CC BY
123
Патофизиология сахарного диабета
Инсулинсвязывающая активность клеток крови при сахарном диабете
Н.П. Микаелян, Ю.А. Князев
Российский государственный медицинский университет Ш (ректор - акад. РАМН В.Н. Ярыгин), Москва II
И
звестно, что для максимального биологического эффекта инсулина в большинстве инсулинзависимых тканей достаточно занятости его молекулами не всех, а только 5-10% клеточных рецепторов. При резкой гипоинсулине-мии максимальное биологическое действие инсулина не достигается, так как не оккупировано 10% рецепторов. Это может иметь место при тяжелой форме сахарного диабета (СД) 1 типа. Если же резко снижено количество рецепторов, то увеличивается концентрация гормона.
Главной особенностью СД 2 типа является отсутствие дефицита инсулина (особенно при начальных и легких формах), но снижена чувствительность тканей к инсулину, изменено состояние инсулиновых рецепторов (ИР), что определяет и соответствующие метаболические нарушения. Изучение ИР в тканях-мишенях позволило сформулировать понятие инсулинрезистентности [8, 13] и некоторые ее причины: 1) наличие повышенного количества антагонистов инсулина; 2) дефект в тканях-мишенях по отношению к действию инсулина; 3) аномальный инсулин.
Нарушения состояния ИР наблюдаются и при изменении физиологического статуса организма. Нами отмечалось снижение количества ИР в моно-нуклеарных клетках (МНК) и эритроцитах (Эр) не только у больных СД беременных, но и у здоровых, а у больных СД снижалось также сродство рецепторов к гормону [8, 9]. Установлено также, что с возрастом (40-59 лет) количество ИР на одну жировую клетку снижается, а уровень инсулина в крови не изменяется [1].
В задачи нашего исследования входило изучение инсулинсвязывающей активности (ИСА) клеток крови при разных формах и стадиях компенсации СД.
Объем и методы исследования
Исследовали МНК и Эр периферической крови у 241 больного СД в возрасте от 20 до 47 лет; 94 больных страдали СД 1 типа (1-я группа), 44 были с СД 2 типа (2-я группа); 30 женщинам
в III триместре беременности поставлен диагноз гестационного СД (ГСД) - 3-я группа; 43 женщины в III триместре беременности были с СД 1 типа (4-я группа). Контрольная группа включала 20 пациентов без эндокринной патологии.
У больных с декомпенсированным СД 1 типа (п=36) гликемия колебалась от 10,7 до 19,3 ммоль/л, суточная доза инсулина составляла 49,8+6,23 ЕД (23-79 ЕД). 35 больным впервые поставлен диагноз СД 1 типа. В стадии клинической и клинико-метаболической компенсации обследованы 23 больных СД 1 типа, у которых гликемия была в пределах 5,4=9,7 ммоль/л; суточная доза инсулина составляла 39,2±4,1 ЕД (от 33 до 51 ЕД). Давность заболевания составляла от 3 до 16 лет. У 11 пациентов диабет осложнился микроангиопатиями.
2-я группа состояла из 27 женщин и 17 мужчин в возрасте 2347 лет с впервые диагностированным нелеченным СД 2 типа. У 18 больных имело место ожирение 11-111 степени при наличии гиперинсулинемии, у 10 - ожирение П-Ш степени при нормальной инсулинемии. У 16 больных диагностирован сопутствующий панкреатит; гликемия колебалась в пределах 9-17,4 ммоль/л при нормальной инсулинемии.
В 3-й группе ГСД диагностирован в сроки 20-33 нед беременности; половина беременных страдала ожирением 1-П степени, у 5 беременных с ГСД имел место гестоз.
МНК периферической крови выделяли центрифугированием в градиенте плотности фиколл-верографина [7]. Т-обогащенную фракцию лимфоцитов получали выделением Е-розеткообразую-щих клеток при повторном центрифугировании в градиенте плотности фиколл-верографина; для Е-розеткообразования использовали Эр барана, обработаные нейраминидазой [5].
Рецепторы к инсулину изучали по ИСА МНК, Т-лимфоци-тов и Эр радиоиммунным методом [9]. ИСА рассчитывали по формуле:
ИСА -
А - Б
- 100,
где А - общее связывание (имп/мин/кл); Б - неспецифическое связывание в присутствии немеченого гормона (имп/мин/кл).
Концентрацию инсулина определяли радиоиммунными наборами.
Результаты исследования и их обсуждение
У нелеченных инсулином больных с впервые диагностированным СД 1 типа отмечена гетерогенность изменений ИСА МНК и Эр крови. Из 35 нелеченных больных у 26 ИСА была снижена за счет количества связывающих мест, у 9 - повышена (за счет сродства и количества связывающих мест). Ле-
чение инсулином в течение 2 нед нормализовало связывание |2Ч-инсулина во 2-й группе и не изменяло его в 1-й. У больных с повышенным уровнем ИСА отмечалась более низкая инсулинемия и высокая концентрация малонового диальдегида [3, 4].
Изучение ИСА в МНК больных СД 1 типа, получающих инсулин в состоянии декомпенсации, показало нормальный или- умеренно повышенный уровень связывания инсулина (главным образом за счет количества ИР); достижение компенсации сопровождалось снижением ИСА до значений несколько ниже нормальных (у здоровых лиц).
В табл. 1 представлены величины максимального специфического и неспецифического связывания |2Ч-инсулина, а также параметры инсулинрецепторного взаимодействия, определенные с помощью построения графических зависимостей Скэтчарда (И.о) [14] и Мейтса и Рота (Ке, Кл) [12] для каждого больного.
Снижение ИСА в 1-й группе определяется количеством ИР, а повышение связывания инсулина во 2-й группе - аффинитетом свободных и занятых рецепторов. Для больных 2-й группы характерно и значимое увеличение неспецифического связывания меченого инсулина, что можно предположительно объяснить изменением свойств плазматических мембран, которое может влиять и на сродство ИР.
У больных СД 2 типа нами изучен характер связывания инсулина специфическими рецепторами на Эр, МНК (в том числе и на лимфоцитах). У больных с явным СД 2 типа и у большинства больных с нарушением толерантности к глюкозе снижена чувствительность рецепторов к инсулину. На низком уровне было связывание инсулина (ИСА в МНК составляла 12,6± 1,02 % по сравнению с контролем -21,6± 1,6, р<0,05; в Эр - 11,9+1,8 и 18,9± 1,7 соответственно), количество и сродство рецепторов на МНК и Эр, причем эти характеристики были получены как у больных с ожирением, так и без него.
Нами выявлена прямая корреляция между уровнем рецепторного связывания инсулина и чувствительностью МНК к экзогенному гормону (г=0,89), а также обратная корреляция между указанными процессами и содержанием инсулина в крови (г=-0,77, г=-0,71 соответственно), которое у большинства больных было повышено на 25-26,5% (р<0,05); у некоторых больных с гипергликемией натощак (9,510,3 ммоль/л) резистентность к инсулину и низкий уровень его связывания (19,7%) по сравнению с контролем -26,7% (р<0,05) сочетались с нормальной или даже сниженной инсулинемией, что может быть связано с угнетающим действием длительной гипергликемии на секрецию инсулина. У леченных больных концентрация инсулина в сыворотке крови повышалась, но связывание его рецепторами до конца не нормализовалось. Это свидетельствует о первичности рецепторного дефекта по сравнению с временной недостаточностью секреции инсулина у больных СД 2 типа.
Нарушение инсулинрецепторного взаимодействия, обусловленное уменьшением количества рецепторов к инсулину, выявлено у больных СД 2 типа также на Эр и Т-лимфоцитах. При изучении корреляции характера связывания инсулина рецепторами Эр с интенсивностью метаболизма глюкозы в клетке оказалось, что при этом дозозависимая кривая характеризует нарушение чувствительности к инсулину, поскольку на субмаксимальные дозы гормона утилизация глюкозы была снижена на 23%, а на максимальную дозу повышалась до соответствующей нормы. Это указывает на наличие только рецепторного дефекта. При явном СД 2 типа и наличии ожирения и без ожирения резистентность к инсулину была более выраженной, а кривая доза - ответ демонстрировала недостаточность утилизации глюкозы при всех, включая максимальную, концентрациях инсулина в циркуляции. Это свидетельству-
Таблица 1
Параметры инсулинрецепторного взаимодействия в МНК у больных СД 1 типа, нелеченных инсулином (М±ш)
Группа Сязывание меченого '“¡-инсулина 1?о, нмоль/мг белка Ке, 107 М-1 К(, 107 М-1
максимальное специфическое неспецифическое
% к общему количеству ’“¡-инсулина
1 -я 10,2±1,4 3,4±0,8 0,1 7±0,02 15,8± 1,02 6,7±0,3
<0,001* >0,1* <0,001* <0,1* <0,1*
<0,001** <0,01 ** <0,05** <0,01 ** <0,1 * *
2-я 30,9±1,5 7,5+0,7 0,75±0,17 31,6±4,6 8,3±1,43
<0,001* <0,01* >0,1* <0,001* <0,05*
Контроль 21,6±1,6 3,7±0,7 0,47±0,06 17,6±3,1 4,9±0,84
Примечание: *0 - по сравнению с контролем; **р - сравнение между группами.
ет и о рецепторном, и о пострецепторном наруше- Нами показано, что ИСА клеток крови беремен-ниях (см. рисунок). Выраженность пострецепторно- ных (п=30) по сравнению с нормой (20 женщин)
го дефекта возрастает в прямой зависимости от сте- снижается, как у беременных с СД 1 типа (43 жен-
пени гипергликемии и становится доминирующим щины), так и при ГСД (п=30). Если у здоровых бе-
ременных значения ИСА в целом укладывались в пределы М+т, то параметры ИСА клеток у беременных с ГСД были статистически значимо снижены по сравнению как с группой здоровых беременных, так и страдающих СД 1 типа (р<0,05). Наиболее низкие значения ИСА клеток крови отмечались у женщин с субкомпенсацией СД.
Активность ИР фракции Т-лимфоцитов у здоровых беременных варьировала в пределах 15-32%, что свидетельствует о циркуляции в крови активированных Т-лимфоцитов и является физиологически оправданным. У беременных с СД 1 типа выявляются Т-лимфоциты с высокой ИСА по сравнению с контролем и с низкой ИСА, возможно, обусловленной инсулинрезистентностью при декомпенсации СД или избытком инсулина при компенсации. Низкую ИСА наблюдали у 8 беременных с диабетическими микроангиопатиями независимо от степени компенсации. У беременных с ГСД ИСА Т-клеток была в 2 раза ниже по сравнению с контрольной группой. Сопоставление значений ИСА МНК и Т-лимфоци-тов показало, что у здоровых беременных ИСА Т-фракции ниже, чем МНК не только в целом по группе, но и у всех обследованных. Аналогичная закономерность выявлена лишь при низких значениях ИСА как Т-лимфоцитов, так и МНК у больных СД 1 типа с диабетической микроангиопатией. При ГСД Как известно, ожирение само по себе характери- эти тенденции не прослеживаются, зуется недостаточной чувствительностью перифери- Как видно из табл. 2, уровень связывания инсу-ческих тканей к инсулину и выраженной гиперин- лина Т-клетками был снижен при ГСД и у больных
сулинемией натощак и после нагрузки глюкозой, всех указанных групп и не коррелировал с величи-
Благодаря этому уровень глюкозы в крови у лиц с ной ИРИ (г=0,31, р<0,05) и концентрацией глюкоожирением сохраняется в пределах нормы даже по- зы (г=0,24) в крови, что может свидетельствовать об
еле приема глюкозы 110]. иммунологически активной форме процесса. При
Таблица 2
ИСА клеток крови у беременных, больных СД, в зависимости от компенсации заболевания (М±т)
Показатель Контроль (физиологическое течение беременности) Беременные с СД 1 типа (компенсация и декомпенсация) Беременные с СД 1 типа (декомпенсация) Беременные С ГСД
Специфическое связывание, % на МНК на Т на Эр Глюкоза, ммоль/л ИРИ, мкЕд/мл Г 29,75±2,12 20,1 ±1,6 11,2±0,6 4,8+0,38 9,67±1,0 35,4711,83" 17,78±0,9* 10,8+1,01* 8,1410,67" 8,8710,9“ 21,67+0,9" 24,8±1,07х 9,4±0,6‘ 11,7710,8" 7,1 ±0,3" 25,611,69" 16,611,9" 9,010,4" 7,9610,63"
Примечание: * Достоверные различия по сравнению с контролем.
нарушением.
Рис. Биологическая эффективность инсулина при СД 2 типа.
По оси абсцисс: логарифм концентрации инсулина в крови, пг/мл;
По оси ординат: утилизация глюкозы эритроцитами, мкмоль/ч х 2 • 109 клеток.
1- дозозависимая кривая у здоровых лиц, 2 - у больных с нарушенной толерантностью к глюкозе, 3 - у больных СД без ожирения, 4 - у больных СД с ожирением.
999
9
ГСД и СД 1 типа в стадии компенсации (по сравнению с контролем) достоверно снижена ИСА Т-лим-фоцитов, при декомпенсации она достоверно повышается. Снижение ИСА Т-лимфоцитов свидетельствует о наличии дефекта на рецепторном уровне, что может привести при СД к изменению вообще иммунного ответа [6, 11]. Индивидуальные значения ИСА Т-лимфоцитов у беременных с ГСД во всех случаях были ниже самых низких значений в группе здоровых беременных, особенно у женщин с ожирением.
Полученные данные свидетельствуют о важном значении состояния рецепторов к инсулину в патогенезе СД и частично могут объяснить особенности его течения и эффект терапии.
Выводы
1. Чувствительность к инсулину у больных СД 1 типа снижается по мере нарастания пролонгированной гипергликемии. Инсулинрезистентность и снижение инсулинрецепторной активности вторичны по отношению к дефициту инсулина и являются показателем недостаточной коррекции дисметаболиз-ма.
2. При СД 2 типа имеется сочетание сниженной чувствительности клеток крови к инсулину и инсулиновой недостаточности; последняя является относительной и характеризуется повышенным уровнем ИРИ крови и сниженной инсулинсвязывающей активностью крови.
3. ГСД характеризуется гипергликемией, обусловленной низкой инсулинсвязывающей активностью инсулиновых рецепторов. При ГСД ИСА отличается качественным своеобразием, поэтому диагностическая и прогностическая оценка должна быть иной.
1. Ефим ob A.C., Германюк Я.Л., Генес С.Г. - Сахарный диабет. - Киев,
Здоровье, 1983. 224 с.
2. Жумгалиева Г.Д., Микаелян Н.П., Скрябина Э.Г., Петрухин В.А., Князев Ю.А., Чередеев А.Н. - БЭБ иМ. - 1999. - № 2. - С. 230-233.
3. Микаелян Н.П. - Метаболический статус и инсулинсвязывающая активность клеток крови и печени при экстремальных состояниях (экспериментально-клиническое исследование) Докт. дисс., - 1991. -М.
4. Микаелян Н.П., Князев Ю.А., Максина А.Г., Петрухин В.А. - Пробл. эндокрин. - 1 994, - Т. 40, № 4. - С. 4-7.
5. Павлюк A.C., Крюков Б.В., Петров Р.В. и др. - Оценка субпопуляции Т-лимфоцитов у человека: Т-супрессоры и Т-помощники //Методические рекомендации. - М. - МЗРСФСР. - 1 982. - 82 с.
6. Andersen О. Kuhl С. Diabete Metab. 1 3: 607-61 2, p. 1987.
7. ßoyum A. // Scand.Lab/ Invest. - 1 968. - vol. 21, suppl. 97., p. 77-82.
8. Kahn C.R. - Insulin receptors // The Diabetes Annual. - Amsterdam: Elsevier, 1 985. - p. 446-461.
9. /Casuga M. Karisson F.A., Kahn C.R. // Science.- 1982. - 215, N 4528. - P.l 85-1 87.
1 0. Kolterman O.G. Cray R.S., Griffin I. et all // J. Clin. Investing. - 1980. -65, N6.-P. 1272-1284.
1 1. Kuhl C. Workshop-conference on Gestational Diabetes Mellitus. -1998.-Vol. 21. Suppl. 2,- 1998.
12. Meyts P. De, Roth I. // Biochem and Biophys. Res. Communs. - 1975. -66, N 8. P. 1 1 18-1 126.
1 3. Olefsky I.M., Kolterman O.G. Amer. J. Med. - 1981.-70, N l.-P. 151-168.
1 4. Scatchard L. // Ann N/Y/ Acad/ Sei. - 1 949. - 51, N 6. - P. 660572.
