Изменения уровней некоторых метаболитов триптофана в крови пациентов с сахарным диабетом 2-го типа, осложненного диабетической ретинопатией

Saklakova O.A., Maksimenya M.V., Fefelova E.V., Tereshkov P.P., Karavaeva T.M. Changes in the level of some tryptophan metabolites in the blood of patients with type 2 diabetes mellitus and diabetic retinopathy. The Siberian Journal of Clinical and Experimental Medicine. 2024;39(1):135–139.

Диабетическая ретинопатия (ДР) – распространенное хроническое микрососудистое осложнение сахарного диабета (СД), представляющее собой доминирующую причину приобретенного повреждения и / или потери зрения среди людей трудоспособного возраста во всем мире [1]. В настоящее время факторами риска развития и прогрессирования ДР общепризнаны такие метаболи- ческие нарушения, как гипергликемия, дислипидемия, активация процессов липопероксидации [2], а биохимические маркеры данных нарушений помогают стратифицировать вероятность прогрессирования ретинопатии у пациента с СД [3]. Известно, что метаболический фенотип каждого индивидуума – это продукт взаимодействия генетических и средовых факторов в патогенезе любого заболевания. Вероятно, именно это обусловливает то, что у многих больных СД при отсутствии резких перепа- дов уровня глюкозы в крови, интенсификации перекисного окисления липидов, без сдвигов в липидном спектре наблюдается развитие ДР, а у некоторых больных СД с длительным течением не отмечается прогрессирования ДР. Таким образом, идентификация новых и эффективных лабораторных маркеров ДР остается актуальной [1], поскольку позволяет решать социальные и медицинские проблемы ее ранней диагностики и сообразно с этим – своевременной профилактики, персонализированного лечения, прогноза заболевания, предотвращения слепоты, инвалидности у лиц, страдающих СД, улучшения качества их жизни [4].

На сегодняшний день несколько метаболитов идентифицированы как маркеры ДР – асимметричный димети-ларгинин плазмы [5], фумаровая кислота, уридин, уксусная кислота и цитидин [6]. В последние десятилетия в связи с возросшим научным интересом к обмену триптофана (TRP) была установлена взаимосвязь между реакциями кинурениновомого пути и обменом углеводов, липидов, свободнорадикальными, иммунными процессами, а также встали вопросы о роли нарушений обмена TRP в патогенезе метаболических заболеваний, в том числе СД [7].

Цель исследования: оценить содержание TRP и промежуточных метаболитов кинуренинового и серотонинового путей его обмена в плазме крови пациентов с СД 2-го типа и с непролиферативной диабетической ретинопатией (ДР), как кандидатов в маркёры ранней стадии патологического процесса.

Материал и методы

На первом этапе было проведено офтальмологическое обследование 40 больных СД 2-го типа в офтальмологическом отделении ГУЗ ККБ г. Читы. Диагностику ДР проводили в соответствии с международной классификацией болезней 10 пересмотра (МКБ-10. Класс VII. Болезни глаза и его придаточного аппарата H00-H59). Остроту зрения оценивали с помощью проектора знаков OAP 311 (Carl Zeiss, Германия) и набора стекол; измерение внутреннего давления глаза проводили тонометром Маклакова массой 10,0 г; критическую частоту слияния мельканий осуществляли на «Flash-test» (Россия); биомикроскопию переднего отдела – на щелевой лампе AIA-12 2S «Appasamy Associates» (Индия). Офтальмоскопию и биомикроскопию сетчатки, хрусталика, стекловидного тела определяли на щелевой лампе с помощью 3-зеркальной линзы Гольдмана OG3MA (Ocular Instruments Inc., США) и бесконтактной линзы +75 D (Ocular Instruments Inc., США); фоторегистрацию глазного дна проводили на цветной фундус-камере NM-1000 (Nidek, Германия), для оптической когерентной томографии использовался томограф RTVue-100.

Критериями включения в исследование явились СД 2-го типа; наличие одного микрососудистого осложнения (ДР непролиферативной стадии); критериями исключения – НЬА1с выше 12%, тяжелые осложнения диабета, оперированная глаукома, острый инфаркт миокарда и острый коронарный синдром, хроническая почечная и печеночная недостаточность, уровень артериального давления выше 160 / 100 мм рт. ст.; острое нарушение мозгового кровообращения, сердечная недостаточность, а также нарушение прозрачности сред глаза, зрелая катаракта, другие заболевания сетчатки.

В результате обследования были сформированы 3 группы лиц: в первую группу вошли 10 пациентов с СД 2-го типа без ДР (средний возраст – 47,3 года), во вторую – 10 человек с ДР непролиферативной стадии на фоне СД 2-го типа (средний возраст – 51,4 года), в контрольную группу были включены 10 здоровых человек (средний возраст – 46,9 года). Среднесуточный уровень глюкозы у больных СД составил 10,1 (9,28; 10,8) ммоль/л, уровень гликозилированного гемоглобина (HbA1c) – 9,9 (9,8; 10,9) %.

У пациентов с СД без диабетических изменений глазного дна регистрировались минимальные нарушения: снижение светочувствительности макулы, незначительное увеличение центральной толщины сетчатки. У пациентов с ДР выявлялись следующие офтальмологические проявления на глазном дне: умеренное количество микроаневризм и микрогеморрагий (штрихообразные, округлые) в двух-трех квадрантах, умеренно выраженные интраретинальные микрососудистые аномалии в одном квадранте, расширение вен, четкообразность центральной вены сетчатки и ее ветвей, в макулярной зоне – отек с твердыми экссудатами в виде мелкоточечных белых очагов в центре и латеральнее fovea centralis .

У всех участников забирали кровь утром натощак и в плазме определяли содержание TRP, кинуренинов ((кинуренина (KYN), 3-гидроксикинуренина (3-НKYN), кину-реновой кислоты (KYNA)) и уровень L-5-гидрокситрипто-фана (5HTrp) методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с флуориметрической и спектрофотометрической детекцией. В работе был использован хроматограф Shimadzu LC-20. Обсчет результатов проводили с помощью программы Jamovi, версия 2.3. Перед началом анализа вариационные ряды тестировали на нормальность при помощи критерия Шапиро – Уилка. Учитывая распределение признаков, отличное от нормального, полученные данные представлены в виде медианы межквартильным интервалом (25-го; 75-го перцентилей). Сравнение количественных признаков выполняли с применением критерия Краскела – Уоллиса (H) с определением размера эффекта. При наличии статистически значимых различий с учетом поправки Бонферрони проводили попарное сравнение с помощью критерия Двасса – Стила – Кричлоу – Флигнера. Взаимосвязи оценивали с использованием корреляционного анализа Спирмена.

Все группы были сопоставимы по возрасту, полу, социальному статусу. От всех обследуемых было получено добровольное информированное согласие на проводимое исследование. В работе соблюдены этические принципы, предъявляемые Хельсинкской декларацией Всемирной медицинской ассоциации (World Medical Association Declaration of Helsinki, 1964, 2013 – поправки), исследование одобрено локальным этическим комитетом ФГБОУ ВО «Читинская государственная медицинская академия» Минздрава России, (протокол № 127 от 25.04.2023 г.).

Результаты

Анализ результатов исследования показал, что в группах лиц с СД 2-го типа в плазме крови увеличен уровень TRP относительно здоровых лиц: на 15,1% ( р = 0,032) и 17,9% ( р = 0,030) в первой и второй группах соответственно (таблица).

Оценка содержания кинуренинов продемонстрировала, что у лиц с СД без осложнений в плазме крови повышено содержание KYN на 57,7% ( р = 0,012) и KYNA на 33,6% ( р = 0,012) относительно контроля. В то же время у данных пациентов наблюдалось снижение концентрации 3-НKYN на 18,1% ( р = 0,020) относительно контроля.

Таблица. Уровни триптофана и его метаболитов в сыворотке крови у лиц с сахарным диабетом 2-го типа ( Me (25-й; 75-й)) Table. The levels of tryptophan and its metabolites in the blood serum of patients with type 2 diabetes mellitus ( Me (25-й; 75-й))
Показатели / Группы Parameters / Groups	Контроль, n = 10 Control, n = 10	СД 2-го типа без осложнений, n = 10 Type 2 diabetes mellitus without complications, n = 10	СД 2-го типа, осложненный непролиферативной диабетической ретинопатией, n = 10 Type 2 diabetes mellitus with diabetic retinopathy, n = 10	Тестовая статистика, Df = 2 Test statistic, Df = 2
Триптофан, мкМ/л Tryptophane, μM/L	59,8 (56,9; 59,8)	54,4 (52,9; 77,2)	70,2 (36,9; 78,7) р1 = 0,04	H = 11,19 р = 0,011 Ɛ2 = 0,177
Кинуренин, мкМ/л Kynurenine, μM/L	0,97 (0,89; 1,09)	1,97 (1,84; 1,97)	2,01 (1,82; 2,21) р1 = 0,013	H = 44,55 р < 0,001 Ɛ 2 = 0,743
3-гидроксикинуренин, мкМ/л 3-Hydroxykynurenine, μM/L	11,5 (10,8; 11,8)	15,60 (14,8; 16,0)	19,70 (17,7; 21,5) р1 = 0,04	H = 52,52 р < 0,001 Ɛ 2 = 0,833
Кинуреновая кислота, нМ/л Kynurenic acid, nM/L	39,9 (33,7; 54,6)	60,60 (59,1; 68,2)	89,0 (67,8; 88,7) р1 = 0,01	H = 46,26 р < 0,001 Ɛ2 = 0,734
L-5-гидрокситриптофан, нМ/л L-5-Hydroxytrуptofan, nM/L	0,6 (0,59; 0,70)	1,53 (1,35; 1,79)	1,93 (1,67; 2,85) р1 = 0,6	H = 53,15 р < 0,001 Ɛ 2 = 0,767

Примечание: СД – сахарный диабет, р – статистически значимые различия при попарном сравнении с группой контроля с помощью критерия Манна – Уитни, р₁ – достоверность различий между первой и второй группой, Ɛ ² – размер эффекта.

Note: p – is a statistically significant difference when pairwise compared to the Mann – Whitney control group, p₁ – is the validity of the difference between the first and second groups, Ɛ ² is the size of the effect.

У пациентов с ДР изменения уровня KYN в плазме крови имели ту же направленность, но были более выражены. Концентрация KYN превышала контроль на 84,5% ( р = 0,001) и значения в первой группе – на 18,0% ( р = 0,049); уровень KYNA возрос на 56,6% ( р = 0,001) относительно контроля и на 17,3% ( р = 0,049) относительно группы без ДР, уменьшение содержания 3-НKYN составило 18,6% от группы контроля ( р = 0,038). Задокументированы повышенные значения 5-Hydroxytryptophana (5HTrp): в первой группе они составили 171,7% ( р < 0,001) от контроля, а во второй 193,9% ( р < 0,001).

Обсуждение

Таким образом, на ранней стадии микрососудистого осложнения СД – ДР изменяются значения концентрации метаболитов TRP в крови. Возможно, это связано с тем, что при СД происходит как гликирование серотониновых рецепторов, так и блокировка их в результате других метаболических нарушений; серотонин не может выполнить свои физиологические функции в достаточной мере, что приводит к нарушению автоматизма и сократительной активности гладкой мускулатуры сосудов [8]. Таким образом, возникает относительная серотониновая недостаточность. Дисфункция гладкой мускулатуры сосудов, которая возникла в результате повреждения взаимодействия серотонина с его рецепторами, приводит к нарушению микроциркуляции [9] и возникновению локальной и регионарной гипоксии, деструкции тканей, что усугубляется изменением реологических свойств крови у больных СД. Клинически это проявляется нарушением функции органов и систем, кровоснабжаемых данными сосудами

[10, 11]. Компенсаторно данные сдвиги в организме сопровождаются дополнительной секрецией серотонина энтерохромафинными клетками [12], вероятно, в результате чего уровень промежуточного продукта процесса образования серотонина – 5HTrp увеличивается.

На наш взгляд, выявленные нарушения являются крайне неблагоприятными, так как KYNA, ингибируя синтез инсулина, играет важную роль в углеводном обмене, создавая условия, способствующие его изменению, а 3-НKYN в ряде реакций превращается в никотинами-дадениндинуклеотид и никотинамидадениндинуклеоти-дфосфат, которые играют главную роль в окислительно-восстановительных реакциях в качестве кофермента дегидрогеназ, обеспечивающих энергетический обмен, а также кофермента пероксидаз, участвующих в анти-радикальной защите клетки. Изменения соотношения метаболитов TRP могут оказаться среди факторов, влияющих на прогрессирование ДР. С другой стороны, поскольку значения изученных нами метаболитов TRP достоверно изменяются при возникновении начальной стадии ДР, они могут быть использованы в качестве лабораторных маркеров при ранней диагностике микроангиопатии. Однако для обозначения более конкретных результатов необходимо провести дальнейшие обширные исследования со сбором большего количества данных.

Заключение

В крови пациентов в непролиферативную стадию ДР на фоне СД 2-го типа в плазме крови увеличивается содержание KYN, KYNA, 5HTrp, снижается уровень 3-НKYN по сравнению со здоровыми лицами. При наличии ДР на фоне СД 2-го типа изменения более выражены.