Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современные аспекты влияния сахарного диабета 2-го типа на состояние микроциркуляции крови, функцию эндотелия (обзор литературы) 12
1.1. Влияние гипергликемии и функции бета-клеток на состояние капилляров и артерий при СД-2 12
1.2. Микроциркуляция крови и сахарный диабет 2-го типа 19
1.3. Макроваскулярные нарушения и функция эндотелия при СД-2 25
1.4. Заключение 32
Глава 2. Материалы и методы исследования 34
2.1. Клиническая характеристика обследованных пациентов 34
2.2. Характеристика методов исследования 38
Глава 3. Результаты собственных исследований. 46
3.1. Оценка клинико-лабораторных данных. 46
3.2. Микроциркуляторные и макроциркуляторные особенности СД-2. Роль гипергликемии в их развитии . 51
3.3. Влияние степени нарушения гликемического контроля на параметры микроциркуляции и функции эндотелия при СД-2. 58
3.4. Суммарная оценка влияния факторов ГК и функции бета-клеток на МЦ, макроциркуляцию и функцию эндотелия 64
3.5. Корреляционный анализ 78
3.6. Разработка диагностической модели раннего выявления микроваскулярных осложнений СД-2 86
Заключение 88
Список литературы 92
- Микроциркуляция крови и сахарный диабет 2-го типа
- Микроциркуляторные и макроциркуляторные особенности СД-2. Роль гипергликемии в их развитии
- Суммарная оценка влияния факторов ГК и функции бета-клеток на МЦ, макроциркуляцию и функцию эндотелия
- Корреляционный анализ
Введение к работе
Актуальность темы
Чрезвычайный рост заболеваемости сахарным диабетом 2 типа (СД-2)
превысил эпидемиологические прогнозы [Аметов А.С., 2015]. При этом
лечение диабета имеет высокую стоимость- на его долю приходятся 12%
общемировых затрат на здравоохранение [IDF, 2016], что связано с лечением
тяжелых осложнений, развивающихся в результате хронической
гипергликемии. Основой этих осложнений являются нарушения микро- и макроциркуляции [Glycemic Targets ADA,2015].
Патологические отклонения в системе микроциркуляции (МЦ) крови лежат в основе патогенеза СД-2 и участвуют в развитии макроангиопатии, микроангиопатии и нарушении метаболизма на разных стадиях этого заболевания [Wiernsperger N., 2003]. Сочетание гипергликемии, нарушенной функции бета-клеток и инсулинорезистентности (ИР) предполагает развитие сосудистых осложнений у пациентов с СД-2 еще до установления диагноза и ассоциировано с высоким сердечно-сосудистым риском [ESC Guidelines on diabetes, 2013]. Выявлено несколько патофизиологических эффектов гипергликемии в развитии микроваскулярных и макроваскулярных осложнений. Гипергликемия способствует нарушению реологических свойств крови - повышению агрегации тромбоцитов, вязкости, снижению фибринолитической активности [Mather K.J., 2013]; ассоциирована с повышением холестерина фракции низкой плотности и триглицеридов [Newgard C., 2012], что негативно влияет на эндотелий сосудов и способствует развитию атеросклероза. Отмечено непосредственное неблагоприятное воздействие гипергликемии на сосудистую стенку в виде нарушения функции эндотелия (как микроваскулярного, так и макроваскулярного звеньев), проявляющееся снижением синтеза вазодилататоров [Обрезан А.Г., 2008] и увеличением синтеза вазоконстрикторов [Sena C., 2013]. В то же время за счет увеличения гликирования происходят структурные васкулярные изменения, в результате чего увеличивается сосудистая проницаемость с экстравазацией белков. Увеличенная проницаемость капилляров является одной из причин развития и прогрессирования диабетической микроангиопатии: в почках это проявляется микро/макроальбуминурией, в сетчатке – макулярным отеком, экссудатами при пролиферативной ретинопатии. Указанные осложнения ведут к инвалидизации и смерти из-за потери зрения, развития почечной недостаточности [Bourne R., 2013].
Степень разработанности проблемы
Несмотря на проводимые диагностические и лечебные мероприятия в
современной медицинской практике смертность от осложнений СД-2 остается
крайне высокой. В связи с этим появляются новые и совершенствуются
существующие методы диагностики микроциркуляторных нарушений при
СД-2. Среди них лазер-доплеровская анемометрия/LDF/LSCI кожи,
биомикроскопия глаза, оптическая когерентная томография, флюоресцентная
ангиография, биопсия тканей. Каждый их этих методов, имея свою область
успешного применения, не может обеспечить прямую и неинвазивную
визуализацию микрососудов, в отличие от метода цифровой капилляроскопии
с количественной оценкой статических и динамических параметров
[Гурфинкель Ю.И., 2010, 2017]. Для специалистов, изучающих
микроциркуляцию крови предметом исследования оказывается связь
сосудистых изменений с осложнениями СД-2, такими как нейропатия [Netten
P.M., 1996], ретинопатия [Винник Э., 2014, Сорокин Е.Л., 2008], когнитивные
нарушения [Nazzaro P., 2013]. В других случаях изучаются характерные
васкулярные нарушения диабета, в сравнении со здоровыми добровольцами
[Shore А.С., 2000, Гурфинкель Ю.И., Макеева О.В., 2011, Rajaei А., 2015],
исследуется связь диабета с ожирением, с состоянием капиллярного русла
[Frisbee J.C., 2007]. Различный дизайн указанных исследований обусловлен
сложным патогенезом СД-2: гипергликемия с глюкозотоксичностью,
липотоксичность, нарушение функции бета-клеток, ИР, высокая
коморбидность. При этом работ по изучению влияния градаций HbA1C на капиллярное звено, с одномоментной оценкой секреции инсулина в литературе нами не обнаружено.
Цель исследования
Изучение влияния гликемического контроля на параметры
микроциркуляции, функцию эндотелия для раннего выявления
микрососудистых и макроваскулярных осложнений СД-2.
Задачи исследования
-
Выявить микроциркуляторные и макроциркуляторные особенности СД-2 и изучить роль гипергликемии в их развитии.
-
Исследовать влияние показателей гликемического контроля (ГК) на капиллярное и магистральное звенья кровотока у пациентов с СД-2.
-
Оценить влияние функции бета-клеток на микрососудистые и макрососудистые показатели в условиях разного гликемического контроля.
-
Изучить взаимосвязь препрандиальной гликемии, гликированного гемоглобина (HbA1C), С-пептида, а также антропометрических, лабораторных показателей с микро- и макроваскулярными параметрами в условиях СД-2 и нормального углеводного обмена.
-
Разработать диагностическую модель раннего выявления микрососудистых осложнений СД-2.
Научная новизна результатов исследования
Определены сосудистые изменения при HBA1C<7% в виде повышения
степени извитости, полиморфизма, расширения венозного отдела (ВО)
капилляров, увеличения коэффициента ремоделирования (КВО/АО).
Гипергликемия приводит к сужению артериального отдела (АО) капилляров, снижению плотности капиллярной сети, повышению жесткости артерий, эндотелиальной дисфункции. Детализация фактора гипергликемии при изучении сосудистых особенностей, характерных для СД-2, отличает данную работу от опубликованных ранее [Shore A.C., 2000, Barchetta V., 2011, Глазков А.А., 2014, Гурфинкель Ю.И., Макеева О.В., 2011].
Установлены различия состояния микрососудов и крупных артерий в
зависимости от степени гипергликемии: при 7HbA1C<9 - увеличение КВО/АО,
скорости распространения пульсовой волны (СРПВ), снижение
эндотелиальной функции (ЭФ); при HbA1C9 - повышение извитости и полиморфизма капилляров, снижение плотности сети, сужение АО капилляров и увеличение КВО/АО. Выявленные особенности являются диагностическими критериями нарушения гликемического контроля СД-2. Связь васкулярных параметров с градациями HbA1C определяет новизну работы и отличает ее от ранее опубликованных [Stirban A., 2014 Alireza R., 2015, Овсянников К.В., 2007, Каменская О.В., 2012].
Выявлена различная реакция микро- и макроваскулярного эндотелия на высоко нормальный уровень С-пептида при СД-2: у капилляров -благоприятные изменения в виде их расширения, уменьшения извитости, в то время как у артерий - негативные изменения в виде эндотелиальной дисфункции и увеличения жесткости, что может быть связано с различной чувствительностью инсулиновых рецепторов эндотелия микрососудов и эндотелия магистральных артерий.
Обнаружены разнонаправленные эффекты влияния гликемии и С-пептида на МЦ в условиях СД-2: вазопротективный эффект С-пептида сопровождается расширением отделов капилляра, уменьшением извитости и
полиморфизма капиллярных петель, а негативный эффект гипергликемии
проявляется ремоделированием капилляров, их извитостью и
полиморфизмом, снижением плотности сети.
Теоретическая и практическая значимость
Разработана новая концепция интерпретации микроваскулярных и макроваскулярных изменений, в которой учитываются одновременно 2 фактора: гликемический контроль и функция бета-клеток.
Проведена модернизация существующих методов капилляроскопии и вазографии в виде их комплексного использования с современной интерпретацией.
Практическая значимость состоит в разработке диагностической модели, позволяющей выявлять ранние микроваскулярные осложнения СД-2 на стадии функциональных и обратимых нарушений с возможностью своевременной коррекции терапии на основании изменения количественных параметров МЦ, макроциркуляции.
Определены антропометрические, биохимические показатели,
влияющие на развитие сосудистых нарушений у пациентов с СД-2.
Методология и методы исследования
Основой методологии представленного исследования стали работы, посвященные изучению состояния микроваскулярного и макроваскулярного звеньев кровообращения при СД-2 [Tooke J.E., 1987, Bollinger A., Fagrell B., 1990, Shore A.C., 2000].
Для выявления характерных для СД-2 сосудистых особенностей проводилось двойное сравнение исследуемых параметров с контрольной группой: всех пациентов с СД-2 (вне зависимости от значения HbA1C) и пациентов с СД-2 с HBA1C<7%. Далее для оценки влияния степени нарушения ГК изучаемые показатели сравнивались между пациентами групп трех градаций ГК (HbA1C <7% и 7% HbA1C <9% и HbA1C 9%). После этого пациенты каждой группы ГК были разделены на 3 подгруппы по значению С-пептида (400 пмоль/л; 400,1 – 999,9 пмоль/л; 1000 пмоль/л) для суммарной оценки влияния факторов гипергликемии и функции бета-клеток. После сравнительного анализа проводился корреляционный анализ в трех выборках: всех участников исследования (n=235), пациентов с СД-2 (n=161), здоровых добровольцев (n=74). В корреляционном анализе изучались связи HbA1C, глюкозы плазмы натощак (ГПН), С-пептида с сосудистыми параметрами. Дополнительно изучались связи антропометрических (масса тела, ОТ, ИМТ и их производные – общее и абдоминальное ожирение),
лабораторных показателей (трансаминазы, гамма-глутамилтранспептидаза (Г-ГТП), липидный профиль, мочевина, креатинин, мочевая кислота) с сосудистыми параметрами для выявления дополнительных факторов риска развития васкулярных нарушений у пациентов с СД-2.
Предмет исследования – оценка влияния ГК на параметры микро- и макроциркуляции для раннего выявления сосудистых осложнений СД-2.
Объект исследования – пациенты с СД-2 и здоровые добровольцы.
Работа выполнена в дизайне проспективного линейного исследования.
Основные научные положения диссертации, выносимые на защиту
-
Доказано развитие микроваскулярных нарушений при СД-2 у пациентов с HbA1С менее 7% (повышение степени извитости, полиморфизма, расширение ВО капилляров, увеличение КВО/АО), усугубляющихся с увеличением гипергликемии, что позволяет использовать метод капилляроскопии для ранней диагностики нарушений МЦ.
-
Доказано, что показатели капиллярного кровотока при HBA1C9% значительно отличаются от состояния 7%HBA1C<9% выраженной извитостью, полиморфизмом, сниженной плотностью сети, что отражает связь градаций ГК с функциональными и структурными сосудистыми нарушениями.
-
Доказан капилляропротективный эффект сохранной функции бета-клеток (при значении С-пептида1000 пмоль/л отмечено расширение отделов капилляров, уменьшение их извитости), который наблюдается при эугликемии и снижается, и исчезает с повышением гликемии, что обусловлено развитием глюкозотоксичности и инсулинорезистентности.
Соответствие диссертации паспорту специальности
В данном исследовании определяется влияние ГК на развитие микроваскулярных и макроваскулярных нарушений при СД-2, что соответствует формуле специальности 14.01.02 –Эндокринология и области исследования: п. 4 – “Этиология и патогенез эндокринных заболеваний, клинические проявления, методы диагностики заболеваний эндокринной системы с использованием клинических, лабораторных, инструментальных и других методов исследования”.
Личный вклад соискателя в получение научных результатов, изложенных в диссертации
Автором проведен анализ литературы, изучена степень разработанности проблемы с определением цели, задач исследования и его дизайна. Проведено
обследование всех пациентов, включая инструментальную диагностику с дальнейшим статистическим анализом и интерпретацией результатов, формулировкой выводов, разработкой научных рекомендаций.
Степень достоверности и апробация диссертации
Степень достоверности результатов данного исследования обоснована
представительными выборочными совокупностями (235 человек),
применением сертифицированного оборудования (цифрового капилляроскопа
«Капилляроскан-1», НЭТ, Россия; пульсового тонометра «Тонокард», АМДТ,
Россия), современными методиками сбора и статистической обработки
информации (пакетом программ Statistical Analysis System, SAS Institute,
Cary, NC, USA, версия 8.1). Выводы, положения и практические
рекомендации подтверждены статистической значимостью полученных
результатов и обоснованы. Проведение диссертационного исследования
одобрено Комитетом по этике научных исследований (27.02.2017, №3).
Апробация состоялась 26.12.2018 на заседании кафедры эндокринологии
ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного
профессионального образования Минздрава России».
Материалы диссертации доложены на конференциях: Global CVCT Forum (Париж, 2011, 2013), IUPS (Бирмингем, 2013), Всероссийском конгрессе эндокринологов (Москва, 2016), II Всероссийской конференции «Сахарный диабет: макро- и микрососудистые осложнения» (Москва, 2017).
Внедрение результатов
Результаты проведенных исследований внедрены в работу
эндокринологического и терапевтического отделений НУЗ «НКЦ» ОАО «РЖД», ГБУЗ ГКБ им. С.П. Боткина Филиала №1, OOO «Центр терапевтической офтальмологии».
Публикации
По материалам исследования опубликовано 14 печатных работ, из них 5 - в научных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, 1 статья в зарубежном издании, 1 монография.
Объем и структура диссертации
Диссертация изложена на 104 страницах текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, результатов исследований и их обсуждения, выводов, практических рекомендаций, списка использованных источников литературы (содержит 175 источников: отечественных 46 и иностранных 129). Работа иллюстрирована 13 рисунками и 11 таблицами.
Микроциркуляция крови и сахарный диабет 2-го типа
Существуют различные способы исследования МЦ крови у человека. Это морфологические исследования биоптатов кожи, лазерная допплеровская анемометрия и компьютерная капилляроскопия [33;57].
МЦ в различных органах и тканях представляет собой единую систему, реагирующую на внешние и внутренние факторы одинаково качественно, хотя и различно – количественно [22]. Предполагается, что изучение состояния МЦ в конкретной области дает представление о ее состоянии в целом [19;41].
Капилляры располагаются в межуточной ткани с варьированием диаметра от 4,5 до 30 мкм, в зависимости от органных особенностей строения сосудов. Количество капилляров на единицу площади варьирует в органах. Морфология капилляров (длина капиллярных петель и их ширина) также имеет органные отличия [58;44].
В пред- и посткапиллярном отделах капиллярной петли определяются пре- и посткапиллярных сфинктеры. Они содержат гладкомышечные клетки и имеют рецепторы к гормонам, медиаторам, за счет чего происходит изменение их тонуса с регуляцией капиллярного кровотока [57]. Строение капиллярной стенки представлено эндотелиоцитами, расположенными на базальной мембране, обеспечивающими основную функцию- проницаемость; гладкомышечных клеток в ней нет, что исключает сократительную способность [57]. На транскапиллярный обмен влияет скорость капиллярного кровотока (СКК), онкотическое и осмотическое давление, состояние капиллярной стенки, количество функционирующих капилляров на единицу массы ткани. Капиллярное давление определяют фильтрация и реабсорбция жидкости. СКК меняется регионарно, зависит от величины просвета капилляра, реологических свойств крови.
Регуляция капиллярного кровотока осуществляется на трех уровнях (общесистемная, органная и регуляция в пределах капилляра) и обеспечивается секрецией вазоконстрикторов и вазодилататоров, реализуемых на уровне пре-и посткапиллярных сфинктеров и далее расположенных сосудистых отделов; изменением проницаемости капилляра (например, брадикинин, гистамин) [1;11;57]; изменением метаболизма веществ, гормонов и медиаторов (эндотелиоциты катаболизируют брадикинин, серотонин, простагландины, жирные кислоты, липопротеины с образованием ТГ, обеспечивают конверсию ангиотензина). Также эндотелиоциты регулируют реологию крови: за счет синтеза простациклинов снижают агрегацию тромбоцитов, стимулируют фибринолиз синтезом активаторов плазминогена, секретируют тканевые факторы свертывания крови [57].
Особенности микроциркуляторного русла при СД-2
Большинством исследований подтверждено, что микроангиопатии при СД-2 имеют высокую корреляцию с колебаниями и длительностью гипергликемии [72;85]. Диабетические микроангиопатии – ведущая причина новых случаев слепоты в возрасте 20-74 лет и гломерулосклероза с почечной недостаточностью. Более 60% пациентов с диабетом имеют нейропатию различных форм, в том числе автономную нейропатию, снижающую качество жизни [24]. Прогрессирующее ремоделирование микрососудов сопровождается деструкцией клеток – эндотелиоцитов и перицитов в невральных сосудах, мюллеровых и ганглионарных клеток в сетчатке, подоцитов и гломерулярных клеток в почках [123;155]. Большинством исследователей подтверждено, что появление микроваскулярных нарушений у пациентов с СД-2 представляется неизбежным [163]. В 1975 г. Donald E. McMillan охарактеризовал нарушения МЦ при СД-2: изменение базальной мембраны, изменение функции клетки и ее метаболизма, нарушение реологических свойств крови и гемостаза, нарушение транспорта кислорода, дисгормональные нарушения [120]. Изменения сосудистой стенки при СД-2 были также описаны в 1975 г. Jen H. Lin и др. Оценкой биоптатов слизистой десны пациентов с СД- 2 по сравнению с пациентами с ожирением было выявлено значительное утолщение базальной мембраны во всех биоптатах пациентов группы с СД-2. Изменения были выражены преимущественно в капиллярах и сосудах ближайших к ним (терминальных артериолах и метартериолах), а выраженность изменений зависела от типа сосуда. Утолщение базальной мембраны связано с увеличением аморфного, зернистого, и соединительного материала, с разрастанием коллагеновых фибрилл [98]. J E Tooke выявил, что изменения в стенке микрососудов и патологические изменения гемодинамики могут способствовать обесцениванию транскапиллярного обмена [163]. Сосудистый генез диабетической полинейропатии также подтвержден связью толщины базальной мембраны эндоневральных сосудов и плотности нервных волокон в периферическом нерве [84]. Хотя утолщение базальной мембраны в микрососудах является неспецифическим, развитие его в капиллярах тесно связано с СД [98]. Утолщение базальной мембраны приводит к сужению артериального отдела (АО) капилляра. Метод капилляроскопии не позволяет визуализировать стенки капилляра, а только эритроцитарный столбик протекающей через этот капилляр крови. Поэтому под сужением АО капилляра при проведении капилляроскопии подразумевается визуализируемое уменьшение диаметра эитроцитарного столбика из-за утолщения стенки капилляра. Сужение АО капилляра также связано с повышением тонуса артериол (из-за нарушения секреции вазодилататоров) [55], ведущим к уменьшению протекающей через капилляр крови. Методом капилляроскопии в наших работах определено сужение АО капилляров у пациентов с СД-2 в сочетании с АГ [17;18]. Для оценки сужения артериального отдела капилляра в 2010 г. [14] разработан коэффициент ремоделирования (Крем), определяемый отношением диаметра венозного отдела (ВО) капилляра к диаметру его артериального отдела (АО). В других работах, напротив, определено значительное расширение капилляров у пациентов с СД-2 с длительным стажем этого заболевания, как на пероральной сахароснижающей терапии, так и на инсулинотерапии, по сравнению со здоровыми добровольцами того же возраста [158;57]. Расширение капилляров можно объяснить фактором гиперинсулинемии, обусловленной ИР или стимулированной приемом секретогогов.
В некоторых работах можно встретить другой признак нарушения МЦ крови при СД-2 - расширение ВО капилляров. Расширение ВО капилляра может быть проявлением хронической венозной недостаточности (ХВН), которая часто встречается у пациентов с СД-2 [80]. Пациенты с СД-2 подвержены возникновению и прогрессированию ХВН ввиду фоновой коморбидности (нарушение МЦ нижних конечностей, избыточный вес, АГ, эндотелиальная дисфункция) [78]. По данным 5-летнего исследования Stuard и соавторы установили, что почти 50% наблюдаемых пациентов с ХВН страдали СД-2 (177 пациентов - 45,6%) [157]. В другой работе у пациентов с СД-2 была установлена недостаточность глубоких вен с сокращением времени венозного наполнения и снижением артериовенозного ответа, значимо отличающимися от таковых в общей популяции [113]. Застой крови в венозном отделе кровообращения способствует гипоксии и нарушению свойств эндотелия с повышением проницаемости капиллярной стенки с увеличением перикапиллярного пространства [45]. Таким образом, усугубляется капиллярная гипоперфузия с образованием артериовенозных шунтов, со снижением капиллярного кровотока [29], что влияет на увеличение размера ПЗ и снижение средней скорости капиллярного кровотока (СКК). Увеличение размера периваскулярной зоны (ПЗ) описано в наших исследованиях у пациентов с СД-2 в сочетании с АГ [17;18]. Однако в литературе изменения этого показателя при СД-2 не найдено. Известно, что увеличение размера ПЗ определено при сердечной недостаточности [16], при АГ [14]. Увеличение данного параметра отражает наличие скрытых отеков, которые, с одной стороны, обусловлены нарушением окислительно-восстановительных процессов и являются результатом нарушения осмотического давления из-за колебания гликемии, с другой стороны, могут быть проявлением кардиопатии, нефропатии в условиях СД.
Следующим признаком нарушения микроциркуляции при СД-2 является снижение плотности капилляров - рарификация. Рарификация приводит к обесцениванию капиллярного кровотока с развитием дистрофических процессов, тесно связана с увеличением периферического сосудистого сопротивления и, по мнению ряда авторов, может играть важную роль в патогенезе СД и АГ [14;55;61;28;116]. По результатам наших работ отмечено снижение плотности капиллярной сети у пациентов с СД2 в сочетании с АГ [17;18]. По данным Nazzaro P с соавт. рарификация была выявлена у пациентов с метаболическим синдромом и АГ. При этом была подтверждена корреляция тяжести заболевания и микроциркуляторных нарушений (изучались цереброваскулярные нарушения) [126]. Frisbee JC. также описал снижение плотности сети у пациентов с СД-2 [82]. Однако имеются и другие работы, в которых, напротив, у пациентов с нарушенной толерантностью к глюкозе (НТГ) и СД-2 не выявлено снижения плотности сети при сравнении со здоровыми добровольцами [97].
Микроциркуляторные и макроциркуляторные особенности СД-2. Роль гипергликемии в их развитии
Для выявления влияния сахарного диабета 2 типа на капиллярный кровоток проведено сравнение параметров МЦ крови между группой всех пациентов с СД-2 и контрольной группой, а также пациентов с СД-2 с HbA1C 7% и контрольной группой с целью детализации фактора гипергликемии при изучении влияния СД-2 на сосудистые нарушения.
Температура кожи исследуемой области в группах различалась: 33,18 ± 0,23 Co у добровольцев и 33,77 ± 0,14 Co у пациентов с СД-2 (р=0,026) (Таблица3).
Отмечена тенденция к увеличению размера ПЗ при СД-2: 107,3 ± 1,27 мкм в общей группе пациентов и 107,8 ±2,10 в группе пациентов с HbA1C 7% против 102,9 ± 1,82 мкм (р1 =0,052, р2=0,09). Увеличение размера ПЗ отражает наличие скрытых отеков, что обусловлено множественными изменениями (АГ, кардиопатией и нефропатией). Исследование ПЗ целесообразно для оценки состояния пациента, для решения вопроса о применении диуретиков, изучения влияния терапии (антагонистов кальция, глитазонов, способствующих появлению отеков).
В общей группе с СД-2 выявлено значимое сужение АО капилляра до 7,89 ± 0,14 мкм, по сравнению с контрольной группой - 8,69 ± 0,19 (р=0,0014) (Рис.7). При этом диаметр АО в группе с СД-2 с HbA1C 7% практически не отличается от его значения в контрольной группе. Таким образом, сужение АО капилляров характерно для декомпенсации диабета, обусловлено отложением продуктов избыточного гликирования в стенке капилляра с ее утолщением и сужением просвета. Кроме того, сужение АО капилляра наблюдается при АГ, которая установлена более, чем у 85% пациентов с СД-2. Механизм сужения АО капилляра заключается в повышении тонуса артерий, сокращении прекапиллярного сфинктера за счет действия вазопрессоров с запустеванием капилляров. Таким образом, сужение диаметра АО капилляров означает увеличение объема циркулирующей крови, «магистрализацию» кровообращения с повышением АД. Такое состояние предполагает прогрессирование дистрофических процессов в тканях и органах.
Выявлено значимое расширение ВО капилляров как в общей группе пациентов, так и в группе с СД-2 с HbA1C 7%, что делает этот показатель характерным для СД-2: 11,98 ± 0,23 мкм– в общей группе и 12.33 ± 0,43 мкм в группе с удовлетворительным ГК против 11,34 ± 0,21 (р1,2 0,05). Венопатия с расширением ВО капилляров, обусловлена, вероятно, особенностями рецепторного аппарата посткапиллярного сфинктера. Известно распространение венозной недостаточности в популяции с СД-2.
Сопоставление коэффициента ремоделирования (Кво/ао), отражающего отношение диаметра ВО капилляров к АО, выявило существенные различия в общей группе с СД-2 - 1,53 ± 0,02, а также в группе с НЬА1с 7% - 1,45 ± 0,02, по сравнению с 1,32 ± 0,02 в контрольной группе (ри=0,0000).
По данным обзорной капиллярограммы степень извитости капилляров (2,06 ± 0,05 и 1,83 ± 0,10 баллов) и их полиморфизм (2,09 ± 0,05 и 1,85 ± 0,10 баллов) значимо повышены (р=0,000) как у пациентов общей группы СД-2, так и у пациентов группы СД-2 с HbA1C 7% (против 1,27 ± 0,08 и 1,34 ± 0,08 в контрольной группе). Таким образом, повышение степени извитости капилляров и полиморфизм характерны для СД-2 (Рис. 7-9).
Ранее нами определялось повышение степени извитости у пациентов с СД-2. Подобные результаты были получены методом капилляроскопии Barchetta, V. и др. в 2011 году. Повышение извитости связано с изменением свойств сосудистой стенки с последующим нарушением транскапиллярного обмена. При этом предполагается, что изменения в сосудистой стенке развиваются не равномерно с чередованием участков нарушения массопереноса и участками с нормальным транскапиллярным обменом. В результате происходит скручивание капилляров, изменение их формы, что сопровождается полиморфизмом. Возможно повышение извитости капилляров происходит компенсаторно для увеличениия диффузионной поверхности.
Плотность капиллярной сети при диабете оказалась сниженной значимо в общей группе диабета 1,94 ± 0,05 баллов (р1 0,001), в то время как в группе с HbA1C 7% этот показатель (2,15 ± 0,09 баллов) мало отличался от значения в контрольной группе (2,31 ± 0,07 баллов, р2=0,187).
Из динамических параметров определялась СКК в 3-х отделах капилляра с расчетом средней СКК. Оценка СКК представляется сложной, потому что во время записи даже в течение 10-30 секунд можно отметить резкие перепады скорости, внеочередные ускорения кровотока (вазомоции) в 2-10 раз, по сравнению с минимальной скоростью. У части пациентов за время записи не регистрируются вазомоции вовсе, у другой части, вазомоции частые, что влияет на значение получаемой средней скорости. Имеются данные в литературе, указывающие на снижение СКК, однако есть и другие исследования, в которых определено увеличение этого параметра, в частности у пациентов с диабетической нейропатией. В данной работе проводилась оценка линейной СКК в капиллярах. Определена тенденция к снижению средней СКК при СД-2: в общей группе - 587,9 ± 36,7 мкм/сек и в группе с HbA1C 7% - 554,7 ± 70,8 против 709,1 ± 59,6 мкм/сек в контрольной группе (р1=0,0598, р2=0,0718).
Суммарная оценка влияния факторов ГК и функции бета-клеток на МЦ, макроциркуляцию и функцию эндотелия
Принимая во внимание значительное участие инсулина в сосудистой регуляции решено изучить функцию бета-клеток (по уровню С-пептида) в комплексной оценке влияния гликемического контроля на параметры МЦ, макроциркуляции и функцию эндотелия. Для этого пациенты разделены на подгруппы: с нарушенной функцией бета-клеток (сниженной секрецией С-пептида 400 пмоль/л) и с сохранной функцией бета-клеток (нормальной секрецией - 400 С-пептид 1000 пмоль/л и высоко нормальной секрецией С-пептида1000 пмоль/л) в пределах каждой из трех групп различного ГК (для исключения влияния фактора гипергликемии на исследуемые параметры).
Сравнение параметров МЦ, макроциркуляции и функции эндотелия между пациентами 1й группы (с HbA1C 7%) в зависимости от функции бета-клеток
Значение температуры кожи исследуемой области в трех подгруппах мало различима: в 1-й подгруппе - 32.40 ± 0,52 o C, во 2-й подгруппе - 33.40 ± 0,01o C, в 3-й подгруппе – 34,2 ± 0,29 o C (Таблица 7).
При анализе размера ПЗ выявлена тенденция к увеличению этого показателя от первой к третьей подгруппе: в 1-й подгруппе – 93,4 ±10,99 мкм, во 2-й подгруппе – 105,9 ± 1,99 мкм, в 3-й подгруппе – 112,4 ± 3,30 мкм (р1=0,34, р2=0,10). Распространенность производного параметра ПЗ 120 мкм в группе с высоко нормальной секрецией С-пептида значимо выше, по сравнению с 2-й подгруппой - 28,5% против 4,7% (р2=0,0315). Следовательно, в условиях HbA1C 7% высоко нормальное значение С-пептида ассоциировано с появлением отечного синдрома, что может быть обусловлено ИР, которая, в свою очередь, связана с эндотелиальной дисфункцией, кардиопатией, нефропатией.
Диаметр АО достоверно увеличивается также от 1-й к 3-й подгруппе: в 1-й подгруппе – 7,6 ± 1,03 мкм, во 2-й подгруппе – 7,79 ± 0,30 мкм, в 3-й подгруппе – 9,41 ± 0,41 мкм (р2=0,0026). Кроме того, наличие расширения диаметра АО 9 мкм в 3-й подгруппе встречается чаще, чем в 1-й и 2-й подгруппе (р1=0,0152) Расширение АО в 3-й подгруппе демонстрирует пложительный эффект инсулина на микроциркуляторное русло (вазодилатация афферентных прекапиллярных отделов). Известно влияние инсулина на секрецию NO и других вазодилататоров. Учитывая, что оценка функции бета-клеток проводилась посредством анализа концентрации С-пептида в крови, стоит отметить его непосредственное вазодилататорное свойство на МЦ.
Выявлено достоверное увеличение диаметра ВО капилляров в 3-й подгруппе: 13,67 ± 0,66 мкм, против 11,6 ± 1,88 мкм и 11,13 ± 0,45, (р2=0,0033), что может быть связано с влиянием инсулина на рецепторы посткапиллярных сфинктеров с развитием венопатии, венозной недостаточности, описанной в литературе при СД-2. Вероятно, этот процесс также обусловлен выявленной тенденцией к отекам в 3-й подгруппе, определенной по значению периваскулярной зоны.
При сравнении КВО/АО в 3-й подгруппе достоверных отличий не выявлено (1,43 ± 0,03 и 1,45 ± 0,04 против 1,52 ± 0,07 – в 1-й подгруппе, р1,2 0,1), несмотря на значимое расширение АО капилляра в 3-й подгруппе. Отсутствие значимости обусловлено расширением ВО наряду с расширением АО капилляров в 3-й подгруппе.
В подгруппе с высоко нормальным значением С-пептида определено достоверное снижение степени извитости капилляров – 1,57 ± 0,15 баллов (р2=0,02), по сравнению с более высокими показателями в 1-й и 2-й подгруппах, где значения этого параметра были схожими (2,00 ± 0,41 и 2,05 ± 0,12 баллов соответственно). Снижение степени извитости в 3-й подгруппе демонстрирует положительный эффект сохранной функции бета-клеток на эндотелий микроваскулярного уровня.
Выявлена тенденция к уменьшению полиморфизма в подгруппе с высоко нормальным значением С-пептида: 1,71 ± 0,17 баллов против 2,00 ± 0,14 баллов во 2-й подгруппе (р1,2 0,1), что также связано с вазопротективными свойствами инсулина (за счет улучшения эндотелиальной функции).
Плотность капиллярной сети снижена без значимости (р2=0,08) во 2-й подгруппе – 1,95 ± 0,11 единиц. В 3-й подгруппе этот показатель более высокий – 2,29 ± 0,10 единиц. Увеличение плотности сети у пациентов с высоко нормальным значением С-пептида связано с отсутствием сужения просвета капилляра, в связи с чем большее количество капилляров доступно визуализации.
При оценке средней СКК значимых отличий не выявлено. Определены схожие его значения во 2-й и 3-й подгруппах: 502.9 ± 512.2 мкм/сек и 540.19 ± 317.14 мкм/сек соответственно. В 1-й подгруппе определено повышение этого показателя - 902.99 ± 914.63 мкм/сек.
При СД-2 в условиях HbA1C 7% в подгруппе с высоко нормальной секрецией С-пептида микроваскулярные нарушения выявлены в наименьшей степени (уменьшение степени извитости и полиморфизма капилляров, отсутствие рарификации, а также расширение отелов капилляра), что демонстрирует его положительное влияние на капиллярный кровоток.
Нарушенная функция бета-клеток (С-пептид400 пмоль/л) на уровне МЦ отрицательно влияет на параметры капиллярного кровотока: отмечена тенденция (р1 0,05) к сужению капилляров (АО – 7,6 ± 1,03 мкм), изменению их формы с полиморфизмом (1,75 ± 0,25 баллов) и увеличению их извитости (2,00 ± 0,41 баллов).
СРПВ значимо не различался в подгруппах (р1,2 0,05). Однако производный показатель «СРПВ 9 м/с» достоверно был выше в подгруппе с высоко нормальным значением С-пептида – 48% против 25% в 1-й и 19% во –й подгруппах (р2=0.05). На уровне артерий высоко нормальная секреция С-пептида не оказывает протективных свойств и, наоборот, демонстрирует негативный эффект в виде повышения СРПВ. Можно заключить, что у пациентов со значением С-пептида 1000 пмоль/л имеется склонность к увеличению жесткости артерий и более активному атерогенезу. Также причиной повышения СРПВ в 3-й подгруппе может быть увеличенная конверсия кортизона в кортизол у пациентов с ожирением, абдоминальным ожирением. В 3-й подгруппе ИМТ составил 34.7 ± 4,33 кг/м2 против 30.78 ± 1,13 кг/м2 во 2-й подгруппе (р2=0,06). Окружность талии в 3-й подгруппе составила 111,1 ± 1,72 см против 95,4 ± 4,68 во 2-й подгруппе (р2=0,018).
Подобные тенденции (достоверности не получено) наблюдаются в изменении показателя дельта СРПВ (р 0,05): значение, приближенное к нормальному отмечено во 2-й подгруппе - -18.50 ± 13.12 м/сек, более низкое значение – в 1-й подгруппе - -15.50 ± 16.16 м/сек, и еще более низкое - в группе с высоко нормальным значением С-пептида -14.40 ± 10.63 м/сек.
Функция эндотелия снижена в 3-й подгруппе (37.07 ± 27.12%) (р2=0.036), против 54.88 ± 26.26% во 2-й подгруппе. Таким образом, эндотелиальная функция нарушена в условиях высоко нормальной секреции С-пептида (1000 пмоль/л) из-за нарушения его действия на фоне ИР.
Сравнение параметров САД и ДАД существенной разницы между подгруппами пациентов 1-й группы не выявило.
Исследование ЧСС показало различия во 2-й и 3-й подгруппах: в 3-й подгруппе этот показатель определен на уровне 75.50 ± 2,23 уд/мин, во 2-й подгруппе - 68.90 ± 8.53 уд/мин (р2=0.028). Эндотелиальная дисфункция приводит к снижению эластичности артерий, к повышению периферического сопротивления с увеличением пред- и постнагрузки на сердце с увеличением ЧСС.
Выявлена различная реакция микро- и макроваскулярного эндотелия на высоко нормальный уровень С-пептида при СД-2: у капилляров -благоприятные изменения в виде их расширения, уменьшения извитости, в то время как у артерий - негативные изменения в виде эндотелиальной дисфункции и увеличения жесткости, что может быть связано с различной чувствительностью инсулиновых рецепторов эндотелия микрососудов и эндотелия магистральных артерий.
Корреляционный анализ
Корреляционный анализ проведен в трех выборках: у всех 235 участников исследования, у 161 пациента с СД-2 и у 74 здоровых добровольцев. Целесообразность разделения корреляционного анализа на 3 части продиктована дифференцированным подходом в оценке взаимосвязей гликированного гемоглобина с параметрами микро- макроциркуляции, клинико-лабораторными данными, так как взаимосвязи в условиях физиологических и патофизиологических могут различаться (Таблица 10).
Далее описываются корреляции (с разными корреляционными коэффициентами), достоверность которых установлена (р 0,05). Выявлена обратная корреляция HbA1C с С-пептидом в общей выборке (r=-0,200), что характеризует нормальную физиологическую взаимосвязь. В выборке пациентов с СД-2, напротив, достоверной связи этих показателей не подтверждено (р=0,81), что демонстрирует участие дополнительного фактора – инсулинорезистентности. Отсутствие корреляции между HbA1C и С-пептидом при СД-2 означает, что эти факторы независимо друг от друга влияют на микроциркуляторное и макроциркуляторное звенья сосудистой системы. Это подтверждает полученные результаты сравнения параметров микроциркуляции, функции эндотелия в группах трех градаций гликемического контроля и функции бета-клеток.
В общей выборке всех участников, также, как и в выборке с СД-2 выявлена прямая корреляция HbA1C с клиническими показателями: ОТ (r=0,343), наличием абдоминального ожирения (r=0,343), массой тела (r=0,305), и ИМТ (r=0,341). Эта связь обусловлена развитием ИР при прибавке в весе, увеличении объема живота с усугублением ГК. В выборке здоровых добровольцев связи HbA1C с клиническими показателями не определено, что связано с отсутствием влияния ИР у здоровых людей на изучаемые корреляции.
Из лабораторных показателей HbA1C коррелирует с трансаминазами (с АЛТ, r=0,16926, с АСТ, r=0,19923), с Г-ГТП (r=0,24562), мочевиной (r=-0,14262), СКФ (r=0,18573), триглицеридами (r=0,26455) в общей выборке и выборке больных СД-2. Отсутствие связи HbA1C с изменениями лабораторных показателей в выборке из здоровых добровольцев – маркеров гепатоцитолиза, маркера повышения азотистых шлаков (мочевины), маркера почечной фильтрации (СКФ), маркера дислипидемии (триглицеридов) означает, что связь всех этих указанных параметров существует только при СД-2 и характеризует его патофизиологическую основу (развитие стеатогепатоза, форсированной гиперфильтрации с глюкозурией и развитием нефропатии). Из микроциркуляторных показателей при СД-2 значимые корреляции (p 0,05) определены у HbA1C с КВО/АО (r=0,17), степенью извитости (r=0,19), полиморфизмом капилляров (r=0,21) и обратная корреляция – с диаметром АО капилляра (r=-0,18), диаметром ПО капилляра (r=-0,11), плотностью сети (r=-0,18). Обратная корреляция HbA1C не только с АО, но и с ПО капилляра подтверждает связь гипергликемии с сужением капилляра при СД-2. В выборке здоровых добровольцев у HbA1C определилась обратная корреляция только с ПО капилляра (r=0,3162). Это означает, что фактор гликемии имеет большое влияние на параметры микроциркуляции при СД-2, в то время как у здоровых людей этот фактор практически не вызывает изменений капиллярного кровотока, так как предполагается нормогликемия.
Из макроциркуляторных показателей в общей выборке HbA1C коррелирует с СРПВ, r=0,39201, обратно коррелирует с эндотелиальной функцией r= -0,20687. Также HbA1C коррелирует с САД (r=0,29), ДАД (r=0,19), пульсом (r=0,23). В выборке пациентов с СД-2 эти корреляции сохраняются (в частности с производным показателем ЭФ 30%, (r=0,19). Связь HbA1C с САД и ДАД в этой выборке определена за счет производного показателя АД 140/90 мм.рт.ст. (r=0,26108). В выборке здоровых добровольцев связь HbA1C с параметрами макроциркуляции не выявлена. Таким образом, установлена корреляция гипергликемии с нарушением всех изученных макроциркуляторных показателей при СД-2.
Корреляционные связи ГПН в выборке с СД-2 подобны HbA1C (р 0,05): с КВО/АО (r=0,17), степенью извитости (r=0,19), полиморфизмом капилляров (r=0,14), а также с СРПВ (r=0,16), и обратная корреляция – с диаметром АО капилляра (r=-0,46), ЭФ (r=-0,17).
При анализе С-пептида с показателями микроциркуляции выявлены следующие корреляции в выборке с СД-2: с диаметрами артериального (r=0,19), переходного (r=0,12), венозного (r=0,17) отделов капилляра, как и в общей выборке. В выборке здоровых добровольцев сохраняется связь С-пептида с диаметрами отделов капиллярной петли: с АО (r=0,17), ПО (r=0,28) и ВО (r=0,26) капилляра. Это означает, что, как в норме, так и при патологии (СД-2) у С-пептида отмечен вазопротективный анаболический эффект на капиллярный кровоток. При оценке связи С-пептида с макроциркуляторными показателями в общей группе определена прямая корреляция с СРПВ (r=0,13), САД (r=0,23), ДАД (r=0,21) и пульсом (r=0,11), и обратная корреляция с ЭФ (r=0,15). В выборке с СД-2 сохраняются указанные корреляции С-пептида, а в выборке здоровых добровольцев – у С-пептида корреляций с макроциркуляторными показателями не выявлено, что демонстрирует отсутствие действия фактора инсулинорезистентности на артерии у людей без нарушения углеводного обмена, артериальной гипертензии и ожирения.
В условиях СД-2 в развитии сосудистых нарушений участвуют не только факторы гипергликемии и секреции С-пептида, но и клинические факторы, как увеличение массы тела, ожирение, абдоминальное ожирение (р 0,05): масса тела коррелирует с КВО/АО (r=0,1058) и ЭФ (r=-0,13625); ИМТ - с ЭФ (r=-0,14136), окружность талии - с КВО/АО (r=0,12828) и ЭФ (r=-0,15903); ожирение – со степенью извитости (r=0,15372) и с ЭФ (r=-0,14755). Увеличение массы тела с развитием ожирения, увеличение ОТ не только связаны с нарушением ГК, но также негативно влияют на параметры капиллярного кровотока, способствуют эндотелиальной дисфункции, повышению жесткости артериальной стенки.
В корреляционном анализе установлены связи лабораторных показателей с сосудистыми (р 0,05): трансаминазы коррелируют с КВО/АО (АСТ r=0,17627, АЛТ r=0,11571), АЛТ - с СРПВ (r=0,13173); Г-ГТП – с СРПВ (r=0,16178). Триглицериды коррелируют со степенью извитости (r=0,13579). Повышение маркеров гепатоцитолиза (трансаминаз, Г-ГТП), дислипидемия (повышение триглицеридов) способствуют развитию микро- и макроваскулярных нарушений.
Проведение 3-х корреляционных анализов позволило выявить, что связи HbA1C с параметрами микроциркуляции, макроциркуляции и функции эндотелия определяются только в условиях СД-2, в то время как у добровольцев эти связи не определены. Значимые корреляции определены у HbA1C с диаметром АО капилляра, КВО/АО, степенью извитости, плотностью сети, полиморфизмом, а также с СРПВ, ЭФ, САД, ДАД. Таким образом, микроциркуляторные (сужение АО капилляра, повышение КВО/АО, степени извитости, полиморфизмом, снижение плотности сети) и макроциркуляторные (увеличение СРПВ, снижение ЭФ, повышение САД, ДАД, увеличение пульса) нарушения являются специфичными для СД-2 и могут использоваться в его диагностике.