Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги2 / 19-mr-novoe

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
24.02.2024
Размер:
4.42 Mб
Скачать

Биологические маркеры при ожирении: фундаментальные и клинико-лабораторные аспекты

дорового типа ожирения. Примечательно, что в данной работе использовался метод мультиплексного анализа на проточном флуориметре, а не классический иммуноферментный анализ [Алфёрова В.И., 2023].

Метаанализ, проведенный Kord-Varkaneh H. et al. на основе данных 19 исследований, включающих 13680 пациентов, показал, что высокие уровни лептина были ассоциированы с повышенной смертностью от различных причин [Kord-Varkaneh H., 2018]. Противоположные результаты были показаны в работе Qin Z. et al., в которой анализировалась способность сывороточных концентраций лептина быть предиктором сердечно-сосудистых осложнений у пациентов на фоне гемодиализа, при этом в данной группе больных пониженные уровни лептина были независимым фактором риска развития осложнений

исмерти [Qin Z., 2021].

Влитературе описано значение лептина в патогенезе развития репродуктивной дисфункции у мужчин с ожирением [Almabhouh F.A., 2020, Khodamoradi K., 2020]. Негативную роль лептин может играть и относительно женской репродуктивной функции, так, по данным Peng Y. et al., повышенные концентрации лептина в сыворотке крови >11,58 нг/мл были связаны с более высоким риском развития поликистоза яичников, при этом авторами предлагалось использовать комплексное определение лептина и анти-Мюллерова гормона [Peng Y., 2020].

Одним из диагностических подходов является определение свободного лептинового индекса (СЛИ), который рассчитывается как соотношение концентрации сывороточного лептина к концентрации растворимых рецепторов лептина. В работе Отт А.В. и др. у пациентов с метаболически тучным фенотипом ожирения СЛИ был более высокий, чем в группе с метаболически здоровым фенотипом ожирения. Авторами исследования получены данные, согласно которым СЛИ >1,84 является неблагоприятным прогностическим фактором, ассоциированным с развитием инсулинорезистентности [Отт А.В., 2016].

Таким образом, лептин обладает свойствами биомаркера ассоциированного с осложнениями ожирения и неблагоприятным прогнозом. Из-за разнообразия применимых методик и подходов в настоящее время нет четкого понимания о возможности применения лептина в широкой клинической практике, однако накопленный в мировой и отечественной литературе материал отражает высокий потенциал данного биомаркера. Исследование других адипокинов в комплексе с лептином, возможно, позволит выработать более четкие алгоритмы его применения в качестве фактора риска у больных с ожирением и его осложнениями.

40

Биологические маркеры при ожирении: фундаментальные и клинико-лабораторные аспекты

4.3. Адипонектин

Адипонектин представляет собой гормон молекулярной массой 30кДа, который секретируется только адипоцитами белой жировой ткани. По своей химической природе адипонектин является белком, структура которого состоит из одноцепочечных тримеров – N-концевой домен, коллагеновый домен и С-концевой домен [Khoramiour K., 2021]. В человеческом организме адипонектин присутствует в виде нескольких структурных типов с различной молекулярной массой (Рис. 21).

Глобулярная форма

Тримерная форма

Гексамерная форма

Мультимерная форма

Рис. 21. Структурные типа адипонектина

Действие адипонектина опосредовано двумя рецепторами AdipoR1 и AdipoR2, представляющими собой поверхностные мембранные белки с трансмембранными доменами, которые экспрессируются в печени, мышцах и жировой ткани. AdipoR1 обладает высокой афинностью к глобулярному адипонектину, обладая низкой афинностью к длинным формам адипонектина, тогда как AdipoR2 обладает средней афинностью, но ко всем формам лиганда (Рис. 22). В результате передачи сигналов от данных рецепторов адипонектин регулирует энергетический обмен, воспалительный ответ, чувствительность к инсулину и процесс снижения массы жировой ткани [Khoramiour K., 2021].

41

Биологические маркеры при ожирении: фундаментальные и клинико-лабораторные аспекты

мономер тример гексамер

Циркулирующий

адипонектин

AdipoR1

AdipoR2

Сигнальные каскады:

APPL-1 AMPK P38 MAPK mTOR Rab-5 Церамидаза

Мезенхимальные

 

 

Эпителиальные

 

 

таргетные гены

 

 

таргетные гены

 

Воздействие в

 

следующих органах:

 

Почки

 

Сердце

 

Скелетная мускулатура

Печень

ЦНС

Рис. 22. Молекулярные эффекты адипонектина

Важным моментом является то, что адипонектин более обилен в подкожной жировой клетчатке, чем в висцеральной жировой ткани, что делает его одним из наиболее специфичных адипокинов. Адипонектин играет ключевую роль в патогенезе ожирения, инсулинорезистентности, обладает кардиопротективными свойствами. Адипонектин также оказывает противовоспалительный эффект посредством воздействия на макрофаги и фибробласты. На биохимическом уровне эффект заключается в снижении ИЛ-8 в эндотелиальных клетках, а также подавлении ФНО-α и MCP-1 в различных типах клеток: макрофагах, стро- мально-сосудистых клетках и т.д. [Aragón-Vela J., 2022].

42

Биологические маркеры при ожирении: фундаментальные и клинико-лабораторные аспекты

На уровне организма адипонектин оказывает следующее действие:

Антиатерогенное: ингибирует экспрессию и адгезию молекул, а также пролиферацию клеток гладкой мускулатуры сосудов и подавляет трансформацию макрофагов в пенистые клетки.

Индуцирует продукцию антивоспалительных факторов, таких как ИЛ-10.

Антидиабетическое: повышает чувствительность к инсулину и снижает поступление глюкозы из печени, усиливает окисление жирных кислот.

Адипонектин – ключевой адипокин, уровень которого понижается при ожирении.

Сниженные уровни адипонектина связаны с повышенным риском развития инсулинорезистентности и ССЗ.

Для адипонектина описано множество различных физиологических эффектов в зависимости от органов-мишеней [Khoramiour K., 2021]. Действие адипонектина в различных органах отображено в таблице 5.

Таблица 5.

Функции адипонектина в различных органах

Орган

Функции

 

 

Головной мозг

Синтез инсулина

 

Противовоспалительное

 

Ангиогенное

 

Вазодилятаторное

 

Контроль энергетического гомеостаза

 

Контроль гипокапального нейрогенеза и синаптической пластичности

 

Влияние на когнитивные функции

Печень

Контролирует метаболизм глюкозы и липидов

 

Снижает глюконеогенез

 

Повышает гликолиз и окисление ЖК

 

Снижает накопление жиров посредством пути SIRT1-AMPK

 

Снижает уровни инсулина в крови

 

Снижение липогенеза

Мышцы

Увеличивает чувствительность к инсулину

 

Усиливает окисление ЖК и обратный захват глюкозы

Сердце

Кардиопротективный эффект, опосредованный следующими механизмами:

 

1. Повышает экспрессию CD36

 

2. Повышает адсорбцию ЖК

 

3. Повышает транспорт глюкозы в кардиомиоциты

 

4. Повышает окисление ЖК

Почки

Нефропротективный эффект, защита от альбуминурии

 

Противовоспалительный эффект

 

Антиоксидантный эффект

Кости

Обеспечивает взаимодействие костной и жировой ткани

 

Снижает минеральную плотность костей

 

Стимулирует дифференцировку остеокластов

Значение адипонектина при различных патологических условиях при ожирении и ассоциированных с ним состояниях изучалось в ряде исследований за последние годы. В работе Ermakov S. et al. анализировалась связь концентраций адипонектина с развитием фибрилляции предсердий. При этом получены

43

Биологические маркеры при ожирении: фундаментальные и клинико-лабораторные аспекты

достаточно противоречивые результаты, когда у мужчин повышенный уровень маркера был связан с повышенным риском развития аритмии, тогда как у женщин данной взаимосвязи не было получено [Ermakov S., 2016].

Висследовании Alatas S.E. et al. изучались уровни адипонектина и остеопонтина у женщин с синдромом поликистозных яичников в зависимости от наличия ожирения. Исследовано 57 больных с указанным синдромом и 57 женщин без синдрома, соответствующие группе больных по возрасту и ИМТ. Уровни адипонектина были значительно ниже у женщин с поликистозным яичником с избыточной массой тела относительно контрольной группы с нормальной массой тела, при этом уровни адипонектина не отличались у больных поликистозом яичников с ожирением от контрольной группы с избыточной массой тела [Alatats S.E., 2020].

Значение адипонектина при заболеваниях органов дыхания у пациентов с ожирением достаточно разнонаправленное: если при обструктивной болезни легких уровни данного фактора повышенные, то при бронхиальной астме описано снижение биомаркера. Так, при хронической обструктивной болезни легких наблюдается действие парадокса ожирения, когда умеренное ожирение приводит к улучшению показателей выживаемости. При этом уровни адипонектина при хронической обструктивной болезни легких повышаются и ассоциированы

стяжестью заболевания. При бронхиальной астме наблюдается снижение уровней адипонектина, при этом уровни показателя более низкие у пациентов с астмой и ожирением, чем у пациентов с астмой без ожирения [Bianco A., 2017].

Вработе Ebersole J.L. et al. анализировались уровни адипонектина в сыворотке крови и слюне пациентов в течение 48 ч после острого ИМ, а также в группе контроля. Значительно более низкие уровни адипонектина в сыворотке крови наблюдались у пациентов после ИМ. При этом, как в группе контроля, так и в группе после ИМ уровни адипонектина в сыворотке крови и слюне отрицательно коррелировали с ИМТ [Ebersole J.L., 2017].

Повышенный уровень адипонектина может свидетельствовать о более низком риске развития СД, а снижение гормона описано при ожирении, метаболическом синдроме, СД 2 типа, артериальной гипертензии и других ССЗ [Liu Z., 2018]. Такой показатель, как адипонектин, исследуется не только как фактор, ассоциированный с метаболическим риском, но также в связи с развитием гастроинтестинальных злокачественных новообразований у больных с ожирением. При этом сниженные уровни данного биомаркера были описаны как фактор риска развития рака пищевода, желудка, печени, поджелудочной железы [Nagaraju G.P., 2015].

44

Биологические маркеры при ожирении: фундаментальные и клинико-лабораторные аспекты

Однако значение адипонектина как благоприятного фактора прогноза не является столь однозначным. Так, в работе Zhang Y. et al. повышенный базальный уровень адипонектина у пациентов с ожирением был охарактеризован как независимый предиктор развития ревматоидного артрита. При этом пациенты, которые имели повышенные базальные уровни адипонектина и СРБ, были подвержены риску развития ревматоидного артрита практически в три раза по сравнению с контрольной группой [Zhang Y., 2020]. Действие адипонектина при остеоартрите схематически отображено на рисунке 23 [Ilia I., 2022].

 

 

 

↑ИЛ-6, iNOS

Воспаление

 

 

 

↑ ММП-1, ММП-3

Адипоциты

 

 

Деградация

 

 

↑ VCAM-1

 

Адипонектин

 

матрикса

 

Хондроциты

 

 

 

 

 

 

 

Адгезия моноцитов

 

 

 

 

 

 

 

↑ИЛ-6, iNOS

Инфильтрация

 

 

 

моноцитов

 

 

 

↑ ММП-1, ММП-3

 

 

 

Деградация хряща

 

 

 

↑ ICAM -1

 

 

 

Суставная боль

 

 

 

↑ PGE2

 

 

Фибробласты

 

 

 

 

 

Рис. 23. Действие адипонектина на хондроциты и синовиальные фибробласты при остеоартрите

VCAM-1 – васкулярная молекула клеточной адгезии 1, PGE2 – простогландин E2

По данным Kurose S. et al., в исследовании, проведённом у 148 больных с ожирением, при анализе уровней адипонектина в сыворотке крови, наиболее высокие уровни адипонектина связаны со снижением мышечной массы и силы мышц [Kurose S., 2020].

Подводя итог стоит отметить, что адипонектин является биомаркером, по большей части, ассоциированным с более благоприятным статусом больных ожирением. В целом биомаркер, снижение которого является неблагоприятным фактором, менее удобен с практической точки зрения, чем биохимические показатели, у которых повышение связано с неблагоприятным фактором. В то же время дальнейшие комплексные исследования лептина и адипонекина в одной пробе больных с ожирением открывает возможность для получения расчетного показателя, например, соотношения лептина/адипонектина [Yin C., 2020], в котором высокие уровни лептина при низком адипонектине будут давать наиболее высокие значения, что может повысить значимость обоих маркеров. Разумеется, подобные индексы требуют серьезной клинической валидации на самых различных группах больных и здоровых людей.

45

Биологические маркеры при ожирении: фундаментальные и клинико-лабораторные аспекты

4.4. Апелин

Апелин представляет собой пептид, который кодируется геном APLN. Примечательно, что ген кодирует препроапелин, который в процессе посттрансляционных изменений образует биоактивные формы от апелина-12 до апелина-55 в зависимости от количества входящих в пептид аминокислотных остатков (Рис. 24). Наиболее значимой формой апелина считается апелин-12. Действие апелина опосредуется рецептором APJ (APLNR).

Препроапелин

 

 

 

Пир-апелин 13

 

 

 

pGlu

 

 

Пир-апелин 13

 

 

 

 

 

 

 

Пир-апелин 12

 

Phe

pGlu Arg

 

 

 

 

 

 

 

 

Gly

Pro Met Pro Phe

Arg

 

 

 

 

Gly Pro

Met

Pro

Phe

 

pGlu

Arg

 

 

 

Gly Pro Met

Pro

 

Pro

 

Arg

 

Leu Ser

His

Lys

 

 

Pro

Arg Leu

Ser His Lys

 

 

Pro

Arg Leu Ser His Lys

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Апелин 13

 

 

 

НЭП

 

 

 

 

Апелин 13

 

 

 

АПФ2

 

 

 

 

Апелин 12

 

Phe

Arg Pro

Arg

 

Leu Ser

His Lys

Gly

Pro Met

Pro Phe

Gln

Arg Pro

Arg

Leu

Ser His Lys Gly Pro

Met

Pro

Phe

Gln Arg Pro

Arg Leu Ser His Lys

Gly Pro Met

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pro

 

Lys

 

 

 

 

Апелин 17

 

 

Pro Phe

Phe

Lys

 

 

Апелин 17

 

 

 

 

Lys

 

 

Апелин 16

 

 

 

 

 

 

 

Leu

Ser His

Lys Gly Pro Met

 

 

 

 

 

 

 

 

Pro Phe

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Arg

Arg Gln Arg Pro

Arg

Leu Ser His

Lys Gly

Pro

Met

Phe

 

 

 

Arg Leu Ser His

Lys Gly Pro

Met

Pro

Arg Gln

Arg

Pro

Arg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Arg

Arg

Gln Arg Pro

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рецептор APJ (APLNR)

Рис. 24. Формы апелина

НЭП – нейтральная эндопептидаза, АПФ2 – ангиотензинпревращающий фермент 2, пир-апелин – пироглутамовая форма апелина

Экспрессия апелина была выявлена в сердце, легких, почках, желудочно-ки- шечном тракте, гипоталамусе, печени и в жировой ткани. Апелин выполняет регуляторные функции, участвуя в регуляции кровяного давления, сердечной сократимости, водно-солевого обмена, активации адренокортикотропного гормона [Ba H.J., 2014, El Wakeel M.A, 2018].

Внастоящее время активно изучается возможность использования апели- на-12 в качестве предиктора осложнений, ассоциированных с ожирением.

Так, в работе Ba H.J. et al., проведенной на 88 детях с различной массой тела, уровни апелина-12 у детей женского пола с ожирением были статистически значимовыше(средняяконцентрациявсывороткикровисоставила1,19±0,57нг/мл), чем у девочек без ожирения (среднее – 0,84±0,28 нг/мл), при этом были выявлены корреляции данного фактора с инсулином и уровнем ТГ, что, по мнению авторов, может свидетельствовать о патогенетической роли апелина в развитии детского ожирения [Ba H.J., 2014].

Вработе Wakeel M.A. et al, уровни апелина-12 анализировались в сыворотке крови 50 детей с ожирением и у 31 здоровых детей. В данном исследовании уровни биомаркера также были статистически значимо выше в группе детей с ожирением, причем независимо от пола – 2,53±0,54 нг/мл, по сравнению со здоровой группой контроля – 1,1±0,43 нг/мл. Сывороточные уровни апелина-12 положи-

46

Биологические маркеры при ожирении: фундаментальные и клинико-лабораторные аспекты

тельно коррелировали c уровнями общего ХС, ТГ, глюкозы и индекса HOMA-IR [El Wakeel M.A, 2018].

В исследовании, проведенном Yin C. et al., было проведено комплексное исследование адипокинов, включая апелин-12 у 138 детей, среди которых

у100 был повышенный ИМТ. Согласно полученным авторами результатам, дети с ожирением, осложненным метаболическим синдромом, имели более высокие уровни апелина-12 в сыворотке крови (2,19±0,91 нг/мл), чем дети с ожирением, но без метаболического синдрома (1,66±0,82 нг/мл). Примечательно, что уровни адипонектина и лептина в данном исследовании не отличались в зависимости от наличия метаболического синдрома, тогда как их соотношение (лептин/ адипонектин) было значительно выше у пациентов с метаболическим синдромом, чем у больных с ожирением без данного осложнения [Yin C., 2020].

Висследовании Zaki M. et al. анализировалась достаточно большая группа взрослых женщин – 200 с ожирением и 200 без ожирения, соответствующего возраста. У этих пациенток в сыворотке крови определялись уровни апелина и лептина. Уровни апелина у женщин с ожирением были статистически значимо выше (средняя концентрация 369±25 пг/мл) в сравнении с женщинами без ожирения (272±20 пг/мл). Также уровни апелина коррелировали с общим ХС, ЛНП, ТГ, инсулином, индексом HOMA-IR [Zaki M., 2017].

Висследовании, проведенном Листопад О.В. и др., уровни апелина были проанализированы в плазме крови 93 больных с абдоминальным ожирением и

у21 человек с нормальной окружностью тела. Так, медиана концентраций биомаркера у больных составила 0,7 (интерквартильный интервал 0,42-0,72) нг/мл) и была выше, чем у здоровых людей – 0,55 (0,42-0,72). Интересно, что уровни маркера коррелировали со структурными изменениями сердца: выявлено наличие статистически значимых отрицательных корреляционных связей между уровнем апелина и продольным размером левого желудочка, индексом объема левого предсердия, продольным размером правого предсердия, объемом правого предсердия, площадью правого предсердия, базальным размером правого желудочка, продольным размером правого желудочка, однако связи были достаточно слабыми [Листопад О.В., 2015].

Таким образом, апелин-12 представляет интерес как адипокин, связанный с развитием кардиологических осложнений, а также в качестве потенциального биомаркера детского ожирения.

47

Биологические маркеры при ожирении: фундаментальные и клинико-лабораторные аспекты

4.5. Липокалин-2

Липокалин-2 представляет собой секреторный гликопротеин молекулярной массой 25 кДа, который кодируется геном LCN2 (Рис. 25).

α-спираль

β-складчатый слой

Рис. 25. Липокалин-2 [SinoBiological Database]

Изначально липокалин-2 был идентифицирован в клетках почек мышей и в нейтрофильных гранулах человека. Липокалин участвует в транспорте малых гидрофобных молекул, таких как стероидные гормоны, ЖК, ретинол, простагландины и т.д. Липокалин-2 секретируется адипоцитами в ответ на воспаление, оказывая протективный эффект против развития метаболической дисфункции. Циркулирующие уровни липокалина-2 можно рассматривать как биомаркер ожирения и ассоциированных с ним метаболических заболеваний. Воспалительные стимулы, инсулин и нутриенты индуцируют экспрессию липокалина-2 посредством пути NF-kB [Ren Y., 2022].

Висследовании Шулькиной С.Г. и др. уровни липокалина-2 исследовались в сыворотке крови 38 пациентов с артериальной гипертензией I-II степени и ожирением в сравнении с группой из 15 здоровых людей, сопоставимых по полу и возрасту. При этом повышенные уровни липокалина-2 были связаны с поражением канальца нефрона у больных неосложненной артериальной гипертензией [Шулькина С.Г., 2016].

Вработе Rashad N.M. et al. исследовалась экспрессия циркулирующего липокалина методом ПЦР и сывороточные концентрации биомаркера методом иммуноферментного анализа в группе из 188 женщин с ожирением и у 180 женщин контрольной группы с нормальной массой тела. Согласно полученным авторами данного исследования результатам, наиболее высокая экспрессия и сывороточные уровни (79,0±8,6 нг/мл) были зарегистрированы у женщин с ожирением по сравнению с группой контроля (34,8±3,0 нг/мл), при этом биомаркер служил предиктором развития нарушенной толерантности к глюкозе и развитию СД 2 типа [Rashad N.M., 2017].

Липокалин-2 является новым и достаточно малоизученным адипокином. Примечательно что несмотря на проективный физиологический эффект липо-

48

Биологические маркеры при ожирении: фундаментальные и клинико-лабораторные аспекты

калина-2, в патологических условиях есть тенденция к его гиперсекреции, что может отражать процессы декомпенсации при ожирении с поражением почек и нарушением метаболизма глюкозы.

4.6. Висфатин

Висфатин – белок, состоящий из двух мономеров, каждый из которых включает 491 аминокислотный остаток, кодируется геном NAMPT (Рис. 26).

2 мономера по 491 аминокислотных остатка

Рис. 26. Трехмерная структура молекулы висфатина [RCSB Protein Data Bank]

Данный биомаркер экспрессируется главным образом в висцеральной жировой ткани, и его секреция повышена при ожирении. Висфатин действует как аутокринный, паракринный и эндокринный медиатор, участвующий в регуляции ряда физиологических функций, таких как клеточная пролиферация, метаболизм глюкозы и липидов [Himani K., 2019]. Уровни висфатина связаны с инсулинорезистентностью, что может свидетельствовать о роли этого соединения в развитии метаболического синдрома, а также как фактора, связанного с кардиометаболическим риском [Erten M., 2021].

По данным работы Elkabany Z.A et al., предлагается рассматривать висфатин как неинвазивный биомаркер НАЖБ у детей и подростков с ожирением. В проведенное ими исследование было включено 80 детей и подростков с ожирением и 40 здоровых лиц, соответствующих по полу и возрасту в качестве контрольной группы для расчета референсных концентраций висфатина. Согласно полученным результатам, уровни висфатина в сыворотке крови были статистически значимо выше у пациентов с ожирением (медиана 27,5 нг/мл), в сравнении с группой здорового контроля без ожирения (3,5 нг/мл). Среди пациентов с ожирением наиболее высокие уровни биомаркера были характерны для груп-

49

Соседние файлы в папке книги2