The imbalance of fatty acids metabolism under obesity and diabetes mellitus type II in women with insulin resistance

Full Text

И звестно, что нарушение липолитических процессов с образованием жирных кислот (ЖК) играет важную роль в этиологии ожирения и сахарного диабета 2-го типа (СД2) [1]. Ожирение и СД2 часто встречаются вместе, что свидетельствует об общих патогенетических механизмах этих патологий. Оба эти состояния характеризуются резистентностью к инсулину и нарушением промежуточного метаболизма углеводов и липидов в тканях [2]. Известно также, что высокий уровень плазменных свободных жирных кислот (СЖК) при ожирении приводит к развитию диабета, что подтверждается экспериментальными исследованиями, указывающими на нарушение толерантности к глюкозе [3], и наличием стимулирующего воздействия СЖК на секрецию инсулина [4]. Между тем, по мнению ряда авторов, формированию резистентности к инсулину предшествует дефицит в клетках эссенциальных полиненасыщенных жирных кислот (ПННЖК) [5]. Вследствие этого эндогенный недостаток в клетках ПННЖК приводит к изменению жирно-кислотного состава фосфолипидов и физико-химических свойств плазматических мембран, снижению их жидкостности, нарушению функционирования рецепторов к инсулину и транспортных систем поступления в клетку глюкозы [3, 6]. Однако патогенетическая роль ЖК вследствие нарушения их транспорта, связанного с дисфункцией инсулиновых рецепторов, недостаточно изучена. Цель исследования - изучение нарушений состава ЖК в крови у женщин с ожирением и СД2 и связи этих показателей с инсулинсвязывающей активностью клеток. Материал и методы У 30 женщин с СД2, у 20 здоровых (контрольная группа) и 15 женщин с ожирением проводили комплексное исследование липидного и жирно-кислотного состава плазмы крови, процесса перекисного окисления липидов (ПОЛ), состояние системы антиоксидантной защиты (АОЗ), а также чувствительности клеток к инсулину. Длительность диабета у пациенток варьировала от 3 до 5 лет, при этом 10 женщин страдали СД2 менее трех лет, а 20 - более трех лет. К моменту исследования диабетические нарушения у больных СД2 были компенсированы диетой и сахароснижающими препаратами. Таблица 1 Изменение некоторых клинико-метаболических показателей у женщин с инсулинорезистентностью при ожирении и СД2 (M ± SD) Показатель Контроль Ожирение СД2 ОХС, ммоль/л 4,53 ± 0,21 5,80 ± 0,55 5,82 ± 0,29 ТГ, ммоль/л 0,68 ± 0,05 1,71 ± 0,23* 2,93 ± 0,37* ХС ЛПВП, ммоль/л 1,43 ± 0,12 1,19 ± 0,07 1,05 ± 0,08* ХС ЛПНП, ммоль/л 2,76 ± 0,23 3,82 ± 0,44 4,30 ± 0,57* МДА в ЛПНП, нмоль/мл 3,09 ± 0,12 4,83 ± 0,485 5,98 ± 0,58* Гидроперекиси в ЛПНП, ммоль/мл 3,22 ± 0,59 6,11 ± 1,96* 8,41 ± 1,16* Глюкоза/инсулин, усл. ед. 0,54 ± 0,09 4,2 ± 0,3 7,3 ± 0,4* ИМТ, кг/м2 21,89 ± 0,61 26,97 ± 0,84 34,37 ± 1,07 ОТ, см 72,34 ± 1,35 91,05 ± 2,34 97,34 ± 1,87 ОБ, см 98,34 ± 1,53 108,46 ± 1,92 110,38 ± 1,47* ОТ/ОБ, усл. ед. 0,73 ± 0,01 0,84 ± 0,02 0,88 ± 8 Систолическое АД, мм рт. ст. 105 ± 2,0 117,0. ± 4,9* 156,0 ± 3,1* Диастолическое АД, мм рт. ст. 65 ± 2,1 73,1 ± 2,6 87,2 ± 2,3 Пульс в минуту 70 ± 0,63 76,70 ± 1,01* 81,20 ± 0,87 Примечание * - p < 0,05 по сравнению с контрольной группой. Общеклиническое и биохимическое обследование включало расчет индекса массы тела (ИМТ), оценку систолического и диастолического артериального давления (АД), пульса, исследование углеводного и липидного обмена, спектра ЖК, состояние инсулиновых рецепторов и баланс ПОЛ-АОА. У пациентов определяли наличие абдоминальновисцерального ожирения, артериальной гипертензии и инсулинорезистентности/гиперинсулинемии (ИР/ГИ). Для характеристики ИР/ГИ использовали показатели базального инсулина и соотношение глюкоза/инсулин натощак. Уровень базального инсулина более 25 мкед/мл свидетельствовал о гиперинсулинемии. Для выявления ИР рассчитывали индекс Caro - соотношение глюкоза, мг%/инсулин натощак. Показатель глюкоза/инсулин натощак менее 6 усл. ед. свидетельствовал о наличии ИР Значение объема талии (ОТ) более 88 см, свидетельствующее об избыточном накоплении жира в абдоминальной (подкожной и висцеральной) области, выявлено у большинства женщин с ожирением и СД2. Об интенсивности ПОЛ в выделенных плазматических мембранах эритроцитов судили по ранее описанному нами методу [7-9], т.е. по содержанию гидроперекисей и малонового диальдегида (МДА), используя цветную реакцию с тиобарбитуровой кислотой [10]. Инсулинсязывающую активность клеток определяли радиоиммунологическим методом [8, 11, 12]. Содержание общего холестерина (ХС), триглицеридов (ТГ), ХС липопротеинов высокой плотности (ЛПВП) в сыворотке крови определяли на автоанализаторе Airone 200 ферментативным методом с помощью комбинированных диагностических наборов фирмы «Biocon» (Германия). Концентрацию ХС липопротеинов низкой и очень низкой плотности (ЛПНП и ЛПОНП) оценивали по расчетным формулам W. Friedwald (1972) и выражали в молях на 1 л. Коэффициент атерогенности определяли по формуле А.Н. Климова (1999). Материалом для исследования служила венозная кровь, в качестве антикоагулянта использовали ЭДТА. Экстракцию липидов из сыворотки крови проводили по методу J.Folch и соавт. [13], после чего осуществляли метилирование ЖК методом Kenichi Ichihara и Yumeto Fukubayashi [14] с дальнейшим анализом на газожидкостном хроматографе с масс-спектрометрией ULTRA Таблица 2 Изменение некоторыгх показателей антиоксидантной защиты и утилизации глюкозы эритроцитами у различных групп больныех женщин (M ± SD) Группа обследованных АОА,% CuZn-COD, ед/мг HB Каталаза, ед/мг HB Глутатион-пероксида- за, ед/мг/HB Утилизация глюкозы эритроцитов, мкмоль (2 • 109) кл/ч Контрольная 56,7 ± 2,3 1380± 31 622 ± 2,8 48,6 ± 0,6 1,68 ± 0,05 Больные с ожирением 41,7 ± 2,4* 923 ± 29* 510 ± 4,3* 46,0 ± 0,6 0,93 ± 0,04* Больные с СД2 39,9 ± 1,1* 752 ± 23* 490 ± 3,9* 40,3 ± 0,57 0,87 ± 0,03* Примечание. * - p < 0,05 по сравнению с контролем. Таблица 3 Уровень жирныгх кислот в плазме крови у больныгх с ожирением и СД2 по сравнению с их уровнем в контрольной группе (% от суммы жирныех кислот, M ± SD) Семейство ПНЖК Жирные кислоты Контрольная группа Ожирение СД2 ю3-ПННЖК 20:5 (ЭПК) 0,6 ± 0,12 0,45 ± 0,07 0,36 ± 0,03* 22:6 (ДГК) 2,2 ± 0,8 2,18 ± 0,09 1,23 ± 0,23* ю6-ПННЖК 18:2 (линолевая кислота) 14,0 ± 3,5 11,98 ± 0,28* 39,3 ± 4,1* 20:3 (дигомо-у-линоленовая кислота) 0,3 ± 0,05 0,88 ± 0,12 0,7 ± 0,2* 20:4 (арахидоновая кислота) 8,3 ± 1,9 6,14 ± 0,98 5,01 ± 1,1* Ею3- ПННЖК 2,9 ± 0,1 2,73 ± 0,12 1,5 ± 0,4* Ею6- ПННЖК 23,6 ± 3,1 19,5 ± 3,4 48,6 ± 3,2* ю3-ПННЖК/ю6-ПННЖК, ед. 0,097 0,14 0,028 Е НЖК 31,87 ± 3,01 35,00 ± 2,05 38,60 ± 2,20* Е ННЖК 68,13 ± 2,35 65,00 ± 3,21 61,2 ± 2,3* НЖК/ННЖК, ед. 0,46 ± 0,05 0,54 ± 0,01 0,63 ± 0,02* Примечание. *- p < 0,05 по сравнению с контрольной группой, Е - сумма. х10 101 8642- 12,48 13,01 7,72 9,61 А - 4,36 la: 10 12 14 16 18 20 22 24 Время, мин х10 7654321б 9,64 3,90 О О 10 12 14 Время, мин 16 18 20 22 24 х106 20151050- О) о С (О Ч- С qod <М “о ® О О со СО С т- со с о <р ^ОО COO ю СМ см COQTN сми о о СМ о СМ о о 12,48 15,23 * - ° т- ^ ю О ? тт о ° О 6,56 9,61 О .4,34 п г~ 12 14 Время, мин Рис. 1. Хроматограммы жирных кислот в плазме. Здесь и на рис. 2: а - контрольная группа; б - пациенты с ожирением; в - пациенты с СД2. 10 16 18 20 22 24 (p < 0,05). Например, содержание МДА возрастает в мембранах эритроцитов у больных СД2 в 1,8 раза, гидроперекиси - в 1,5 раза, утилизация глюкозы эритроцитами снижается в 1,93 раза, значительно снижается активность ферментов-антиоксидантов, например активность CuZn-COD снижается в 1,83 раза (p < 0,05) (табл. 2). Достоверное снижение инсулинсвязывающей активности и утилизации глюкозы в этих группах свидетельствует также о наличии ИР. Резко выраженная гипергли- Результаты и обсуждение Полученные результаты свидетельствуют о том, что при СД2 происходят более значительные изменения в липидном составе крови по сравнению с группой больных с ожирением: повышение уровня общего ХС, ТГ, ЛПНП и ЛПОНП, кор - релирующее со снижением показателей потребления глюкозы эритроцитами (г = 0,7). При этом снижается уровень ЛПВП. Гипертриглицеридемия сопряжена с повышением содержания ЛПОНП и увеличенным поступлением ЖК, по-видимому, вследствие отсутствия ингибирующего влияния инсулина на продукцию и формирование ЛПОНП. Также отмечалось снижение как базального, так и стимулируемого потребления глюкозы эритроцитами по сравнению с контролем (p<0,05). При ожирении отмечалось увеличение концентрации всех продуктов ПОЛ в плазме крови, которые имели наибольшие значения у больных с СД2 (табл.1). При этом установлено, что определяется взаимосвязь между соотношением глюкоза/инсулин натощак и систолическим АД (г = 0,71; p < 0,05). Отмеченная в табл. 1 дислипидемия сопровождалась активацией свободнорадикальных реакций ПОЛ у больных с ожирением и СД2, что привело к снижению утилизации глюкозы в цитомембранах эритроцитов GC-ITQ 900 (США), снабженном пламенно-ионизационным детектором и капиллярной колонкой (0,25^30 м) с привитой фазой Supercowax 10. Прибор калибровали стандартными смесями метиловых эфиров ЖК фирмы «Sigma» (США). Обсчет и идентификацию пиков проводили с помощью программно-аппаратного комплекса «Anflytica for Windows» с использованием IBM Pentium IV 1800. Определяли концентрации следующих высших ЖК: миристиновой (С14:0), пальмитиновой (С 16:0), стеариновой (С 18:0), паль- митолеиновой (С 16:1), олеиновой (С18:1), линолевой (С18:2ю6), а-линоленовой (С18:3ю3), у-линоленовой (С18:3ю6), ди- гомо-у-линоленовой (С20:3ю6), арахидо- новой (С20:4ю6). Концентрацию глутатионпероксида- зы (ГПО), супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы (КТ) определяли с помощью наборов фирмы "BioVision" (США) на иммуноферментном анализаторе Stat Fax 3200. Уровень общих антиоксидантов исследовали в сыворотке крови больных на биохимическом анализаторе SAPPHIRE 400 с использованием реактивов фирмы RANDOX (США). Статистическую обработку материала осуществляли с помощью компьютерной программы Microsoft Excel. Достоверность различий оценивали по критерию t Стьюдента. При изучении характера взаимоотношений исследуемых параметров использовали коэффициент корреляции. Данное исследование одобрено комитетом по этике РНИМУ им. Н.И. Пирогова. x1 O' 11п 10 9Н 8 7 6 5Н 12,49 ^ ю 9,60 О О 4 3 2 И 0 3,43 3,95 6,00 7-72 10 12 16 18 20 22 24 14 Время, мин х10' 10 8-I б 12,56 15,32 13,94 si ^ ^ JJ2 5 ооо 7,80 10,4311,12 - О 3,45 3,61 5,99 10 12 14 16 18 20 22 24 Время, мин хЮ1 1086 4 2 -| 0 12,54 О 5,93 Q 9,68 О О U 6 8 10 12 14 16 Время, мин Рис. 2. Хроматограммы жирных кислот в эритроцитах 18 20 22 24 кемия, т. е. значительное снижение степени утилизации глюкозы, а также активности ферментов АОЗ при высокой степени пероксидации липидов, отмечается особенно в группе больных СД 2. В пуле насыщенных ЖК (НЖК) максимальное повышение содержания отдельных фракций отмечается также у больных СД2 (рис. 1, 2): миристиновой (С14:0) кислоты - на 76%, пальмитиновой (С16:0) - на 35,8%, стеариновой (С18:0) - на 24,8% по отношению к контрольной группе. Через 2 нед наблюдения изменения во фракционном составе НЖК были иными: уровень миристиновой кислоты повысился на 77%, а пальмитиновой - на 19,4% по отношению к контрольным значениям. Анализ концентрации отдельных ПННЖК показал, что уровень а-линоленовой (С18:3ю3) кислоты при СД2 снижается на 63%, при ожирении, напротив, повышается на 38% (p<0,05). При СД2 по сравнению с контролем повышается суммарное содержание ю6-ПННЖК более чем в 2 раза (табл. 3; см. рис. 1). Возрастание суммарного уровня ю6- ПННЖК, имеющее место при СД2, сопровождается уменьшением коэффициента ю3-ПННЖК/ю6-ПННЖК, что обусловлено низкой концентрацией а-линоленовой кислоты, а также эйкопентаеновой кислоты (ЭПК) и докозагексаеновой кислоты (ДГК) ( 30 и 52% соответственно). При этом соотношение Ею3-ПННЖК/Ею6-ПННЖК снизилось у больных СД2 более чем в 3 раза (p<0,05). Изменения во фракционном составе ЖК у пациентов с ожирением по сравнению с контрольной группой имели такое же направление, как и у больных СД2, но были менее выражены. Отмечались прямые корреляционные взаимосвязи между активностью СОД и а-линоленовой кислотой (r = 0,53; p<0,05), уровнем ДГК и ферментативной активностью ГПО (r = 0,47; p<0,05). Прямая корреляционная связь существовала и между концентрациями МДА и лино- левой кислотой (r = 0,67; p<0,05). Увеличение соотношения ю6-ПНЖК/ю3-ПНЖК в крови больных СД2 сопровождалось повышением активности и интенсивности ПОЛ (p<0,05). Суммарное соотношение ю3/ю6 (p<0,05) снижалось за счет повышения суммарной активности СОД+КТ (r = -0,763; p<0,05; n=19). Приведенные результаты свидетельствуют о том, что у пациентов с СД2 по сравнению с пациентами с ожирением установлены более выраженные нарушения жирно-кислотного состава сыворотки крови за счет группы ЖК омега-3 и омега-6, сохранявшиеся в течение всего периода наблюдения. Также отмечено увеличение коэффициента НЖК/ННЖК. Эти изменения связаны, по-видимому, с тем, что при липолизе в первую очередь мобилизуются ННЖК, которые и окисляются первыми [11, 13]. Можно предположить, что этим объясняется активация процессов ПОЛ у больных при ожирении и СД 2. Таким образом, анализ полученных данных свидетельствует о том, что у больных СД2 и у пациентов с ожирением отмечается повышение показателей ХС, ТГ, ЛПНП, ЛПОНП, а также коэффициента атерогенности (КА) по сравнению с их значениями в контрольной группе. Эти изменения позволяют утверждать, что развитие СД2 у женщин, так же, как и при ожирении, сопровождается дислипидемией атерогенного характера. При этом у больных СД2 имеют место более выраженные изменения количественного состава липидов, в том числе жирно-кислотного состава крови. Ожирение и СД2 сопровождаются модификацией состава свободных и этерифицированных ЖК эритроцитов и плазмы крови, что может привести к изменению функциональной активности мембран, к нарушению инсулинсвязы- вающей активности цитомембран. Нарушение метаболизма ЖК, сопровождающееся нарастанием концентрации свободных радикалов и снижением активности ферментов АОЗ, коррелирует со снижением инсулин- связывающей активности клеток и нарушением процессов утилизации глюкозы. У больных СД2 и у пациентов с ожирением отмечается повышение показателей ХС, ТГ, ЛПНП, ЛПОНП, а также КА по сравнению с контрольной группой. Эти изменения позволяют утверждать, что развитие СД2 у женщин , так же, как и при ожирении, сопровождается дислипидемией атерогенного характера. Ожирение и СД2 сопровождаются модификацией состава свободных и этерифицированных ЖК эритроцитов и плазмы крови, что приводит к изменению функциональной активности мембран и нарушению инсулин- связывающей активности цитомембран. Нарушение метаболизма ЖК коррелирует со снижением инсулинсвязывающей активности эритроцитов и нарушением процессов утилизации глюкозы.

About the authors

Nina P. Mikaelyan

The N.I. Pirogov Russian national research medical university Minzdrav of Russia

Email: ninmik@yandex.ru
MD, PhD, DSc. 117997 Moscow, Russia

Kh. Z Nguien

The N.I. Pirogov Russian national research medical university Minzdrav of Russia

117997 Moscow, Russia

A. A Mikaelyan

The N.I. Pirogov Russian national research medical university Minzdrav of Russia

117997 Moscow, Russia

References

Supplementary files