Нарушения динамики глюкозы, инсулина и С-пептида в крови после нормированного приема смешанной пищи при ожирении и сахарном диабете 2 типа

Полный текст

В Российской Федерации, по данным диспансерного и регистрового учета, численность пациентов с сахарным диабетом составляет более 3% населения, из них сахарным диабетом 2-го типа болеют 92.5% пациентов [1]. Средняя продолжительность жизни пациентов после установления диагноза сахарного диабета 2-го типа составляет 11.4 года. В подавляющем большинстве случаев основной причиной развития инсулинорезистентности и сахарного диабета 2-го типа является ожирение. Одним из методов оценки нарушений углеводного обмена является пероральный глюкозотолератный тест (ПГТТ) с 75 г глюкозы или 82.5 г моногидрата глюкозы, растворенными в 250–300 мл воды. Динамика содержания глюкозы и инсулина в венозной крови в ходе ПГТТ хорошо охарактеризована [2–4], что обуславливает широкое распространение этого теста в клинической практике для диагностики предиабета и сахарного диабета 2-го типа [5]. Однако ПГТТ не воспроизводит всасывание и переваривание сложных пищевых продуктов, то есть не имитирует физиологический постпрандиальный метаболизм, как например, тест со смешанной пищей.

В ряде работ изучали динамику содержания глюкозы, инсулина и С-пептида в тесте со стандартной дозой (300–500 ккал) смешанной пищи [3, 6, 7]. Очевидно, что стандартизация количества принимаемой глюкозы/пищи затрудняет сопоставление и интерпретацию результатов для людей, значительно различающихся по массе тела [8]. Обычно тучные люди, по сравнению с худыми, ежедневно съедают значительно большее количество пищи, поэтому важно изучать динамику глюкозы и инсулина крови при типовом приеме пищи. Для моделирования типового приема пищи используют тест со смешанной пищей, нормированной на массу тела или основной обмен [9, 10], или неограниченный доступ к пище [11]. Однако до сих пор не разработано рекомендаций по интерпретации результатов таких тестов.

Цель исследования — изучить нарушения динамики содержания глюкозы, инсулина и С-пептида крови в ответ на типовой прием пищи у пациентов с “метаболически здоровым ожирением” и у пациентов с ожирением и сахарным диабетом 2-го типа. Для этого авторы настоящей статьи сопоставили динамики содержания глюкозы, инсулина и С-пептида венозной крови после приема смешанной пищи, нормированной на массу тела, у здоровых худых добровольцев, пациентов с ожирением с или без сахарного диабета 2-го типа. Для части добровольцев было проведено сопоставление этих показателей с М-индексом, определенным в гиперинсулинемическом эугликемическом клэмп-тесте – “золотом стандарте” для оценки инсулинорезистентности.

МЕТОДИКА

В исследовании принимали участие 7 здоровых добровольцев (H), 9 пациентов с ожирением (Ob) и 10 пациентов с ожирением и сахарным диабетом 2-го типа (Ob + T2D; средняя продолжительность заболевания 7 (2.5–8.0) лет (медиана и межквартильный размах)). Характеристики добровольцев представлены в табл. 1. Пациенты с Ob + T2D находились на сахароснижающей терапии; прием препаратов был приостановлен за 1–2 дня (ингибиторы натрий-глюкозного котранспортера-2, ингибиторы дипептидилпептидазы-4, производные сульфонилмочевины, бигуанид (метформин)) и/или за 7 дней (агонист рецептора глюкагоноподобного пептида-1 (семаглутид)) до теста со смешанной пищей. Все добровольцы прошли анкетирование (опросник SF-12 [12]) для субъективной оценки своих физических возможностей.

 

Таблица 1. Характеристика добровольцев

Параметры	Норма	H	Ob	Ob + T2D
Мужчины/женщины		(4/3)	(3/6)	(5/5)
Возраст, лет		41.0 (38.5–45.,5)	42.0 (25.0–51.0)	58.0*, # (50.3–61.8)
Индекс массы тела, кг/м2	18.5–25	23,1 (20.8–23.8)	40.6** (36.9–47.2)	39,3** (38.2–45.1)
Длительность сахарного диабета 2-го типа, лет		–	–	7.0 (2.5–8.0)
Обмен глюкозы
Глюкоза, ммоль/л	<6.1	5.1 (4.6–5.2)	5.2 (5,0–5,4)	6.5**, # (6,1–9,9)
Инсулин, мМЕ/л	2.6–24.9	7.2 (6.5–7.5)	19.6* (17.5–28.8)	26,3** (20.7–35.7)
С-пептид, нг/мл	1.1–4.4	2.1 (1.9–2.3)	3.4* (3.2–4.9)	6.3*** (5.8–7.9)
HbA1c, %	4.0–6.0	5,3 (5.3–5.5)	5,3 (5.0–5.5)	6,3*, ## (5.8–7.9)
Индекс HOMA-IR	<2.7	1.6 (1.4–1.8)	4.5* (3,9 – 7,8)	7.9*** (6,6 – 10,6)
Обмен жиров
Общий холестерин, ммоль/л	3.3–5.2	5.4 (4.7–5.9)	4.9 (4.9–5.3)	5.2 (4.5–5.8)
Триглицериды, ммоль/л	0.1–1.7	0.9 (0.8–1.2)	1.2 (1.0–1.3)	1.7* (1.4–2.0)
Холестерин ЛПНП, ммоль/л	1.1–3.0	3,7 (2.9–3.8)	3.1 (2.9–3.6)	3.6 (2.4–4.2)
Качество жизни
Физические возможности, баллы	40–60	58.4 (57.1–58.9)	50.2 (39.5–55.9)	40.0*** (23.9–47.1)
Калорийность питания
Калорийность, ккал		402 (357–432)	737** (606–751)	697** (623–733)

Примечание: представлены медиана и межквартильный размах; * – отличие от контроля, ^# – отличие от пациентов с ожирением (Ob); один, два и три символа — р ≤ 0.05, ≤ 0.01 и ≤ 0.001 соответственно.

 

Исследование добровольцев проводили утром (09:00) натощак. Во время теста добровольцы находились в положении лежа на спине; венозную кровь брали из v. cephalica до и через 30, 60, 90, 120 и 180 мин после теста со смешанной пищей (пищевая смесь Resource 2.0 (Nestle Health Science, Франция), 3 мл или 6 ккал/кг массы тела, соотношение белков/жиров/углеводов — 3/3/7, калорийность 200 ккал/100 мл). Гликированный гемоглобин (HbA1c) в цельной крови определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на анализаторе D10 (BioRad, США), уровень глюкозы в сыворотке определяли на автоматическом анализаторе Architect c8000 (Abbott Diagnostics, США); иммунореактивный инсулин и С-пептид определяли в сыворотке крови на электрохемилюминесцентном анализаторе Cobas 6000 (Roche, Швейцария).

Для оценки степени инсулинорезистентности в отдельный день у части добровольцев с сахарным диабетом 2-го типа (n = 9) и у здорового контроля (n = 3) проводили гиперинсулинемический эугликемический клэмп-тест натощак по классической методике [13]. Прием метформина был отменен за 48 ч до клэмп-теста, а других сахароснижающих препаратов не позже, чем за 12 ч. Рекомбинантный человеческий инсулин (Актрапид НМ, Novo Nordisk, Дания) вводили внутривенно со скоростью 1 мМЕ/кг массы тела в минуту (инфузионная система Perfusor Compact; B. Braun, Германия) до достижения уровня 100 мМЕ/л. Одновременно вводили 20% глюкозу (волюметрический насос Infusomat fmS; B. Braun, Германия) со скоростью, необходимой для поддержания уровня глюкозы 5.1−5.6 ммоль/л. Содержание глюкозы в венозной крови оценивали каждые 5−10 мин (глюкометр OneTouch Verio Pro+, LifeScan, Швейцария). После достижения равновесия между скоростью введения глюкозы и ее поглощением тканями (120−180 мин) полученное состояние поддерживали в течение 30−40 мин. М-индекс рассчитывали, как среднюю скорость инфузии глюкозы при равновесном состоянии, нормированную на массу тела.

Данные представлены как медиана и межквартильный размах. Для оценки различий между выборками использовали однофакторный дисперсионный анализ Краскела-Уоллиса с коррекцией на множественное сравнение (тест Данна) при уровне значимости 0.05. Взаимосвязь между переменными оценивали с помощью рангового коэффициента корреляции Спирмана (r_s) при уровне значимости 0.05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Как и ожидалось, индекс массы тела, индекс HOMA-IR, уровень инсулина и С-пептида натощак были значительно повышены в обеих группах пациентов. Уровень гликированного гемоглобина и содержание глюкозы натощак были повышены в группе Ob + T2D относительно остальных групп. Помимо этого, в группе Ob+T2D, относительно контроля, было повышено содержание триглицеридов натощак, а субъективная оценка физических возможностей была снижена (табл. 1).

Калорийность принимаемой пищи у пациентов не различалась, но была в 1.8 раза выше, чем в контрольной группе (табл. 1). Динамика биохимических показателей после приема пищи значительно различалась между группами, при этом выраженных различий между мужчинами и женщинами не было найдено (данные не представлены). В группе Ob уровень глюкозы был повышен в 2 раза в течение 2 ч после приема пищи. В группе Ob + T2D постпрандиальный уровень глюкозы был наибольший, но он не отличался от исходного значения из-за высокого исходного уровня и больших внутригрупповых разбросов (рис. 1). Однако прирост глюкозы за 1 ч теста, ее максимальный прирост и прирост площади под кривой “глюкоза-время” за тест (iAUC) были наибольшие в группе Ob + T2D (рис. 2), что свидетельствует о выраженной инсулиновой резистентности и согласуется с результатами, полученными в ПГТТ [2], а также тесте со смешанной пищей в стандартной для всех участников дозировке [3, 6].

 

Рис. 1. Динамика глюкозы, инсулина и С-пептида в крови после приема смешанной пищи (6 ккал/кг массы тела) у худых добровольцев (Н), пациентов с ожирением без (Ob) и с сахарным диабетом 2-го типа (Ob + T2D).

Представлены медиана и межквартильный размах; ×, ×× и ××× – отличие от исходного уровня при р ≤ 0.05, ≤ 0.01 и ≤ 0.001 соответственно.

 

Рис. 2. Прирост глюкозы, инсулина и С-пептида в крови после приема смешанной пищи (6 ккал/кг массы тела) у худых добровольцев (Н), пациентов с ожирением без (Ob) и с сахарным диабетом 2-го типа (Ob + T2D).

Представлены медиана, межквартильный размах и индивидуальные значения; * – отличие от контроля, # – отличие от Ob; один, два и три символа — р ≤ 0.05, ≤ 0.01 и ≤ 0.001 соответственно.

 

Постпрандиальные значения инсулина и С-пептида были выше у пациентов, чем в контроле (рис. 1). При этом скорость прироста инсулина и С-пептида за час после приема пищи была увеличена относительно контроля только в группе Ob (рис. 2, А), что связано с компенсаторным увеличением секреции инсулина при развитии инсулинорезистентности у пациентов с ожирением. Отсутствие отличий этого показателя от контроля в группе Ob + T2D объясняется дисфункцией β-клеток, вызванной многолетним сахарным диабетом 2-го типа [14]. Однако максимальный прирост инсулина и С-пептида за тест и увеличение площади под кривой “С-пептид-время” – полуколичественного маркера секретирующей активности β-клеток — оказались сопоставимы между группами пациентов и были больше, чем в контроле (рис. 2, Б и В). Такой ответ у пациентов с сахарным диабетом 2-го типа отличается от того, что обычно наблюдают в ходе ПГТТ [2, 4] или в тесте со стандартной дозой смешанной пищи [3, 6], где получен меньший прирост этих показателей у пациентов с сахарным диабетом 2-го типа относительно пациентов с ожирением.

По-видимому, отличие от тестов со стандартной дозой потребляемой глюкозы/пищи связано с тем, что в нашем исследовании пациенты получали большее количество пищи, что вызвало значительное повышение глюкозы крови и секреции инсулина в группе Ob + T2D. Отличие от ПГТТ может объясняться тем, что смешанная пища сильнее стимулирует продукцию инсулина [6], что частично связано с большей секрецией инкретинов [3]. Следует обратить внимание, что в группе Ob + T2D были пациенты, у которых прирост площади под кривыми “инсулин/С-пептид-время” был значительно ниже среднего значения (рис. 2, В); оказалось, что эти пациенты имели наибольшую по группе длительность сахарного диабета 2-го типа (11 и 14 лет против 7 лет в среднем по группе).

Анализ всех полученных данных выявил наиболее тесные корреляции М-индекса с содержанием глюкозы (r_s = –0.82 – –0.69; р = 0.002 – 0.02) и с площадью под кривой “глюкоза-время” (AUC; r_s = –0.78 – –0.76; р = 0.004 – 0.01) на 30, 60, 90, 120 и 180 мин. Важно отметить, что снижение М-индекса (чувствительности к инсулину) тесно связано с увеличением содержания глюкозы крови через 90 мин после приема пищи (рис. 3); при этом при значении М-индекса менее 3 (выраженная инсулинорезистентность) содержание глюкозы значительно варьируется и может достигать очень высоких концентраций (>17 ммоль/л). Наличие тесной взаимосвязи между этими показателями показывает, что тест со смешанной пищей, нормированной на массу тела, может быть использован для непрямой оценки системной инсулинорезистентности.

 

Рис. 3. Взаимосвязь между содержанием глюкозы в крови через 90 мин после приема смешанной пищи (6 ккал/кг массы тела) и М-индексом — системный показатель чувствительности к инсулину.

Градация инсулинорезистентности по М-индексу: ≤2 – тяжелая, >2–4 – средняя; >4–6 – легкая, >6 – нет инсулинорезистентности (вертикальный пунктир).

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Тест с нормированным приемом смешанной пищи выявляет значительные нарушения в динамике глюкозы, инсулина и С-пептида в крови при ожирении и сахарном диабете 2-го типа. Прирост глюкозы и С-пептида через час после приема пищи хорошо разделяет пациентов с ожирением без и с сахарным диабетом 2-го типа, что отражает нарушения как в инсулинозависимом захвате глюкозы тканями, так и в скорости секреции инсулина. При этом прирост площади под кривой “С-пептид-время” за тест косвенно показывает, что максимальный секреторный ответ β-клеток сопоставим у пациентов с ожирением без и с сахарным диабетом 2-го типа (средняя длительность диабета 7 лет). При этом пациенты с наибольшим стажем сахарного диабета 2-го типа демонстрируют значительно меньший прирост этого показателя, что косвенно свидетельствует о выраженной дисфункции β-клеток. Абсолютный уровень глюкозы крови через 90 мин после приема пищи тесно коррелирует с М-индексом — показателем системной чувствительности к инсулину. Приведенные в статье результаты, а также надежность (воспроизводимость) теста со смешанной пищей [15, 16] и слабая зависимость от белково-углеводного состава различных коммерческих пищевых смесей [15], открывает перспективы для более широкого использования этого теста в практике.

Этические нормы. Все исследования проведены в соответствии с принципами биомедицинской этики, сформулированными в Хельсинкской декларации 1964 г. и ее последующих обновлениях, и одобрены Комитетом по биомедицинской этике Института медико-биологических проблем РАН (Москва), протокол № 613 от 29.03.2022 г. и Локальным этическим комитетом “Национального медицинского исследовательского центра эндокринологии” (Москва), протокол № 4 от 14.02.2022 г.

Информированное согласие. Каждый участник исследования представил добровольное письменное информированное согласие, подписанное им после разъяснения ему потенциальных рисков и преимуществ, а также характера предстоящего исследования.

Финансирование работы. Исследование было поддержано РНФ (грант № 21-75-10146).

Благодарности. Авторы выражают благодарность к.м.н. И.А. Склянику (Институт диабета ГНЦ РФ ФГБУ “НМИЦ эндокринологии” Минздрава России, Москва) за его помощь в работе с пациентами.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией данной статьи.

Об авторах

Е. М. Леднев

ФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН; ГНЦ РФ ФГБУ “НМИЦ эндокринологии” Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: danil-popov@yandex.ru
Россия, Москва; Москва

А. О. Гаврилова

ГНЦ РФ ФГБУ “НМИЦ эндокринологии” Минздрава России

Email: danil-popov@yandex.ru
Россия, Москва

Т. Ф. Вепхвадзе

ФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: danil-popov@yandex.ru
Россия, Москва; Москва

П. А. Махновский

ФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН

Email: danil-popov@yandex.ru
Россия, Москва

М. В. Шестакова

ГНЦ РФ ФГБУ “НМИЦ эндокринологии” Минздрава России

Email: danil-popov@yandex.ru
Россия, Москва

Д. В. Попов

ФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: danil-popov@yandex.ru
Россия, Москва; Москва

Список литературы

Дополнительные файлы