Инсулиновая резистентность и роль гормонов жировой ткани в развитии сахарного диабета

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ РФ ГУ ЭНДОКРИНОЛОГИЧЕСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР

ИНСУЛИНОВАЯ РЕЗИСТЕНТНОСТЬ И РОЛЬ ГОРМОНОВ ЖИРОВОЙ ТКАНИ В РАЗВИТИИ САХАРНОГО ДИАБЕТА

Пособие для врачей

И.И. Дедов, М.И. Балаболкин, ГГ. Мамаева, Е.М. Клебанова, В.М. Креминская

Москва 2005

Настоящее пособие для врачей посвящено сахарному диабету типа 2, ко­ торый является медико-социальной проблемой. Расходы на сахарный диабет, включая терапию диабета, его сосудистых осложнений, реабилитация являют­ ся тяжким бременем бюджета и социального обеспечения общества. Сахарный диабет способствует ранней инвалидизации и высокой летальности, что обус­ ловлен сосудистыми осложнениями (микро- и макроангиопатии). Из общего количества больных, на долю пациентов, страдающих сахарным диабетом типа 2 приходится 85-90%. В своей практической деятельности врачи всех специальностей постоянно принимают участие в обследовании и лечении больных, страдающими сахарным диабетом и его различными осложнениями. В настоящее время ни у кого не возникает сомнения в том, что в патогенезе сахарного диабета и его осложнений основное значение принадлежит инсулиновой резистентности, которая принимает также участие в патогенезе не только са­ харного диабета, но и атеросклероза, гипертензии, синдрома склерокистозных яичников и некоторых других заболеваний. Жировая ткань организма является эндокринным органом и многие гормоны, секретируемые ею, непосредственно участвуют в развитии и поддержании инсулиновой резистентности. В настоящей работе представлены современные данные литературы и ре­ зультаты собственных исследований о влиянии различных групп препаратов как на течение сахарного диабета, так и на содержание в сыворотке крови не­ которых гормонов жировой ткани и на степень выраженности инсулиновой ре­ зистентности. Пособие предназначено для эндокринологов, диабетологов, участковых, семейных и врачей общей практики. Учреждение разработчик. Эндокринологический научный центр РАМН и кафедра эндокринологии ФППОв ММА им И.М.Сеченова Составители: Академик РАН и РАМН профессор И.И.Дедов, профессор М.И.Балаболкин, доктор медицинских наук Г.Г.Мамаева, кандидаты медицинских наук Е.М.Клебанова и В.М.Креминская

2

ВВЕДЕНИЕ Инсулинорезистентность - снижение биологического ответа к одному или нескольким эффектам действия инсулина. Однако более часто инсулинорезис­ тентность определяют как состояние, которое сопровождается сниженным пог­ лощением глюкозы тканями организма под влиянием инсулина, т.е. это состо­ яние организма, которое сопровождается резистентностью клеток различных органов и тканей к сахароснижающему действию инсулина. На чувствительность тканей к инсулину влияют различные факторы, в том числе возраст, наличие избыточной массы тела и особенно распределение жи­ ровой ткани, состояние артериального давления и наличие гипертензии, нали­ чие дислипидемии, физическое состояние и тренированность организма, куре­ ние, ишемическая болезнь сердца и семейный анамнез по диабету. Общепризнанно, что основная роль в патогенезе сахарного диабета типа 2 принадлежит инсулиновой резистентности и нарушению функции р-клеток. Длительное время не было единой точки зрения относительно преимущест­ венной значимости одного из указанных факторов в механизмах развития диа­ бета. Лишь в последние годы благодаря неопровержимым доказательствам большинство исследователей считает, что инсулинорезистентность имеет пер­ востепенное и основное значение в инициации механизмов, приводящих к раз­ витию диабета и его сосудистых осложнений. Таким образом, инсулинорезистентность это состояние, сопровождающееся снижением чувствительности периферических тканей к биологическому дейс­ твию инсулина и встречающееся не только при сахарном диабете типа 2, но и при других заболеваниях, сопровождающихся нарушениями обмена веществ. В таблице №1 перечислены состояния, сопровождающиеся инсулиновой резистентностью. Таблица 1. Инсулинорезистентность Физиологическая: Эндокринная: пубертат тиротоксикоз беременность гипотироз ночной сон синдром Кушинга диета, богатая жиром акромегалия Метаболическая: феохромоцитома диабет типа 2 Неэндокринная: декомпенсация диабета типа 1 эссенциальная гипертензия диабетический кетоацидоз ХПН, цирроз печени ревматоидный артрит ожирение выраженная недостаточность питания acanthosis nigricans, раковая кахексия гиперурикемия сердечная недостаточность инсулинвызванная гипогликемия миотоническая дистрофия избыточный прием алкоголя травма, ожоги, сепсис, хирургия 3

Инсулинорезистентность встречается более чем в 25% у практически здо­ ровых лиц без ожирения, степень выраженности которой сопоставима с инсулинорезистентностью у больных сахарным диабетом типа 2. Изучая с помощью биостатора распространенность инсулинорезистентности у больных с наруше­ нием толерантности к глюкозе, сахарным диабетом типа 2, с дислипидемией, гиперурикемией и гипертензией, Е. Вогопа и соавт. (1998) показали, что тако­ вая встречается при сахарном диабете типа 2 у 83,9% больных; при нарушен­ ной толерантности к глюкозе - у 65,9%; при гиперхолестеринемии - 53,5%; при гипертриглицеридемии - 84,2%; при снижении липопротеиидов высокой плот­ ности - 88, 1%; при гиперурикемии - 62,8% и при гипертонии - 58%. ПАТОГЕНЕЗ САХАРНОГО ДИАБЕТА ТИПА 2 Эссенциальный сахарный диабет типа 2 является гетерогенным и полигенным заболеванием, в патогенезе которого участвуют несколько генетических и внешнесредовых компонентов. Взаимодействие между собой как генетических, так и внешнесредовых факторов является комплексным и не однонаправленным. Гены, определяющие предрасположенность к сахарному диабету типа 2 оперируют уже на самых ранних (эмбриональных) стадиях развития поджелудочной железы, и вовлечены в процессы секреции инсулина и обмена глюкозы в р-клетке, печени и в других тканях организма. Наследование сахарного диабета типа 2 полигенное и в качестве генов-кандидатов рассматриваются следующие гены: ген инсулина, ген рецептора к глюкагону, ген белка, связывающего свободные жирные кислоты, ген гликогенсинтазы, ген белковой фосфатазы типа 1, ген фратаксина, гены глюкозных транспортеров (ГЛЮТ-2 и ГЛЮТ-4), ген р3-адренорецептора, ген гексокиназы типа II, ген фосфатидилинозитол 3-киназы, гены прогормональной сонвертазы и карбоксипептидазы Е, ген амилина, ген рецептора желудочного ингибиторного полипептида, ген островка-1, ген рецептора глюкагон-подобного пептида типа1, ген RAD, ген рецептора витамина D, ген белка, связывающего витамин D, ген промотора глюкозо-6-фосфатазы, ген промотора фосфоэнолпируваткарбоксилазы и ген инсулинрезистентного сахарного диабета типа 2, локализованный на длинном плече 20-й хромосомы -локус 20q13.1 -13.2. Гены, участвующие в предрасположенности к сахарному диабету типа 2, осуществляют это влияние в кооперации с генами, вовлеченными в патогенез ожирения. Если мутация одних генов четко ассоциируется с сахарным диабе­ том, то мутация других остается как бы «молчащей», не сочетающейся с извес­ тными нам клиническими и биохимическими признаками заболевания. Более того, мутации генов, сочетающиеся с сахарным диабетом типа 2 неодинаково проявляют себя в различных популяциях, что, видимо, связано с пока неизвес­ тными нам факторами, которые реализуют имеющуюся мутацию генов в опре­ деленные нарушения функции отдельных органов и систем, приводя к разви­ тию определенной клинической картины заболевания. Несмотря на гетерогенность сахарного диабета типа 2, главными механизма­ ми в патогенезе заболевания является инсулиновая резистентность и различной степени выраженности недостаточность функции р-клеток. Однако все еще нет 4

единодушного мнения в том, какой из перечисленных факторов (инсупинорезистентность или дефект функциир-клеток) является первичным. Гипергликемия сама по себе может быть причиной как инсулинорезистентности, так и недостаточнос­ ти функции р-клеток. Тем не менее, исследования последних лет, в том числе и популяционные, показывают, что инсулинорезистентность является первичной. Механизмы патогенеза сахарного диабета типа 2 представлены на схеме 1.2. Схема 1. Патогенез сахарного диабета типа 2

5

Причины инсулинорезистентности при сахарном диабете типа 2 гетерогенны. В развитии инсулинорезистентности чётко прослеживается наличие двух ее компонентов: генетического или наследственного и приобретенного. Так, родс­ твенники первой степени родства с нарушенной и даже с нормальной толеран­ тностью к глюкозе имеют выраженную инсулинорезистентность по сравнению с лицами контрольной группы. У монозиготных близнецов, имеющих сахарный диабет типа 2 инсулиновая резистентность также более выражена по сравнению с близнецами без диабета. Приобретенный компонент инсулинорезистентности проявляется уже в период манифестации диабета. В ряде исследований показа­ но, что имеющаяся умеренная инсулинорезистентность у родственников первой степени родства при сохранении нормальной толерантности к глюкозе значи­ тельно усугубляется при нарушении у них углеводного обмена. Аналогичные дан­ ные получены при проведении исследований у монозиготных близнецов. Несмотря на то, что инсулиновая резистентность имеет четкую генетическую предрасположенность, до сих пор не идентифицированы точные генетические нарушения, лежащие в основе ее наличия. Это свидетельствует о полигенном ха­ рактере инсулиновой резистентности. При генетическом обследовании больных, имеющих сахарный диабет, дислипидемию, гипертензию, которые, как известно, являются компонентами синдрома инсулиновой резистентности, было иденти­ фицировано нескольких точечных мутаций в гене рецептора к лептину, в гене суб­ страта инсулинового рецептора -1 (СИР-1) и PPAR-y (G. S. Barsh и соавт, 2000). Механизмы развития инсулиновой резистентности при сахарном диабете типа 2 также гетерогенны. Одной из причин вторичной инсулинорезистентнос­ ти является глюкозотоксичность или глюкозо-вызванная инсулиновая резис­ тентность, т.е. состояние длительной гипергликемии, приводящее к снижению биологического действия инсулина. При сахарном диабете типа 1 инсулиноре­ зистентность развивается как следствие плохого контроля сахарного диабета, а улучшение компенсации углеводного обмена у этих больных сопровождает­ ся выраженным улучшением чувствительности к инсулину, что требует в свою очередь коррекции суточных доз инсулина, применяемых у больных после до­ стижения хорошей компенсации диабета. Инсулинорезистентность у больных сахарным диабетом типа 1 в большей степени проявляется в мышечных тканях, носит обратимый характер и имеет прямую корреляцию с содержанием гликогемоглобина в крови. У больных сахарным диабетом типа 2 инсулинорезис­ тентность обусловлена в большей степени наследственным компонентом, хотя степень ее выраженности также уменьшается при достижении компенсации уг­ леводного обмена, но в значительно меньшей степени по сравнению с тем, что имеет место у больных сахарным диабетом типа 1. Инсулинорезистентность сопровождается снижением инсулин-стимулированного транспорта глюкозы в жировую и мышечную ткани, что было достаточно убедительно показано в исследованиях in vitro (культура фибробластов, преадипоцитов или интактных мышечных клеток). W.T.Garvey и соавт. (1988) первыми показали синергетическое влияние инсулина и глюкозы в механизмах десенситизации глюкозотранспортнои системы в культуре адипоцитов, что позволило им сформулировать новую концепцию развития инсулинорезистентности, что было в последующем подтверждено и другими исследователями. Инкубация 6

мышечных клеток или адипоцитов в среде с высоким содержанием глюкозы (от 10 до 20 ммоль/л), что встречается почти постоянно у больных диабетом, сопровождается прогрессивным снижением глюкозотранспортной системы и развитием инсулиновой резистентности. Это состояние имеет обратимый ха­ рактер и снижение концентрации глюкозы в инкубационной среде приводит к восстановлению транспорта глюкозы в клетку. Следует указать, что снижению транспорта глюкозы в клетку предшествует короткая фаза, сопровождающаяся нарушением внутриклеточного распределения глюкозы, что позволяет пред­ положить об имеющихся нарушениях между высоким уровнем доступной для клеток глюкозы (гипергликемия) и дефективным инсулин-чувствительным ме­ ханизмом распределения глюкозы в клетке. У больных сахарным диабетом типа 2 синтез гликогена в мышцах снижен на 50% по сравнению с практически здоровыми лицами. Синтез гликогена осущест­ вляется под контролем гликогенсинтазы, активность которой, в свою очередь, регулируется киназой Зр- гликогенсинтазы (ген локализуется на хромосоме 19q13.1 -13.2) и киназой Зр-гликогенсинтазы (ген локализуется на 3q13.3-q21.1). Нарушение гена гликогенсинтазы и ее киназ сопровождается инсулиновой ре­ зистентностью. Синтез гликогена в мышцах представлен на схеме 2

Установлено, что синтез гликогена в мышцах больных СДТ2 снижен на 50% по сравнению с контролем

Ген гликогенсинтазы Ген киназы 3-а гликогенсинтазы на 19q13.1-13.2 Ген киназы 3-Р гликогенсинтазы на 3q13.3-q21.1 Схема 2. Синтез гликогена в мыщцах Помимо этого глюкозотоксичность способствует десенситизации р-клеток, что проявляется ухудшением их секреторной активности. Установлено также, что некоторые аминокислоты и, в частности, глютамин значительно влияют на действие инсулина, модулируя поглощение глюкозы. В таких случаях десенситизация глюкозотранспортной системы опосредуется продуктами обмена глюкозаминового шунта. Уже на ранних стадиях этого процесса наблюдается 7

ухудшение транслокации глюкозных транспортеров, главным образом ГЛЮТ-4, в ответ на действие инсулина, а затем и на экспрессию генов глюкозных транс­ портеров, что, в первую очередь, сопровождается снижением количества мРНК ГЛЮТ-4. Считается, что в процессах десенситизации глюкозной транспортной системы, значительную роль играет незначительный путь утилизации глюкозы в клетке, так называемый гексозаминовый шунт. Глютамин и фермент фруктозо-6 фосфат аминотрансфераза необходимы для конверсии фруктозо-6-фосфата в глюкозамин-6-фосфат и для нормального функционирования этого шунта. Изучая состояние транспортной системы, осуществляющей поступление глюкозы в клетку, S. Marshall и соавт. (1992) показали, что для десенситизации глюкозной транспортной системы в клетках жировой ткани, инкубированных при высоких концентрациях глюкозы и инсулина, необходим хотя бы в минимальных количествах обмен глюкозы/фосфатов гексоз, т.е наличия функционирования биосинтеза гексозаминов, для инициации которого необходима конверсия фруктозо-6-фосфата в глюкозамин-6-фосфат при участии фермента глютамин: фруктозо-6-фосфат аминотрансфераза или GFAT. При этом было показано, что инсулин осуществляет пермиссивную роль в глюкозо-вызванной десентизации и этот эффект не зависит от комплексирования инсулина с рецептором. Гексо­ заминовый шунт представлен на схеме 3.

СЖК повышают в митохондриях NADH/NAD+ и ацетилСоА/СоА, что ингибирует ПДГ (пируват дегидрогеназу) с последующим повышением цитрата, который угнетает ФФК (фосфофруктокиназу). Повышение Г-6-Ф ингибирует активность гексокиназы II (ГК), что приводит к повышению внутриклеточной концентрации глюкозы и снижению ее поглощения мышцей Схема 3. Взаимоотношения между уровнем глюкозы, СЖК и инсулиновой резистентностью

Поступившая с помощью глюкозных транспортеров (в основном ГЛЮТ-4) во внутрь клетки глюкоза с участием фермента гексокиназы превращается в глюкозо-6-фосфат, который в свою очередь используется: а) для образования гли­ когена, б) в системе гликолиза (около 95-7%), в) в пентозофосфатном шунте и г) лишь 2-3% - в глюкозаминовом шунте. Таким образом, гексозаминовый шунт 8

функционирует как регулятор десенситизации глкозотранспортной системы в жировых и мышечных клетках, участвуя в механизмах, проявляющихся наруше­ нием действия инсулина на поглошение глюкозы клеткой при состояниях инсулиновой резистентности. При гипергликемии, вследствии повышенной доступ­ ности глюкозы во внутрь клетки, увеличивается включение углеродов глюкозы в фруктозо-6-фосфат или уменьшается вхождение глюкозы в систему гликолиза и образования гликогена. Механизм, с помощью которого гипергликемия сни­ жает скорость поглощения глюкозы в клетку под влиянием инсулина, является гексозаминовым шунтом. Увеличение внутрклеточного количества продуктов гексозаминового шунта (гексозфосфатов) по принципу обратной связи регули­ рует механизмы поглощения глюкозы в клетку, снижая ее поступление, что и наблюдается при инсулинрезистентных состояниях. Свободные жирные кислоты (СЖК) оказывают ингибирующее влияние на окисление глюкозы (цикл Рэндла) и участвуют в поддержании и усилении со­ стояния инсулинорезистентности (схема 4).

Схема 4. Современная гипотеза механизма влияния СЖК на инсулинорезистентность Однако, как показано, исследованиями последних лет, НЭЖК являются не­ обходимыми для нормальной глюкозо-стимулированной секреции инсулина. Эффективное и быстрое снижение НЭЖК в крови у здоровых и больных диа­ бетом снижает базальный уровень секреции инсулина (G. Boden, 1999). Кроме того, снижение уровня НЭЖК в крови у родственников 1 -ой степени родства больных сахарным диабетом типа 2, при длительном приеме аципимокса, со­ провождалось улучшением секреции инсулина поджелудочной железой и инсу­ лин-опосредованного поглощения глюкозы периферическими тканями, тогда 9

как инфузия липидов здоровым добровольцам в течение 48 часов приводит к инсулиновой резистентности, хронической гипергликемии, которая сопровож­ далась гиперинсулинемией. Инсулинотропная активность жирных кислот повы­ шается со степенью их насыщенности (J.D. McGarry, 1999). В эксперименте на модели «ожирелых» диабетических крыс (Zucker diabetic fatty rat) показано, что значительное повышение в плазме крови концентрации НЭЖК и триглицеридов в предиабетический период сочетается с резким уве­ личением содержания триглицеридов в островках поджелудочной железы. Это ингибирующее влияние повышенной концентрации липидов на функцию В-кле­ ток поджелудочной железы названо липотоксичностью. Интересно, что диета с ограничением жиров, назначенная указанным экспериментальным животным в возрасте 6 недель снижает гиперлипидемию, гипертриглицерилемию и на­ копление липидов в островках поджелудочной железы у этих животных, что со­ провождается улучшением функции (3-клеток. Липотоксичность или длительное влияние повышенных концентраций НЭЖК на снижение функции В-клеток опос­ редуется нарушением регуляции индуцируемой NO-синтазы и повышенным образованием N0, а применение различных веществ (лептин или троглитазон), приводящих к снижению содержание триглицеридов в островках поджелудоч­ ной железы, предохраняет повышение уровня N0 в В-клетках, в ответ на IL-ip и последующие явления цитотоксичности. Не исключается, что липотоксичность может опосредоваться и другими механизмами. Установлено, что при повыше­ ние аккумуляции жирных кислот в островках поджелудочной железы приводит к ускорению апоптоза в р-клетках и повышению в них синтеза керамидов (М. Shimabukuro и соавт., 1998). В исследованиях in vivo на модели ожирелых диа­ бетических крыс также показано, что апоптоз принимает участие в развитии недостаточности р-клеток, что проявляется невозможностью коменсировать проявления инсулиновой резистентности (A.Pick и соавт.,1998). Таким образом, перечисленное свидетельствует в пользу того, что нару­ шение липидного обмена и избыточное накопление НЭЖК в островках под­ желудочной железы приводит к снижению их функциональной активности, наблюдаемой при сахарном диабете типа 2. Нарушение пульсирующей сек­ реции инсулина и влияния инсулина на распределение глюкозы в организ­ ме также являются факторами способствующими инсулинорезистентности. Механизмы развития инсулиновой резистентности при нарушении жирового обмена (повышение НЭЖК или СЖК) у больных сахарным диабетом типа 2 ,были представлены на схеме 3. Полученные в последние годы данные позволили внести некоторые кор­ рективы в гипотезу о механизмах, участвующих в развитии инсулиновой резистентности под влиянием повышенного уровня СЖК в крови, что было представлено на схеме 4. Как отмечалось выше, биологическое действие инсулина, т.е. влияние на стимуляцию поглощения глюкозы периферическими тканями, опосредуется через инсулиновые рецепторы (схема 5).

10

Схема 6. Сигнальные пути инсулина

Комплексирование инсулина с рецептором является триггером образова­ ния вторичных мессенджеров и активации ферментных систем, участвующих в реализации биологического действия инсулина, и, в частности, двух основных ферментов: гликогенсинтазы (контроль образования гликогена) и пируватдегидрогеназы (регуляция окисления глюкозы). При сахарном диабете типа 2 отмечается, как снижение количества и аффин­ ности рецепторов к инсулину, так и нарушение инсулино-рецепторного взаимо­ действия, что сопровождается усилением клинических проявлений инсулинорезистентности и восстанавлением этих нарушений почти до нормы при снижении массы тела. Помимо рецепторных имеется значительное число пострецепторных механизмов, участвующих как в генезе инсулинорезистенности, так и в ме­ ханизмах развития диабета. Инициация передачи гормонального сигнала инсу­ лина начинается с фосфорилирования р-субъединицы инсулинового рецептора, которое осуществляется тирозинкиназой. Это фосфорилирование, а затем поддерживающееся аутофосфорилирование рецептора инсулина необходимо для последующих этапов посрецепторного действия инсулина и, в частности, для активирования и транслокации глюкозных транспортеров (ГЛЮТ), наиболее важным из которых является ГЛЮТ-4. Этот глюкозный транспортер находится в постоянной циркуляции между мембраной и внутриклеточным пространством. Полупериод такого цикла составляет 2 часа при базальных условиях и 40 мин в присутствии инсулина. Как показали L.J.Foster и соавт. (2001) при базальном со11

стоянии полный цикл транслокации ГЛ ЮТ-4 к мембране клетки и обратно длится около 6 часов, тогда как в присутствии инсулина этот цикл ускоряется и для его полного осуществления требуется 3 часа. Основная локализация ГЛЮТ-4 на­ ходится внутриклеточно и только 10% от общего количества ГЛЮТ-4 находится на мембранах нестимулированных мышечных клеток. Стимуляция инсулином сопровождается 2-Зх кратным увеличением ГЛЮТ-4 на мембранах клеток. Не­ зависимо от присутствия или отсутствия инсулина ГЛЮТ-4 проходят через рециклирующие или сортирирующие эндосомы. При чем гормон ускоряет время транзита через ГЛЮТ-4 через эти эндосомы, что вносит определенный вклад в общий механизм ускорения рециклирования ГЛЮТ-4 под влиянием стимуляции инсулином. Экспрессия этого транспортера имеет место только в скелетных мышцах, мышцах сердца и жировой ткани. Гликозилирование или уменьшение транслокации ГЛЮТ-4 сопровождается инсулиновой резистентностью. Т.Utriainenetal.( 1998) показали, что инсулинорезистентность у больных сахар­ ным диабетом типа 2 проявляется не во всех тканях организма. Так, в скелетных мышцах всего организма и в мышцах бедра больных сахарным диабетом типа 2 имело место выраженая инсулинорезистентность, определяемая по поглоще­ нию глюкозы (71+6 мкмоль/кг/мин, при норме у здоровых лиц - 96+5 мкмоль/кг/ мин), а в мышцах сердца - инсулинорезистентность соответствовала нормаль­ ным показателям. На схемах 7 и 8 представлена тканевая экспрессия рецептора инсулина, его субъединиц и пострецепторные механизмы действия инсулина..

Схема 7. Компоненты рецептора инсулина и их значимость в действии инсулина

12

Схема 8. Схема механизма пострецепторного действия инсулина Причиной инсулинорезистентности может быть мутация гена инсулиново­ го рецептора. По мнению S.I.Taylor and D.E.Moller (1993) мутации инсулинового рецептора следует подразделять на V классов: 1) мутации, приводящие к сни­ жению скорости биосинтеза рецептора; 2) мутации, ухудшающие внутрикле­ точный транспорт и посттрансляционный процессинг; 3) мутации, приводящие к дефектам связывания инсулина; 4) мутации, сопровождающиеся снижением рецепторой активности тирозинкиназы; 5) мутации ускоряющие деградацию инсулинового рецептора. К I классу мутаций относятся бессмысленные мута­ ции кодона 897, кодона 672 гена рецептора инсулина, сопровождающиеся зна­ чительным снижением уровня мРНК гена инсулинового рецептора. Выявлено более 30 точечных мутаций гена инсулинового рецептора, в том числе отно­ сящихся ко II классу и идентифицированных при различных формах диабета, включая сахарный диабет 2 типа, сопровождающихся инсулиновой резистен­ тностью. Несколько мутантных рецепторов характеризуются дефектами пост­ трансляционной модификации. При этом такая мутация может сопровождать­ ся: а) дефектом транспорта рецептора к клеточной поверхности, б) снижением аффиности рецептора или в) никак не отражаться на функциональной актив­ ности рецептора. Среди описанных мутаций III класса следует отметить две му­ тации инсулинового рецептора, сопровождающиеся снижением способности связывания рецептора с инсулином (снижение аффинности) и мутация, приво­ дящая к повышению аффинности инсулинового рецептора. IV класс мутаций, представляют мутации: а) мутации бета-субъедиицы рецептора, приводящие к снижению инсулин-стимулированной рецепторной тирозинкиназы (делеции экзона 17-22, мутации кодона 1109, мутации юкстамембранного домена, му­ тации при которых резко снижается фосфорилирование IRS-1 или субстрата-1 инсулин рецепторной киназы и др.); б) мутации внеклеточного домена также сопровождающие ингибированием тирозинкиназной активности; в) киназо-де13

фицитные мутации, сопровождающиеся снижением эндоцитоза инсулино-рецепторного комплекса и нарушением обратной регуляции-»с!о\л/п - regulation»; г) киназо-дефицитные мутации, приводящие к инсулиновой резистентности. И, наконец, мутации глютамина 460 (GLU460) относят к мутациям V класса, кото­ рые сопровождаются ускорением деградации инсулинового рецептора. За последние годы получены дополнительные экспериментальные данные, позволяющие уточнить сложные механизмы инсулинорезистентности. Компо­ ненты рецептора инсулина или субстраты инсулинового рецептора (СИР) учас­ твуют в пострецепторных механизмах действия инсулина. Y Terauchi et al.(1997) получили мышей с экспериментальной моделью сахарного диабета типа 2, у ко­ торой отсутствует ген СИР-1 ,что сопровождается инсулинрезистентностью, и ген глюкокиназы, что проявляется снижением секреции инсулина. Такой двойной де­ фект приводит к развитию сахарного диабета, который характеризуется базальной гиперинсулинемией и снижением секреции инсулина в ответ на нагрузку глю­ козой. У животных с таким генотипом СИР-1-/- отмечается гиперплазия р-клеток и признаки дифференцировки неэндокринных клеток в (3-клетки. Эти изменения, по мнению, авторов отражают компенсаторную гиперинсулинемию, вызванную инсулиновой резистентностью, что в какой-то мере отражает имеющее место при сахарном диабете 2 типа у человека взаимоотношения между инсулиновой резистентностью и гиперинсулинемией. Интерпретируя эти результаты исследо­ ваний, A.B.Jenkins et L.H. Storlien, 1997) считают, что нарушение функции СИР-1 у животных приводит к блокаде трансдукции биологического сигнала инсулина, что в свою очередь является причиной гиперинсулинемии и гиперплазии р-клеток. Несомненно, что в ближайщее время при исследованиях на этой эксперимен­ тальной модели животных будут получены дополнительные данные по патогенезу инсулинорезистентности и ее роли в развитии сахарного диабета типа 2. Как ус­ тановлено, субстраты рецептора инсулина (СИР или IRS) экспрессируются не во всех тканях, чем и объясняется избирательность действия инсулина (рис.8 и 9). Как известно, сахароснижающее действие инсулина обусловлено активи­ рованием процесса синтеза гликогена в печени и скелетных мышцах. Мышеч­ ная гликогенсинтаза является ключевым ферментом неокислительного обмена глюкозы. Нарушение активности фермента сопровождается снижением био­ логической активности инсулина и инсулиновой резистентностью. Множест­ венные дефекты в активности гликогенсинтазы приводят к снижению синтеза гликогена, что имеет место у больных сахарным диабетом типа 2. Причиной ин­ сулинорезистентности, помимо, мутации гена рецептора к инсулину являются выявляемые также мутации гена гексокиназы 2 типа, гена СИР-1, гена глико­ генсинтазы и гена регуляторной субъединицы 1 типа. Активация синтеза гликогена в скелетной мышце в ответ на инсулин является результатом ингибирования активности киназы - 3 гликогенсинтазы и одновре­ менным активированием протеинфоасфатазы - 1, в результате чего изменяется соотношение между неактивным фосфорилированным состоянием гликогенсин­ тазы и активным дефосфорилированным состоянием. Киназа-3 гликогенсинтазы является важным регулятором синтеза гликогена в скелетной мышце, которая у человека, как и некоторых млекопитающих представлена двумя различными изоформами этого белка: киназа-За и киназа-р гликогенсинтазы. Установлено, что ген 14

киназы-За гликогенсинтазы локализуется на хромосоме 19q13.1-q13.2, а ген киназы-Зр гликогенсинтазы на хромосоме 3q 13.3-q21 и естественно мутация генов, контролирующих синтез киназы-3 будет сопровождаться инсулиновой резистен­ тностью, гиперинсулинемией и нарушением синтеза гликогена (см. рис.2). Сигнальная система инсулина представлена на схеме 9.

Схема 9. Сигнальная система инсулина

Субстраты инсулинового рецептора (СИР) вовлечены в пострецепторные сигнальные пути биологического действия (схема 10).

* или активация пренил трансфераз

Схема 10. Пострецепторные механизмы действия инсулина

15

Инсулинорезистентность и связанная с ней компенсаторная гиперинсулинемия у больных сахарным диабетом типа 2 может быть обусловлена сниже­ нием активности киназы За или Зр гликогенсинтазы, а также непосредственно гликогенсинтазы или протеинфосфатазы 1 типа. Скорость образования глюкозы печенью является основным фактором, под­ держивающим гомеостаз глюкозы в организме. Этот процесс поддерживается содержанием инсулина и глюкагона в крови, поступающей в печень. Глюкагон повышает распад гликогена и стимулирует процессы неоглюкогенеза, тогда как инсулин ингибирует как гликогенолиз, так и глкжонеогенез. Содержание инсу­ лина в синусоидах печени определяет скорость образования глюкозы. Помимо прямого влияния на скорость продукции глюкозы печенью, инсулин оказывает и опосредованное действие. На уровне а-клеток островка поджелудочной же­ лезы, инсулин, как известно, ингибирует секрецию глюкагона, а последний, в свою очередь, изменяет гликогенолиз в печени. В жировой ткани, инсулин уг­ нетает липолиз и соответственно концентрацию глицерина и НЭЖК в крови, поступающей в печень, что также приводит к снижению глюконеогенеза. Все рассмотренное необходимо учитывать, при рассмотрении роли печени в под­ держании гликемии при сахарном диабете типа 2. До последнего времени практически всеми диабетологами считалось, что постабсорбционная гипергликемия у больных сахарным диабетом типа 2 явля­ ется следствием снижения утилизации глюкозы в печени и повышением ско­ рости эндогенного образования глюкозы, что рассматривалось как результат ускоренного глюконеогенеза, повышенного поступления в печень субстратов, необходимых для этого процесса. Это предположение базировалось на экспе­ риментальных, косвенных данных, которые не подвергались ревизии в течение десятков лет. Внедрение в клиническую практику новых методов исследова­ ния позволило непосредственно изучить скорость окисления жирных кислот в печени, которые являются донаторами субстратов, необходимых для процес­ са глюконеогенеза. F. Diraison et al. (1998) изучали скорость глюконеогенеза у больных сахарным диабетом 2 типа и практически здоровых лиц, используя неинвазивный метод с применением в постабсорбционном периоде инфузии [6.6-2Н2] глюкозы (в течение 150 мин) и [3-13С] лактата (в течение 6 час). Ак­ тивность и соотношение ферментов, участвующих в процессе глюконеогенеза, пируваткарбоксилазы и пируватдегидрогеназы у больных сахарным диабетом 2 типа и контрольных (здоровых) лиц практически не отличались в обеих груп­ пах (12,1+2,6 против 11,2+1,4). Окисление жирных кислот в печени больных са­ харным диабетом 2 типа также не было повышенным (1,8+0,4 против 1,6+0,1 мкмоль/кг/мин). Исследования показали, что у больных сахарным диабетом 2 типа, несмотря на повышение скорости обмена лактата и умеренное повыше­ ние скорости обмена глюкозы, абсолютная скорость глюкогенеза, как и окисле­ ния жирных кислот при этом не увеличена. У подавляющего количества больных сахарным диабетом типа 2 имеется ожирение различной степени выраженности, наличие которого является одним из факторов, участвующих в патогенезе заболевания. Показателями избыточ­ 2 ной массы тела служат индекс массы тела (кг/м ), который в норме у мужчин равен 20-25, а у женщин - 19-24. Вторым критерием ожирения является индекс 16

отношение окружности талия/бедра, которое в норме у мужчин составляет 0,81,0, а у женщин - 0,7-0,85. На долю жировой ткани в организме женщины при­ ходится 20-30% массы тела, а - мужчины - 10-20%. Жировая ткань является основным «хранилищем» запасов энергии в орга­ низме. Из всей энергии, поступающей в организм с пищей, около 75% расхо­ дуется на поддержание основного обмена, 10-15% в процессе работы и другой физической активности и 10-15% - на поддержание постоянной температуры тела, т.е. термогенез. Помимо избыточного количества жировой ткани риском для развития диабета является ее распределение, т.е. тип ожирения. Преиму­ щественное отложение жировой ткани в большом сальнике и ретроперитонеальном пространстве характерно для «абдоминального» или «андроидного» типа ожирения, при котором фигура приобретает форму яблока. Преимущест­ венное отложение жировой ткани в нижней части туловища и бедер характерно для женского типа ожирения, при котором фигура приобретает форму груши. Абдоминальный тип ожирения сочетается с сахарным диабетом типа 2 в соче­ тании с дислипидемией, сердечно-сосудистыми нарушениями, гипертензией. При абдоминальном типе ожирения у женщин выявляется повышенное содер­ жание в сыворотке крови андрогенов и кортизола, при снижении глобулина, связывающего половые гормоны. Такой тип ожирения усиливается такими вредными привычками, как курение и потребление алкоголя. Абдоминальный тип ожирения чаще сочетается с сахарным диабетом типа 2. Во-первых, в абдо­ минальных жировых депо скорость липолиза значительно выше, чем в подкож­ но-жировой клетчатке и свободные жирные кислоты, высвобождаемые в пери­ од липолиза, о системе воротной вены непосредственно поступают в печень, приводя к повышению синтеза липопротеинов и их чрезмерному поступлению в эндотелиальные и мышечные клетки. Жировая ткань не только является своеобразным «складом» или «хранили­ щем» триглицеридов, которые используются организмом как источник энергии, но и местом секреции большого количества пептидом, многие из которых явля­ ются гормонами, участвующими в поддержании энергетического гомеостаза, включая обмен углеводов, модулируя тканевую чувствительность к инсулину. К основным гормонам жировой ткани непосредственно или опосредованно влияющим на обмен веществ относятся лептин, адипонектин, а-фактор некро­ за опухолей, резистин, белок, стимулирующий ацетилирование и др., что пред­ ставлено на схеме 11.

17

Схема 1 1 . Влияние гормонов жировой ткани на чувствительность к инсулину

Лептин - белок с мол.м. 16kDa, секретируется в основном в жировой ткане, хотя небольшое его количество образуется также в мышцах и плаценте. В системном кровообращении находится в «свободной» и «связанной» с белками плазмы форме, клиренс которого происходит в основном в почках. При голо­ дании его секреции уменьшается, а при переедании и ожирении - увеличива­ ется. Физиологическая функция лептина заключается, вероятнее всего, в пре­ дупреждении развития ожирения в условиях избыточного поступления пищи в организм. Снижение секреции лептина при голодании является своего рода сигналом для повышения поглощения энергии. При избыточном поступлении пищи в организм повышается с одной стороны термогенез, путем активиро­ вания образования энергии в буром жире, посредством индукции экспрессии генов, ответственных за синтез так называемых митохондриальных разобщаю­ щих белков 1, 2 и 3 типа, которые регулируют термогенез в организме. Бурая жировая ткань в организме является тканью, которой принадлежит ос­ новная роль в термогенезе. Она не является «хранилищем» энергии, как белая жировая клетчатка,а представляет собой ткань, где происходит сгорание жира, т.е. превращение энергии в тепло, что обусловлено разобщением окисления АДФ в АТФ. Скоростью термогенеза поддерживается постоянство температуры тела, которое необходимо для поддержания метаболических процессов в орга­ низме на определенном (нормальном уровне), т.е. он участвует в поддержании баланса энергии в организме. В этом смысле бурый жир играет важную роль в контроле массы тела и ожирения. Ключевая роль в поддержании и регули­ ровании скорости термогенеза в буром жире принадлежит митохондриальным разобщающим белкам 1, 2 и 3 типа. 18

Экспрессия генов митохондриальных разобщительных белков регулируется различными механизмами, принимающими участие в контроле образования и расходования энергии в организме: симпатическая нервная система и ее ЬЗ-адренорецепторы, тироидные гормоны, транс-ретиноиевая кислота и др.)- Между экспрессией генов митохондриальных разобщительных белков и лептина име­ ются обратные взаимоотношения (например, транс-ретиноевая кислота поло­ жительно регулирует экспрессию митохондриального разобщительного белка1 типа и отрицательно - экспрессию лептина), что подтверждает их важную роль в поддержании энергетического гомеостаза. Таким образом, адаптационная роль лептина заключается в снижении приема пищи и увеличении образования тепла через активирование термогенеза в бурой жировой ткани, не исключает­ ся и в других местах. Механизмы активирования термогенеза включают в пер­ вую очередь индукцию экспрессии генов, ответственных за разобщение окис­ лительного фосфорилирования (митохондриальные разобщительные белки 1, 2 и 3 типа). Лептин также принимает участие в регуляции аппетита. При голода­ нии снижение лептина и инсулина стумулирует экспрессию гена NPX который совместно с кортиколиберином, гонадолиберином, тиролиберином, не исклю­ чено и соматолиберином, осуществляет адаптацию организме в этих условиях. Тем не менее, в вопросах регуляции аппетипа и связанного с ним приема пищи остается много невыясненных моментов. Недавно показано, что нарушение ре­ цептора гена меланокортина -4 (МС-4) у мышей вызывает диабет взрослого типа, гиперинсулинемию и гипергликемию, т.е. развитие фенотипического син­ дрома, характерного для сахарного диабета типа 2 у человека. При снижении уровня лептина в крови ниже порогового уровня сопровож­ дается повышением аппетита, а изменение секреции гипофизарных гормонов характеризуется теми же параметрами, как это имеет место при голодании. Гиполептинемия увеличивает чувство голода и угнетает функцию репродуктив­ ной системы. Гиперлептинемия, наблюдаемая при ожирении, не сопровожается значительными изменениями состояния здоровья и является своеобразным сигналом снижения маасы жира и наличием глодания. Переход лептина в ЦНС опосредуется рецепторами гемато-энцефалического барьера. В течение дня концентрация лептина в плазме крови флюктуирует в соответствии с приемом пищи, ее количеством и наличием количества жира в организме. В течение ночи в постабсорбционный период концентрация леп­ тина в плазме повышается пропорционально количеству жировой ткани в ор­ ганизме. В аркуатном ядре гипоталамуса идентифицировано два типа клеток, один из которых ответственен за образование нейропептида Y (NFY) и agoutiподобного белка, которые являются пептидами, стимулирующими прием пищи. Лептин снижает экспрессию генов указанных белков. Комплексирование с ре­ цептора лептина, локализованными на клетках второго типа аркуатного ядра гипоталамуса, вызывает повышение экспрессии кокаин- и амфетамин-подоб­ ных транскрипт и а-меланоцитостимулирующего гормона, которые в свою оче­ редь являются белками, ингибирующими прием пищи. У человека врожденная недостаточность лептина сопровождается ожирени­ ем, гиперфагией и гипогонадотропным гипогонадизмом. Применение экзоген­ ного лептина сопровождается значительным снижением аппетита, избыточной 19

массы тела и инициирует развитие пубертата, а возможность предупреждения снижения концентрации лептина в плазме крови и снижения массы тела в таком случае, способствует сохранению функции щитовидной железы и скорости ис­ пользования энергии в организме (F. Salomon и соавт.,1989; S. В. Heymsfield и соавт., 1999; М. Rosenbaum исоавт., 2002). Терапия рекомбинантным лептином больных ожирением без недостаточности секреции лептина приводит лишь к умеренному снижению массы тела. Заместительная терапия лептином предох­ раняет изменение соотношения ЛГ/тестостерон в плазме крови натощак. Од­ нако при этом лептин не предупреждает изменений в уровне циркулирующих ТЗ и гТЗ, пульсирующей секреции СТГ и кортизола (J. L. Chan и соавт., 2003). Предположение о том, что недостаточность секреции лептина у человека со­ провождается ожирением, не находит клинического подтверждения. Уровень лептина в сыворотке крови повышается с увеличением ожирения и массы тела, тогда как доказанная недостаточность секреции лептина встречается крайне редко. Эти данные позволяют считать, что при ожирении вероятнее всего име­ ет место резистентность к лептину на уровне транспорта в ЦНС или на пострецепторном уровне. Видимо и это, кажущееся правильным предположение, тре­ бует проведения дополнительных исследований, так как показано, что уровень лептина в плазме крови достаточно четко коррелирует с количеством жировой ткани в организме (М. D. Jensen и соавт., 1999). У больных с липоатрофиями, у которых содержание лептина в сыворотке крови снижено, терапия лептином сопровождается снижением количества принимаемой пищи и улучшением по­ казателей метаболизма (Е. A. Oral и соавт., 2003). Жировая ткань является местом образования еще одного гормона - адипонектина, который представляет собой полипетид с мол. м. 30kDa, содержа­ щий 244 аминокислотных остатков, структурно имеющий сходство с молеку­ лой коллагена и а-ФНО и циркулирующий в периферическом кровообращении в 8 различных изоформах. Его концентрация в крови, подобно лептину, имеет обратные корреляции с массой жировой ткани и степенью выраженности инсулиновой резистентности. Снижение уровня адипонетина в сыворотке крови наблюдается при сахарном диабете типа 2 и ИБС. Эти наблюдения послужили основанием к предположению, что адипонектин повышает чувствительность тканей к инсулину и обладает кардиопротективнымиэффектами (J. J. Diez и Р. Iglesias, 2003). Адипонектин оказывает биологический эффект посредством комплексирования с рецепторами двух типов (Т. Yamauchi и соавт., 2003), акти­ вирование которых сопровождается снижением массы тела без уменьшения приема пищи, увеличением окисления жирных кислот в скелетных мышцах и печени, а также снижением их уровня в сыворотке крови. Наряду с указанным наблюдается уменьшение содержания глюкозы в крови без увеличения секре­ ции инсулина, а также снижения содержания триглицеридов в мышцах и пече­ ни, что является свидетельстом повышения чувствительности тканей к инсу­ лину и снижением инсулиновой резистентности. Наблюдаемое под влиянием адипонектина уменьшение экспрессии адгезивных молекул эндотелиальными клетками сосудов и скорости образования количества цитокинов макро­ фагами позволяет считать, что адипонектин относится к антиатеротогенным эндогенным соединениям. 20

Сенситайзеры инсулина (актос и авандиа), применяемые в настоящее вре­ мя для лечения сахарного диабета типа 2, повышают содержание адипонектина в сыворотке крови больных, что имеет благоприятное влияние на течение диа­ бетических ангиопатий. Установлено, что повышение инсулиновой резистентости, наблюдаемое при применении глюкокортикоидов, р-адренергических агонистов и а-ФНО, является следствием ингибирующего их влияния на обра­ зование адипонектина. Гормоном жировой ткани, участвующим в патогенезе инсулиновой резис­ тентности является резистин, который является пептидом, состоящим из 114 аминокислотных остатков. Тиазолидиндионы снижают экспрессию гена резис­ тина, чем и объясняется эффект препаратов указанной группы на уменьшение степени выраженности инсулиновой резистентности (С. М. Steppan и соавт., 2001). Изучение биологического действия резистина, секретируемого адипоцитами и эндокринными клетками желудочно-кишечного тракта показало, что резистин индуцирует печеночную, но не периферическую резистентность к ин­ сулину у крыс и, таким образом, ответственен за повышение скорости образо­ вания глюкозы печенью (М. W. Rajala и соавт., 2003). Два цитокина (а-ФНО и Ил-6), образующиеся в жировой ткани также могут влиять на чувствительность периферических тканей к инсулину. Исследования, посвященные изучению роли провоспалительных цитокинов (а-ФНО и Ил-6, a также С-реактивного белка) позволили высказать предположение об опреде­ ленной роли воспаления в патогенезе инсулиновой резистентности. Считается, что хроническое субклиническое воспаление является частью синдрома инсу­ линовой резистентности, а указанные цитокины - предикторами сосудистых осложнений диабета (A. Festa и соавт., 2000). а-ФНО имеет мол. м. 17kDa и по­ вышение его содержания в сыворотке крови сочетается с наличием ожирения, инсулиновой резистентностью, увеличением концентрации С-реактивного бел­ ка и Ил-6, а также ускорением апоптоза (S. W. Coppack, 2001). Что касается интерлейкина -6 (Ил-6), то уровень экспрессии гена Ил-6 в жировой ткани имеет прямую корреляцию как со степенью активирования поглощения глюкозы, так и со степенью выраженности инсулиновой резистентности, что подтверждается исследованиями in vivo и in vitro (J. P. Bastard и соавт., 2002). Внутривенное вве­ дение Ил-6 у человека сопровождается повышением уровня СЖК и глицерола в сыворотке крови, что является следствием его влияния на липолиз жировой тка­ ни (van Hall и соавт.,2003). Интересным является то, что в жировой ткани помимо образования интерлейкин-6, который является провоспалительным цитокином, секретируется и другой цитокин-рецепторный антагонист интерлейкин-1, обла­ дающий антивоспалительным эффектом (С. Е. Juge-Aubry и соавт., 2003). Следует отметить, что жировая ткань является местом секреции и других био­ логически активных веществ, к которым относятся белок стимулирующий ацетилирование (БСА) и ингибитор 1 типа активатора плазминогена (РАМ). Биологи­ ческая значимость PAI-1 в патогенезе сосудистых осложнений при диабете была рассмотрена выше. Что касается БСА, то он представляет собою комплекс, состо­ ящий из компонентов альтернативного пути образования факторов комлемента. Считается, что белок, стимулирующий ацетилирование образуется в результате взаимодействия нескольких факторов комплемента, таких как фактор СЗ, фактор 21

В и фактор D (адипсин или БСА). Роль и биологическое значение БСА интенсив­ но изучаются. Показано, что липопротеины и, в частности, уровень хиломикронов вызывают увеличение высвобождения БСА. У человека, содержание БСА в сыво­ ротке крови имеет обратную корреляционную зависимость с распределение глю­ козы в организме в условиях эугликемической клэмп методики (P. J. Havel, 2002), что может указывать на его участие в чувствительности тканей к инсулину. В последнее время идентифицирован еще один гормон жировой - висфатин, ген которого экспрессируется в висцеральном жире и способствует его дальнейшему накоплению. Не исключается, что висфатин оказывает свое био­ логическое действие, не только через специфические рецепторы, но и через инсулиновые рецепторы. МРНК висфатина определяется в моноядерных клет­ ках крови у больных сахарным диабетом типа 2 и ее количество в несколько раз выше у больных сахарным диабетом типа 2 по сравнению с больными диабетом с дефицитом веса или практически здоровыми лицами. Уровень висфатина в циркулирующих клетках крови имеет прямую корреляцию с ИМТ, окружностью талии и индексом инсулиновой резистентности. Считается, что висфатин учас­ твует в патогенезе сосудистых осложнений диабета и атерогенез. Учитывая роль инсулиновой резистентности в патогенезе сахарного диабе­ та типа 2 становится понятным, что применяемые для лечения сахарного диа­ бета типа 2 препараты должны обладать не только влиянием на повышение сек­ реции инсулина р-клетками островков поджелудочной железы (секретогенное действие), но способствовать снижению степени выраженности инсулиновой резистентности. В течение последних лет нами проводились исследования, направленные на изучение механизма сахароснижающего действия различных групп препаратов, применяемых для лечения сахарного диабета. Изучались различные секретогены, в том числе и глимепирид или амарил. Глимепирид (амарил; фирма «Санофи-Авентис») является сульфонилмочевинным препаратом 3-й генерации. Амарил применяется в нашей стране с 1998г. Сахароснижающее действие амарила несколько выше, чем глибенкламида. Это различие в сахароснижающем действии препарата, как показали ис­ следования, связано с несколькими особенностями фармакокинетики и фармакодинамики препарата. После приема во внутрь амарил быстро и полностью всасывается в желудочно-кишечном тракте, обладает 100% биодоступностью; максимальная концентрация препарата в крови наблюдается через 2,5 часа. В крови препарат почти полностью (свободная фракция составляет около 1%) связывается альбуминами. Период полураспада в сыворотке крови составля­ ет 5 - 8 ч, который практически одинаков как у больных в возрасте до 65 лет, так и у больных более пожилого возраста. Амарил метаболизируется в печени, трансформируясь в 2 метаболита (призводное циклогексилгидроксиметила и производное карбоксила), один из которых (производное циклогексилгидрок­ симетила) обладает биологической активностью. В процессе дальнейшего об­ мена это соединение конвертируется в неактивное - производное карбоксила. Около 40-45% препарата в виде метаболитов выводится из организма почками, остальная часть - через желудочно-кишечный тракт. Сахароснижающий эффект амарила является следствием его центрально­ го и периферического действия. Как и другие препараты сульфонилмочевины 22

амарил комплексируется с рецептором сульфомочевины, локализованным на плазматической мембране р-клетки, что приводит к повышению АТФ и к закры­ тию АТФ-зависимых калиевых каналов. Изменение уровня цитозольного калия приводит к деполяризации мембраны, открытию вольтажзависимых кальци­ евых каналов и способствует поступлению кальция во внутрь клетки, что сти­ мулирует процессы секреции инсулина (эмиоцитоз). Повышение содержания цитозольного кальция, помимо стимуляции секреции инсулина, активирует кальцийзависимые калиевые каналы, вызывая их открытие с последующим вы­ ходом калия из клетки, обуславливает реполяризацию мембраныи закрытие кальциевых каналов, т. е. приводят р-клетку в исходное положение для повторе­ ния подобного цикла секреции инсулина. Исследования показали, что в меха­ низме стимуляции секреции инсулина амарилом имеются некоторые отличия от влияния на эти процесса глибенкламида. Амарил комплексируется с субъ­ единицей рецептора сульфонидмочевины с мол.м. 65kDa, тогда как глибенкламид - с субъединицей рецептора с мол.м. 140kDa. (W. Kramer и соав.,1994). Кроме того, амарил связывается с рецептором к сульфонилмочевины в 2,5-3 раза быстрее и диссоциирует из связи с белком в 8-9 раз быстрее, чем глибенкламид (G. Miiller и соавт., 1994). Таким образом, сродство у амарила к рецептору сульфонилмочевины в 2-3 раза ниже, чем у глибенкламида. Амарил, помимо центрального влияния, имеет выраженное периферичес­ кое действие, и это отличает его от других препаратов сульфонилмочевины. Изучение соотношения уровня инсулина и глюкозы в крови при использовании различных ПСМ (глибенкламид, глипизид, гликлазид и амарил) показало, что это соотношение (увеличение инсулина в плазме/снижение глюкозы в крови) составило для амарила 0,03; для гликлазида - 0,07; для глипизида - 0,11 и для глибенкламида - 0,16 (G. Miiller и соат., 1995). Наименьшее стимулирующее влияние амарила на секрецию инсулина обеспечивает меньший риск развития гипогликемии. Кроме того, более выраженное его сахароснижающее действие свидетельствует о том, что амарил обладает наибольшим, чем другие ПСМ, пе­ риферическим влиянием. Периферическое действие инсулина обусловлено ак­ тивированием транслокации ГЛЮТ-4 и увеличением синтеза жира и гликогена в жировой и мышечной тканях соответственно Амарил, как установили авторы, увеличивал в плазматической мембране адипоцитов количество ГЛЮТ-4 в 3-3,5 раза, а инсулин - в 7-8 раз. Кроме того, амарил вызывает дефосфорилирование ГЛЮТ-4, что является облигатным условием стимуляции ключевых ферментов липогенеза (глицерин-3-фосфат ацилтрансфераза) и гликогенеза (гликогенсинтаза). Амарил, как и глибенкламид повышает коэффициент активности гликогенсинтазы до 45-50% от максимального эффекта инсулина. Одновременно активность глицерин-3-фосфатацилтрансферазы увеличивается до 35-40% от максимального влияния инсулина. Амарил угнетает активность протеинкиназы А и липолиз посредством активизации цАМФ-специфической фосфодиэстеразы и гликозилфосфатидилинозитол-специфической фосфолипазы С с последую­ щим уменьшением содержания цАМФ в цитозоле. У амарила этот эффект выра­ жен больше, чем у глибенкламида. Под влиянием амарила снижается скорость образования глюкозы печенью, что опосредуется повышением содержания фруктозо-2,6-бисфосфата. Таким образом, амарил и глибенкламид оказывают 23

периферическое действие через процессы дефосфорилирования и активирова­ ния ключевых ферментов транспорта и метаболизма глюкозы, происходящие с помощью гликозилфосфатидилинозитолспецифической фосфолипазы С. Амарил обладает более низкой, чем другие ПСМ, глюкагонотропной активностью. В исследованиях на собаках показано, что при внутривенном введении гли­ бенкламид в дозе 0,15 мг/кг, глипизид в дозе 1,5 мг/кг вызывали немедленное повышение артериального давления, тогда как введение амарила в дозе 0,45 мг/кг не вызывало никаких изменений артериального давления (D. W. Landry et al., 1992). При таких же экспериментальных исследованиях инфузия одинаковых по сахароснижаюющей активности доз амарила (20 мкг/кг/мин), глибенкламида (25 мкг/кг/мин) или гликлазида (500 мкг/кг/мин) в течение 10 минут в левую нисходящую венечную артерию сердца вызывала уменьшение коронарного кровотока с повышением сопротивления в них, ослабление механической ра­ боты сердца и усиленное выведение кислорода из сердечной мышцы. Влияние на перечисленные показатели инфузии амарила были значительно менее вы­ раженными по сравнению с инфузией гликлазида или глибенкламида. На изо­ лированной мышце сердца глибенкламид вызывал дозозовисимое повышение порога чувствительности к электричеству, время проводимости и эффективный рефрактерный период и снижал способность сердца к автоматизму. Амарил в тех же концентрациях практически не оказывал влияния на перечисленные по­ казатели деятельности сердца (G. Ballangi-Pordinyetal.,1992). Приведенное по­ казывает, что амарил оказывает значительно меньшее воздействие на сердеч­ но-сосудистую систему, чем традиционные сульфонилмочевинные препараты - глибенкламид, гликлазид или глипизид. Имеются сообщения об антиагрегационном и антиатерогенном эффекте амарила. Амарил в концентрации 40 мкМ избирательно ингибирует циклооксигеназу и снижает превращение арахидоновой кислоты в тромбоксан А2, кото­ рый способствует агрегации тромбоцитов, тогда как глибенкламид угнетает как циклооксигеназу, так 12-липооксигеназу, которая контролирует превращение арахидоновой кислоты в лейкотриены. Гликлазид же не оказывает никакого воз­ действия ни на циклооксигеназу, ни на 12-липооксигеназу (Y Ozaki etal.,1992). Применение амарила у больных диабетом 2 типа за 30 минут до завтрака или непосредственно перед ним не выявили существенных различий в фармакокинетике и сахаропонижающем действии амарила (R. Trosskamp et al.,1994). Поэтому препарат рекомендуется принимать до или во время завтрака. Совместное неконтролируемое или контролируемое применение амарила с аспирином, циметидином или ранитидином, рамиприлом, блокаторами кальци­ евых каналов, фибратами, нестероидными противовоспалительных препаратов или тироидных гормонов практически нестероидными противовоспалительных препаратов или тироидных гормонов практически не изменяет фармакокинетики и действия амарила и хорошо переносится больными. Гипогликемического действия амарила усиливается салицилатами, сульфа­ ниламидами, хлорамфениколом, кумаринами, пробенецидом, ингибиторами моноаминооксидазы, р-адренергическими препаратами. Такие препараты как никотиновая кислота, изониазид, кортикостероиды, оральные контрацептивы, симпатомиметики , эстрогены, фенитоин, тиазиды, наоборот, снижают саха24

роснижающее действие амарила и могут быть причиной гипергликемии при их совместном применении, а при их отмене-может возникнуть гипогликемия. Поэтому при сочетанном применении указанных препаратов необходимо сллтветственно корректировать дозу амарила. Препарат назначается один раз в день в дозе 1-2-3 или 4 мг1 раз в день. В слу­ чае отсутствия компенсации углеводного обмена на минимальной дозе (1 -2 мг в день) повышение дозы препарата следует проводить с интервалом 7-10 дней. Максимально рекомендованная доза - 8 мг. Показано, что эффективность дейс­ твия амарила одинакова при приеме определенной дозы однократно (утром) или той же дозы разделенной на 2 приема (утром и вечером). Поэтому однократный прием препарата более предпочтителен по многим соображениям (меньше воз­ можности забыть о приеме второй части дозы, необходимость иметь препарат при себе и т.д.). В случае развития гипогликемии на дозе 1 мг в сутки, препарат следует отменить, так как компенсация диабета при этом может быть достигнута только применением диеты и регулярной физической нагрузкой. Как отмечено выше амарил обладает как центральным действием (секретогенный эффект), так и периферическим действием (синтез гликогена и липидов на периферии). В доступной нам литературе мы не встретили работ, посвященных изучению действия амарила на перекисное окисление липидов (ПОЛ), активность ферментов антиоксидантной защиты и инсулинорезистентность у больных сахарным диабетом типа 2 и в этой связи нами было проведено соответствующее исследование. Обследовано 30 больных (7 мужчин и 23 женщин) в возрасте 39- 67 лет (в среднем - 55,53+10,54 лет), страдающих сахарным диабетом типа 2 с дли­ тельностью болезни от 2 мес до 8 лет и у 2 больных - впервые выявленный (в среднем длительность сахарного диабета составила 2,82 года), у всех больных имелась избыточная масса тела (88,23+9,56 кг); ИМТ составлял 29,28+2,74. У 25 больных отмечено повышение артериального давления-гипертензия 1 -3 ст.; у 16 больных - ИБС; у 10 больных-атеросклероз аорты и у 11 больных -атерос­ клероз сосудов головного мозга; у 9 больных - жировой гепатоз. После обсле­ дования 16 больным была назначена терапия амарилом в суточной дозе 1 мг; 7 больным - в суточной дозе 2 мг и 6 больным в суточной дозе-3 мг и 1 больному-в суточной дозе 0,5 мг. Указанную дозу препарата больные получали в один прием -утром сразу перед завтраком. Вторая группа обследованных (контрольная или группа сравнения) была представлена 30 больными сахарным диабетом типа 2, находящимися в тече­ ние 3-х месяцев на диетотерапии. Эффективность клинического применения препарата амарил оценивалась по динамике компенсации сахарного диабета, для чего проводилось определе­ ние содержания гликозилированного гемоглобина (до начала терапии и через 3 месяца непрерывного лечения), уровня гликемии натощак и через два часа после приема пищи, частоты случаев кетоацидоза и гипогликемических состо­ яний, а также содержания иммуннореактивного инсулина (ИРИ) и С-пептида в сыворотке крови обследованных больных. Для дальнейшего определения математического коэффициента индекса инсулинорезистентности у всех больных был определен уровень иммунореактив25

ного инсулина. С целью оценки функциональой активности р-клеток на фоне те­ рапии амарилом проводилось определение содержания С-пептида в сыворотке крови. Степень выраженности инсулинорезистентности определялась по индек­ су или коэффициенту инсулинорезистентности, определяемого по формуле гликемия натощак х ИРИ 25 Функциональная активность р-клеток (ФАБ) определялась методом НОМА, предложенной D. S. Matthews и соавт, (1985), где ФАБ ИРИ(мкЕД/мл)х20 Глюкоза (ммоль/л) -3,5 Кроме того, изучалось влияние амарила на липидный обмен, для чего про­ водилось определение общего холестерина, триглицеридов, холестерина липопротеидов низкой и высокой плотности, как до, так и через 3 месяца приме­ нения терапии амарилом. Изучалось также содержание креатинина, мочевины, печеночных трансаминаз (ACT и АПТ), калия, натрия в сыворотке крови в пери­ од лечения амарилом. У обследованных больных проводилось определение следующих показате­ лей: общая железосвязывающая способность сыворотки крови, содержание железа в сыворотке крови, процент насыщения железом, уровень ферроксидазной активности церуллоплазмина в сыворотке крови, содержание а-токоферола, активность глютатионпероксидазы, супероксиддисмутазы, каталазы, гликозилированного гемоглобина, содержание глюкозы в крови, содержание триглицеридов, общего холестерина, липопротеидов высокой плотности, ТБКреактивные продукты (содержание малонового диальдегида) и диеновых конъюгатов, а также иммуннореактивного инсулина и С-пептида в сыворотке крови как до, так и через 3 и более месяцев лечения амарилом или диетотерапией. Интересным является выявленный нами факт, что если исходное содержание а-токоферола в сыворотке крови у обследованных больных сахарным диабетом типа 2 находится в пределах нормальных значений, то после проведенного ле­ чения амарилом его содержание увеличивается, что является свидетельством повышения одного из компонентов эндогенной антиоксидантной системы. Показатели состояния углеводного обмена у больных, получающих терапию «Амарилом» или диетой представлены в табл 2. Таблица 2. Показатели углеводного обмена на фоне терапии амарилом и диетотерапии

Гликемия натощак ммоль/л (амарил) Гликемия натощак (диета)

Исходное

после лече­ ния

Р

Изменения (%)

9,39+1,74

7,63+1,16

0,001

-18,8%

7,4+1,11

6,69+1,11

0,01

-9,6%

26

Гликогемоглобин А1с,% (амарил) Гликогемоглобин А1 с (диета)

8,35+1,06

7,57+1,1185

0,001

-9,4%

6,88+0,51

6,69+0,77

0,34

-2,6%

Лечение Амарилом больных сахарным диабетом типа 2 способствовало до­ стоверному снижению как гликемии натощак, так и содержанию гликозилированного гемоглобина в крови, тогда как под влиянием диетотерапии отмечалось достоверное снижение только гликемии. Состояние компенсации углеводного обмена у больных сахарным диабе­ том типа 2 на фоне терапии амарилом или диетой сопровождалось улучшени­ ем показателей функции р-клеток островков поджелудочной железы, которые представлены в табл 3. Таблица 3. Показатели функционального состояния р-клеток на фоне диеты и терапии амарилом Показатель ИРИ мкЕД/мл (амарил) ИРИ мкЕД/мл (диета) С-пептид нг/мл (амарил) С-пептид нг/мл (диета) ФАБ (амарил) ИИР (амарил) ФАБ (диета) ИИР (диета)

Через 3 меся­ ца терапии 19,14+8,76 14,58+7,95 17,3+9,46 14,34+6,3 3,07+1,14 3,38+0,91 2,72+0,94 2,61 +1,48 64,99 70,6 4,37 7,18 88,71 89,9 5,12 3,83 Исходно

Р 0,016 0,01 0,1 0,92 0,12 0,007 0,97 0,0165

Изменение в% -23,9% -17,2% + 10,09% +4,2% + 8,6% -38,17 + 1,3% -25,2%

Улучшение показателей состояния углеводного обмена у обследуемых боль­ ных находящихся на терапии амарилом сопровождалось достоверным сниже­ нием содержания ИРИ в сыворотке крови с 19,14+8,7 до 14,58+7,95 мкЕД/мл (Р=0,01) при одновременном недостоверном повышении уровня С-пептида в сыворотке крови (с 3,07+1,14 до 3,38+0,91 нг/мл; р=0,1). Полученные данные свидетельствует о том, что под влиянием амарила отмечается некоторое его стимулирующее влияние на функцию р-клеток островков поджелудочной же­ лезы, что проявляется повышением уровня С-пептида в сыворотке крови, при одновременном снижении содержания ИРИ в сыворотке крови, что, по нашему мнению, является отражением нарушения конверсии проинсулина в С-пептид, как своеобразная компенсаторная реакция островкового аппарата поджелу­ дочной железы на снижение потребности в инсулине на периферии. У больных, страдающих сахарным диабетом типа 2 и находящихся на диете, отмечено незначительное увеличение уровня С-пептида в сыворотке крови (с 2,61 + 1,48 до 2,72+0,94 нг/мл; Р=0,92) при статистически достоверном сниже­ нии содержания ИРИ в сыворотке крови (от 17,3+9,46 до 14,34+6,30 мкЕД/мл; 27

Р=0,01), что является свидетельством повышения чувствительности перифе­ рических тканей к инсулину. Определение индекса инсулинорезистентности (ИИР) у обследуемых нами больных показало, что в процессе терапии амарилом отмечалось статистичес­ ки достоверное снижение ИИР, значение которого до терапии амарилом со­ ставило 7,18, а через 3 месяца терапии - 4,37 (Р=0,007). Это, по нашему мне­ нию, отражает степень поддержания гомеостаза глюкозы у больных сахарным диабетом типа 2 в зависимости от исходной компенсации углеводного обмена и механизмов, с помощью которых состояние углеводного обмена, близкое к нормальному, удается поддерживать на протяжении длительного времени. Следует отметить, что у больных, находящихся на диетотерапии также отмеча­ ется статистически значимое снижение инсулинорезистентности. Функциональная активность fi-клеток как на терапии амарилом, так и на ди­ етотерапии практически не изменяется, при очень незначительном ее увеличе­ нии в группе амарила. Полученные нами данные о влиянии Амарила на функциональную активность В-клеток и инсулинорезистентность соответствуют недавно опубликованным исследованиям (Т. Tsunekawa и соавт.,2003), в которых показано, что у больных на терапии амарилом наблюдается статистически значимое снижение инсули­ норезистентности через 8 и 12 недель от начала лечения, тогда как функцио­ нальная активность В-клеток увеличивается, но эти изменения функции островкового аппарата поджелудочной железы было статистически не достоверны. Под влиянием терапии амарилом у обследованных нами больных наблюда­ лось снижение ИИР. Снижение степени выраженности инсулинорезистентнос­ ти свидетельствует об улучшении утилизации глюкозы на периферии, что со­ провождается, как известно, повышением скорости образования гликогена. В недавно опубликованной работе A. Haupt и соавт. (2002) показано, что глимепирид (амарил) в культуре миоцитов, взятых от здоровых лиц и родственников из семьи больных сахарным диабетом типа 2, стимулировал инсулин-стимулированный синтез гликогена, скорость которого коррелировала с дозой препарата, тогда как глибенкламид в тех же самых условиях не влиял на синтез гликогена. Содержание уровня железа в сыворотке крови больных, находящихся на те­ рапии амарилом составило 87,43+29,07 мкг/100 мл (норма - 37-148 мкг/мл); об­ щей железосвязывающей способности сыворотки (ОЖСС) - 391,06+48,1 (нор­ ма - 274-385 мкг/мл) и процент насыщения железом (% НЖ) - 22,9+7,1, а через три месяца непрерывной терапии - 101,54+18,25 мкг/100 мл; 379,02+41,55 мкг/мл и 24,0 +3,92, соответственно. Из представленных данных видно, что содержание железа в сыворотке крове у больных СД типа 2 находится в пределах показателей, наблюдаемых у прак­ тически здоровых лиц, и отмечается умеренное его увеличение под влиянием приема Амарила. Общая железосвязывающая способность сыворотке крови и процент насыщения железом находятся на верхних показателях и практически не изменяются под влиянием лечения. Содержание ферроксидазной активности церуллоплазмина (ФАЦ) в сыво­ ротке крови обследованных больных до назначения терапии амарилом соста­ вило 2,77+0,37 мкмоль/мин/мл (норма 2,5-3,5) и а-токоферола - 14,57 +2,53 28

мг/л (норма 14,4 +4,8 мг/л) и через 3 месяца непрерывной терапии 2,94+0,33 мкмоль/мин/мл и 16,63 +1,9 мг/мл, соответственно. Уровень ферроксидазной активности церуллоплазмина в сыворотке крови у обследованных больных как до применения амарила, так и в различные периоды на фоне его применения находился в пределах нормы, хотя отмечается умеренная тенденция к увеличению его содержания под влиянием проводимого лечения. Исходное содержание а-токоферола в сыворотке крови у обследованных боль­ ных СД типа 2 находится в пределах нормальных значений, то после проведенного лечения амарилом его содержание увеличивается, что является свидетельством повышения одного из компонентов эндогенной антиоксидантной системы У больных, получавших терапию амарилом, в процессе лечения изучалось также и состояние липидного обмена (табл 4) Таблица 4. Показатели липидного обмена на фоне терапии Амарилом

Общий холестерин (ммоль/л Триглицериды (ммоль/л) Холестерин липопротеидов низкой плотности (ммоль/к) Холестерин липопротеидов высокой плотности (ммоль/л)

Исходное значение 5,83+0,89 2,26+1,01

Через 3 месяца после лечения 5,67+0,81 1,91+0,67

0,186 0,016

Измене­ ния в % -2,7% -15,5%

3,55+0,6

3,46+0,55

0,43

-2,6%

1,33+0,23

1,36+0,21

0,5

+2,2%

Р (%)

Как видно из данных, представленных в таблице 4 содержание общего хо­ лестерина, триглицеридов и липопротеидов низкой плотности в сыворотке крови под влиянием терапии «Амарилом» снизилось, но достоверное изме­ нение отмечено только в отношении триглицеридов, которые, как, считается в настоящее время, обладают более выраженным атерогенным влиянием, по сравнению с холестерином. Уровень холестерина липопротеидов высокой плотности повысился, хотя это повышение было статистически недостовер­ ным. Однако, следует иметь в виду, что исходное содержание холестерина липопротеидов высокой плотности у обследованной группы больных было в пределах нормы. Наши данные в отношении влияния амарила на липидный обмен у больных сахарным диабетом типа 2 находятся в соответствии с ис­ следованиями Т. Tsunekawa и соавт.,2003), которые при изучении влияния амарила у 29 больных сахарным диабетом типа 2 тажке отметили умеренное статистически недостоверное снижение липидов в сыоротке крови. Следует отметить, что указанные авторы, наряду с изменением липидного обмена и инсулинорезистентности под влиянием амарила наблюдали снижение инги­ битора 1 типа активатора плазминогена и а-фактора некроза опухолей, кото­ рые являются значимыми факторами риска развития ангиопатий у больных сахарным диабетом (A. Festa и соавт.,2000). Показатели перекисного окисления липидов у больных, находящихся на те­ рапии амарилом, представлено в табл 5. 29

Таблица 5. Показатели ПОЛ на фоне терапии амарилом Показатели Малоновый диальдегид (мкМ, нмоль/мл сыворотки) Диеновые конъюгаты (нмоль/мл)

До лечения амарилом

После окончания лечения

Р

0,72+0,18

0,61+0,14

0,019

66,50+17,13

66,43+17,05

0,98

Как видно из данных таблицы 5, на терапии амарилом отмечается четкая тенденция к снижению перекисного окисления липидов, о чем свидетельствует достоверное снижение концентрации малонового диальдегида, тогда как со­ держание диеновых конъюгатов практически не изменяется. Активность глютатионпероксидазы, супероксиддисмутазы и каталазы у больных сахарным диабетом типа 2 в процессе лечения амарилом представ­ лены в табл 6. Таблица 6. Показатели активности ферментов антиоксидантной защиты на фоне тераепии амарилом Показатели Глютатионпероксидаза (ед/г НЬ) Супероксиддисмутаза (ед/г НЬ). Каталаза (мкмоль/мин/мг НЬ)

Исходно 3,71+0,78 6,32+0,62 515,40+73,84

Через 3 и более месяцев 4,65+0,54 6,72+0,6 570,87+74,79

Р