,0, р=0,009).
При изучении особенностей углеводного обмена у больных СД 2 типа в обеих группах было выявлено повышение уровня препрандиальной и постпран-диальной гликемии. Корреляционный анализ показал наличие достоверной положительной взаимосвязи содержания глюкозы в сыворотке крови с уровнем потребления моносахаридов, а также с длительностью заболевания (r=0,751, r=0,275, p 0,01). При оценке суточного мониторирования глюкозы у больных СД 2 типа достоверных различий между группами отмечено не было.
У большинства пациентов (78%) при поступлении в клинику наблюдалось нарушение липидного обмена. При этом у 17% больных была выявлена гиперли-попротеинемия IIА типа, у 42% пациентов – IIБ типа, а у 20% больных – IV типа. Корреляционный анализ показал наличие достоверной положительной взаимосвязи между содержанием ОХС в сыворотке крови и уровнем его потребления (r=0,639; p 0,01), а также между содержанием ТГ и уровнем глюкозы в сыворотке крови (r=0,211; p=0,021).
При оценке показателей гормонального статуса у больных СД 2 типа достоверных различий между группами отмечено не было. При этом средний уровень инсулина в сыворотке крови в обеих группах был в пределах нормальных значений, а уровень С–пептида у пациентов основной группы превышал референтные значения в среднем на 15,6%, у пациентов группы сравнения – на 25%. Индекс HOMA–IR в обеих группах достоверно не отличался и значительно превышал рекомендуемую норму (4,0±0,5 и 4,8±0,5, соответственно).
При определении ГЦ как фактора риска развития сосудистых осложнений у больных СД 2 типа в 42% случаях наблюдалась умеренная ГГЦ (уровень ГЦ 15-30 мкмоль/л). В основной группе уровень ГЦ сыворотки крови был незначительно выше (в среднем 15,3±1,0 мкмоль/л), чем в группе сравнения (в среднем 14,2±0,6 мкмоль/л). Частота выявления ГГЦ у больных с сосудистыми осложнениями была выше, чем без осложнений. Так, повышение ГЦ у больных с ИБС отмечено в 80% случаев. При корреляционном анализе выявлена достоверная отрицательная взаимосвязь уровня ГЦ сыворотки крови с содержанием витаминов В6, В12, фолата в сыворотке крови (r= - 0,453; r= - 0,623; r= - 0,501, р 0,05), а также положительная взаимосвязь уровня ГЦ с ОХС и ТГ сыворотки крови (r= 0,358; r= 0,255, р 0,05). Клинически значимой взаимосвязи ГЦ с показателями углеводного обмена отмечено не было.
При оценке витаминного статуса наблюдалась оптимальная обеспеченность витамином С больных СД 2 типа. Отмечена достоверная положительная взаимосвязь между содержанием витамина С в сыворотке крови и уровнем его потребления (r= 0,990, р 0,01), а также отрицательная взаимосвязь уровня витамина С с глюкозой, гликированным гемоглобином и инсулином в сыворотке крови (r= -0,763; r= - 0,409; r= - 0,345, р 0,05).
До лечения содержание 25–гидроксивитамина D в сыворотке крови пациентов из группы сравнения было несколько выше, чем в основной группе. При корреляционном анализе наблюдалась достоверная отрицательная взаимосвязь ИМТ с содержанием 25 (ОН) D в сыворотке крови (r=-0,238, р=0,028). Маргинальная обеспеченность витамином D (11-20 нг/мл) была выявлена у 62% пациентов основной группы. У этих же больных до начала диетотерапии содержание кальция в сыворотке крови было ниже оптимального уровня. Корреляционный анализ показал наличие положительной взаимосвязи между содержанием кальция в сыворотке крови и уровнем его потребления (r= 0,443, р 0,01).
До лечения содержание витамина В6 в сыворотке крови пациентов из группы сравнения было достоверно выше, чем в основной группе. При этом в основной группе уровень витамина В6 в сыворотке крови был ниже оптимального у 54% пациентов, а уровень витамина В12 – у 12,5% пациентов. Содержание фолата в сыворотке крови больных СД 2 типа было в пределах нормальных значений.
