Monocyte chemoattractant protein-1 in patients with different types of diabetes mellitus: clinical and practical significance

Full Text

Введение

По данным Международной федерации диабета, на 2021 г. во всем мире зафиксировано 537 млн человек с диагнозом сахарного диабета (СД). В России по состоянию на 1 октября 2024 г. более чем 5,2 млн человек (около 3,5% населения) имеют данную нозологию согласно Федеральному регистру сахарного диабета [1, 2].

В классификацию СД входит более 10 подвидов, актуальный список которых утвержден Всемирной организацией здравоохранения в 2019 г. [3]. Особый интерес представляет гибридная форма – медленно развивающийся иммуноопосредованный СД у взрослых, ранее именуемый как LADA (latent autoimmune diabetes mellitus in adults – латентный аутоиммунный диабет взрослых).

Особенностью LADA является объединение фенотипов СД 2-го (СД 2) и 1-го типа (СД 1), а также части механизмов патогенеза. Фенотипически для пациентов с LADA в начале заболевания характерны наличие избыточной массы тела и эффективность таблетированных сахароснижающих препаратов, что сходно с СД 2. В то же время у таких пациентов присутствуют антитела к компонентам β-клеток в дебюте заболевания. Инсулинопотребность развивается в первые 6 лет от начала заболевания, но не ранее чем через 6 мес от дебюта. Наличие периода, когда эффективны таблетированные сахароснижающие препараты при одновременном наличии аутоантител, как и при СД 1, обусловлено разной степенью активности аутоиммунной реакции и разной скоростью деструкции β-клеток в панкреатических островках [4]. Вместе с тем у части пациентов с LADA наблюдаются избыточная масса тела и даже ожирение. Проведенные исследования показали сочетание инсулинорезистентности и аутоиммунной деструкции β-клеток у пациентов с LADA [5]. Вероятно, поэтому в последней классификации СД Всемирной организацией здравоохранения данный тип диабета выделен как гибридная форма.

В основе патогенеза аутоиммунного СД можно выделить 2 ключевых момента. Во-первых, это генетическая предрасположенность, которая обусловлена наличием генов системы HLA (Human leukocyte antigen) и генов, регулирующих иммунный ответ ICOS (Inducible T-cell COStimulator) и CTLA-4 (Cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4). Во-вторых, активация аутоспецифичных клонов цитотоксических Т-клеток и других клеток адаптивного и врожденного звена иммунной системы, что в конечном итоге приводит к развитию воспаления панкреатических островков (инсулита) и деструкции β-клеток [6, 7].

В механизме развития инсулита принимают участие интерлейкины (ИЛ), которые принято разделять на 2 группы: во-первых, провоспалительные цитокины, такие как ИЛ-1β, ИЛ-6 и фактор некроза опухоли α; во-вторых, цитокины, такие как ИЛ-10 и ИЛ-1RA (Interleukin-1 receptor antagonist), выполняющие защитную роль, сдерживая воспалительные процессы и предотвращая повреждение β-клеток [8–10].

Иными словами, СД 1 сопровождается аутоиммунным воспалением панкреатических островков. При СД 2 наблюдается низкоинтенсивный тип воспаления, обусловленный субклиническим воспалением жировой ткани, что вносит вклад в инсулинорезистентность, лежащую в основе СД 2 [11].

Особое внимание при СД уделяется хемокину моноцит-хемоаттрактантный белок-1 (Monocyte Chemoattractant Protein 1 – MCP-1). MCP-1 является ключевым медиатором в процессе привлечения моноцитов и макрофагов к очагам воспаления [12]. Повышенный уровень MCP-1 наблюдается как при СД 1 [13], так и при СД 2 [14]. Исследования показывают, что при СД 2 MCP-1 вовлечен в развитие инсулинорезистентности и воспаления в жировой ткани [15]. Учитывая значимость воспалительных процессов в патогенезе различных типов СД, изучение роли MCP-1 становится важным направлением для понимания и потенциальной разработки новых терапевтических стратегий.

Кроме того, выявлено, что повышенный уровень MCP-1 связан с риском развития поздних осложнений СД, таких как диабетическая нефропатия и ретинопатия. MCP-1 стимулирует миграцию моноцитов в ткани почек и глаз, усиливая воспаление и способствуя фиброзу, что приводит к прогрессированию этих осложнений [16, 17]. Также важно отметить, что полиморфизмы в гене MCP-1 могут оказывать влияние на уровень экспрессии этого хемокина и, соответственно, на тяжесть воспалительной реакции и степень повреждения тканей при СД. Например, полиморфизмы rs1024611 (-2518 A > G) и rs2857656 (-362 G > C) в промоторной области гена MCP-1 увеличивают экспрессию MCP-1 и связаны с предрасположенностью к различным воспалительным заболеваниям, что может усиливать воспалительные процессы и повреждение тканей при СД [18, 19].

Новизна исследования заключается в оценке уровня MCP-1 при LADA, а также сравнительном исследовании, что до сих пор не сделано ранее.

Цель исследования – оценить уровень MCP-1 и его взаимосвязь с показателями углеводного обмена у пациентов с различными типами СД (СД 1, СД 2, LADA).

Материалы и методы

Исследование проводилось в ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» с февраля по ноябрь 2023 г. В него включены 4 группы: здоровые добровольцы и пациенты с СД 1 длительностью до 1 года, СД 2 длительностью до 5 лет, а также с LADA или медленно развивающимся иммуноопосредованным СД у взрослых длительностью до 5 лет.

Критерии включения

• Наличие подписанного информированного согласия.
• Пол: мужской и женский.
• Возраст от 18 до 55 лет.
• Индекс массы тела (ИМТ) до 35 кг/м².
• Наличие одной из нозологий:

1. СД 1, длительность до 1 года;
2. LADA, длительность до 5 лет;
3. СД 2, длительность до 5 лет.

Критерии исключения

• Наличие другого системного аутоиммунного заболевания (со слов пациента).
• Заболевания поджелудочной железы или перенесенные ранее хирургические вмешательства на поджелудочной железе (со слов пациента).
• Прием иммуносупрессивной терапии в течение предыдущего года (со слов пациента).

Для постановки диагноза LADA использованы следующие критерии:

1. повышенный титр антител к компонентам β-клеток;
2. отсутствие потребности в инсулинотерапии в течение по крайней мере первых 6 мес после первоначального диагноза.

Выборка формировалась сплошным методом, включающим всех пациентов, соответствующих критериям и проходящих стационарное/амбулаторное лечение в указанный период. Исследование являлось наблюдательным, одномоментным, проведено в одном центре и включало две группы – здоровых добровольцев и пациентов с различными типами СД.

Изученные показатели включали уровень глюкозы и липидного спектра крови, определяемые на автоматическом биохимическом анализаторе Architect c8000 (Abbott Laboratories, США); уровень гликированного гемоглобина (HbA_1c) по стандартизации NGSP; общий анализ крови с показателями лейкоцитов, нейтрофилов, лимфоцитов и другими стандартными параметрами; уровень MCP-1, оцениваемый методом иммуноферментного анализа (Human MCP-1 ELISA kit, ThermoFisher, USA); антитела к GAD, тирозинфосфатазе, инсулину и островковым клеткам, определяемые стандартными лабораторными методиками.

Этическая экспертиза

Протокол исследования одобрен локальным комитетом по этике ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» (выписка из протокола №18 от 12 октября 2022 г.). Информированное согласие подписывали все участники исследования.

Статистический анализ проводился с использованием IBM SPSS версии 23. Для каждой характеристики определялись медиана и 25 и 75-й процентили. Нормальность распределения проверялась с помощью одновыборочного критерия Колмогорова–Смирнова (p = 0,05). Для проверки равенства средних нескольких выборок применялся критерий Краскела–Уоллиса (p = 0,05). Корреляционный анализ проводился с использованием коэффициента корреляции Спирмена (r) с уровнями значимости p ≤ 0,01 (**) и p ≤ 0,05 (*).

Результаты

Общая характеристика групп

Группы пациентов с СД 1, СД 2, LADA, а также здоровые добровольцы имели различия по возрасту, что ожидаемо, учитывая клинические особенности манифестации СД 1 в более младшем возраст по сравнению с СД 2. Пациенты с СД 2 и LADA оказались старше по сравнению с пациентами с СД 1 и здоровыми добровольцами.

Длительность заболевания являлась самой высокой у пациентов с LADA, для СД 1 – критерий включения СД до 1 года с момента установления диагноза, для LADA и СД 2 до 5 лет (табл. 1).

 

Таблица 1. Общая характеристика групп. Данные указаны в формате: медиана [25; 75-й процентиль]

Показатели	СД 1 (N = 22)	СД 2 (N = 22)	LADA (N = 14)	Здоровые добровольцы (N = 22)
Пол – мужчины, абс. (%)	11 (50)	19 (86,4)	6 (42,9)	11 (50)
Возраст, лет	26 [21; 32]	41 [33; 51]	41 [33; 46]	33 [26; 40]
Длительность заболевания, мес	5 [1; 8]	4 [2; 24]	40 [20; 54]	Не применимо
Нормальная масса тела (ИМТ 18,5–24,99 кг/м2), число пациентов в группе	19*	3	11	14
Избыточная масса (ИМТ 25– 29,99 кг/м2), число пациентов в группе	2	8	2	5
Ожирение 1-й степени (ИМТ 30– 34,99 кг/м2), число пациентов в группе	1	11	1	3

*Указано число пациентов в группе, процент в группах не рассчитывался в связи с малым числом участников в группах.

 

Отличия в длительности заболевания обусловлены как редкой частотой встречаемости LADA, так и одним из критериев постановки LADA – минимум 6 мес на таблетированных препаратах без инсулина. В нашем исследовании средний период от установления диагноза СД до перехода на инсулинотерапию и верификации диагноза LADA составил 27 ± 6 мес.

Распределение по степени ожирения показало, что у пациентов с СД 2 наиболее часто встречалось ожирение 1-й степени, тогда как большинство пациентов с СД 1 и LADA имели нормальную массу тела. Здоровые добровольцы в основном имели нормальную массу тела, но среди них также встречались лица с избыточной массой и ожирением 1-й степени. Эти данные также согласуются с известными фенотипами исследуемых заболеваний.

Уровни HbA_1c и глюкозы натощак не отличались в группах с СД, уровень С-пептида оказался самым высоким в группе СД 2 (табл. 2).

 

Таблица 2. Показатели углеводного обмена. Данные указаны в формате: медиана [25; 75-й процентиль]

Показатели	СД 1 (N = 22)	СД 2 (N = 22)	LADA (N = 14)	Здоровые добровольцы (N = 22)	p*
Глюкоза, ммоль/л	7,49 [6, 08; 8, 88]	6,99 [5, 56; 8, 27]	6,33 [5, 93; 10, 18]	4,59 [4, 9; 5, 14]	0,627
HbA1c, %	7,7 [6, 45; 10, 45]	6,9 [6, 25; 8, 35]	6,95 [6, 5; 8, 8]	5,1 [4, 9; 5, 33]	0,379
C-пептид, нг/мл	0,97 [0, 78; 1, 52]	3,79 [2, 72; 4, 49]	0,99 [0, 4; 1, 47]	1,85 [1, 13; 2, 38]	< 0,001

*Здесь и далее в табл. 3: критерий Краскела–Уоллиса, между группами пациентов с СД.

 

Уровень MCP-1 и клеточный состав крови

Повышение уровня MCP-1 наблюдалось у всех больных СД независимо от типа по сравнению со здоровыми добровольцами (p = 0,001). При попарном сравнении уровень MCP-1 оказался достоверно выше в группе СД 1 (p = 0,037) и СД 2 (p = 0,015) по сравнению со здоровыми добровольцами. В группе LADA выявлена только тенденция к повышению MCP-1 (p > 0,05). У пациентов с СД 2 наблюдались достоверно повышенные уровни лейкоцитов и нейтрофилов по сравнению с пациентами с СД 1 и LADA (p < 0,05). Уровень лимфоцитов также оказался выше в группе СД 2 и статистически отличался от других групп (p < 0,05). Это может указывать на более выраженную воспалительную реакцию при СД 2 (табл. 3).

 

Таблица 3. Уровень MCP-1 и различия в группах. Данные указаны в формате: медиана [25; 75-й процентиль]

Показатель	СД 1 (N = 22)	СД 2 (N = 22)	LADA (N = 14)	Здоровые добровольцы (N = 22)	p*
MCP-1, пг/мл	213 [162; 263]	228 [168; 294]	218,51 [160; 268]	174,14 [151; 207]	0,753
Лейкоциты, 109 кл/л	5,56 [4, 33; 6, 2]	7,45 [6, 1; 9]	6,07 [4, 79; 6, 76]	5,65 [5, 04; 7]	0,001
Нейтрофилы (абс.), 109 кл/л	3,11 [2, 47; 3, 73]	4,34 [3, 5; 5, 82]	2,88 [2, 54; 3, 84]	3,11 [2, 53; 4;02]	0,002
Лимфоциты (абс.), 109 кл/л	1,69 [1, 45; 2, 03]	2,36 [1, 78; 2, 54]	1,84 [1, 5; 2, 47]	2,02 [1, 68; 2, 26]	0,022

 

Корреляционный анализ

Анализ корреляции показал статистически значимые связи уровня MCP-1 с различными параметрами. У пациентов с СД 2 уровень MCP-1 значимо коррелировал с лейкоцитами (r = 0,455; p = 0,033) и нейтрофилами (r = 0,462; p = 0,03). У пациентов с LADA наблюдалась высокая корреляция MCP-1 с HbA_1c (r = 0,733; p = 0,003), лейкоцитами (r = 0,684; p = 0,007) и нейтрофилами (r = 0,556; p = 0,039). В группе здоровых добровольцев и СД 1 статистические связи отсутствовали (рис. 1).

 

Рис. 1. MCP-1 и корреляция с основными параметрами.

 

Возможность использования MCP-1 как маркера для дифференциальной диагностики LADA

Мы оценили возможность использования уровня MCP-1 как дополнительного маркера LADA. Проведен ROC (Receiver Operating Characteristic)-анализ, где проверяемой переменной являлся уровень MCP-1, а переменной состояния – наличие или отсутствие LADA (выборка LADA и здоровые); рис. 2.

 

Рис. 2. ROC-кривая. Проверяемая переменная – уровень MCP-1, а переменная состояния – наличие LADA. Направление проверки по возрастанию.

 

Площадь под кривой (AUC, Area Under the Curve) составила 0,656 (p = 0,119), что исключает возможность использования уровня MCP-1 как дополнительного маркера для дифференциальной диагностики LADA.

Обсуждение

Репрезентативность выборок

Наше исследование включало пациентов с СД 1, СД 2, LADA и здоровых добровольцев, однако проведение его в единственном научном центре может ограничивать возможность обобщения результатов. Для повышения репрезентативности полученных данных в будущих исследованиях целесообразно увеличить объем выборки.

Сопоставление с другими публикациями

Полученные результаты подтверждают данные предыдущих исследований, показывающих повышение уровня MCP-1 у пациентов с СД. В работе M. Donath и соавт. (2011 г.) собраны данные, что MCP-1 играет ключевую роль в воспалительных процессах, связанных с СД 2, и может способствовать развитию инсулинорезистентности и снижению функции β-клеток [20]. Наши результаты также согласуются с выводами Н. Kolb и соавт. (2005 г.), которые указали на возможное участие MCP-1 в патогенезе СД 2 через его влияние на воспалительный ответ [21].

Дополнительно работа T. Velikova и соавт. подтверждает, что воспалительные цитокины, включая MCP-1, могут быть связаны с развитием СД 2 и его осложнений [22]. В данной работе описывается роль MCP-1 в привлечении моноцитов и макрофагов к очагам воспаления, что сходится с нашими наблюдениями повышенных уровней MCP-1 у пациентов с различными типами диабета.

Клиническая значимость результатов

Полученные данные указывают на возможную роль MCP-1 в патогенезе различных типов СД. Хотя статистически значимые различия в уровнях MCP-1 между группами пациентов не выявлены, наблюдалось повышение его уровня у пациентов с СД 1 и СД 2, а также тенденция к повышению в группе LADA по сравнению со здоровыми добровольцами. Это может свидетельствовать об участии MCP-1 в воспалительных процессах, связанных с СД.

В группах СД 2 и LADA обнаружены корреляции между уровнем MCP-1 и показателями воспаления, включая лейкоциты и нейтрофилы. Это может быть связано с наличием схожих механизмов воспалительной реакции. В группе СД 1 никаких корреляций не выявлено.

Корреляция уровня MCP-1 с уровнем HbA_1c наблюдалась только в группе с LADA.

Однако следует учитывать, что повышение уровня MCP-1 может быть не первопричиной патологических изменений при СД, а следствием гипергликемии. Гипергликемия способна инициировать экспрессию MCP-1 в различных клеточных типах, включая эндотелиальные клетки и макрофаги, усиливая воспалительный ответ. Иными словами, повышенный уровень MCP-1 может просто указывать на то, насколько в настоящий момент декомпенсирован СД, вместо того чтобы быть прямой причиной начала заболевания. Поскольку МСР-1 не инициирует, а усугубляет порочный цикл воспалительных реакций, сопровождающих низкоинтенсивное воспаление при СД 2, в последующем важно оценить корреляционные связи между уровнем MCP-1 и метаболическими нарушениями при СД и оценить его прогностическую роль при возникновении рецидивов, например после бариатрических операций.

Ограничения исследования

Одним из основных ограничений нашего исследования является размер выборок, особенно для группы пациентов с LADA, что могло повлиять на статистическую мощность анализа, а также большая длительность этого варианта течения СД. В будущем исследования с более многочисленными выборками и учетом дополнительных переменных помогут улучшить понимание роли MCP-1 в патогенезе диабета и его осложнений.

Заключение

В нашем исследовании выявлено, что уровень MCP-1 повышен у пациентов с СД 1 и СД 2 по сравнению со здоровыми добровольцами, что может указывать на его участие в патогенезе этих типов диабета. У пациентов с LADA уровень MCP-1 не отличался от контроля, что ограничивает его диагностическую ценность для данного типа заболевания. Корреляции между MCP-1 и показателями гликемического контроля и воспаления оказались специфичны для отдельных групп и отсутствовали у пациентов с СД 1. Это предполагает, что повышение MCP-1 может быть следствием гипергликемии и отражать степень метаболических нарушений.

Раскрытие интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Disclosure of interest. The authors declare that they have no competing interests.

Вклад авторов. Авторы декларируют соответствие своего авторства международным критериям ICMJE. И.И. Голодников – концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, статистическая обработка данных, написание текста, редактирование; М.Д. Самсонова – сбор и обработка материала, обзор литературы, участие в написании текста, редактирование; И.В. Кононенко – концепция исследования, анализ материала, редактирование, утверждение окончательного варианта статьи; Т.В. Никонова – концепция исследования, редактирование, утверждение окончательного варианта статьи; Е.С. Подшивалова – сбор и обработка материала, участие в написании текста; Е.К. Маркелова – сбор и обработка материала; Е.В. Бондаренко – анализ материала, редактирование; М.Ю. Логинова – анализ материала, статистическая обработка данных, редактирование, утверждение окончательного варианта статьи; М.В. Шестакова – концепция и дизайн исследования, анализ материала, редактирование, утверждение окончательного варианта статьи.

Authors’ contribution. The authors declare the compliance of their authorship according to the international ICMJE criteria. I.I. Golodnikov – conception and design of the study, collection and processing of material, statistical data processing, writing the text, editing, approval of the final version of the article; M.D. Samsonova – collection and processing of material, literature review, participation in writing the text, editing; I.V. Kononenko – conception of the study, analysis of material, editing, approval of the final version of the article; T.V. Nikonova – conception of the study, editing, approval of the final version of the article; E.S. Podshivalova – collection and processing of material, participation in writing the text; E.K. Markelova – collection and processing of material; E.V. Bondarenko – collection and processing of material, editing; M.Yu. Loginova – analysis of material, statistical data processing, editing; M.V. Shestakova – conception and design of the study, analysis of material, editing, approval of the final version of the article.

Источник финансирования. Исследование выполнено в рамках гранта «КНП №075-15-2024-645 от 12 июля 2024 г.».

Funding source. The study was conducted as part of the grant «Major Scientific Project» No. 075-15-2024-645 dated July 12, 2024.

Соответствие принципам этики. Протокол исследования одобрен локальным этическим комитетом ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» (выписка из протокола №18 от 12.10.2022). Одобрение и процедуру проведения протокола получали по принципам Хельсинкской декларации.

Compliance with the principles of ethics. The study protocol was approved by the local ethics committee of Endocrinology Research Centre (extract from protocol No. 18 dated 12.10.2022). Approval and protocol procedure was obtained according to the principles of the Declaration of Helsinki.

Информированное согласие на публикацию. Пациенты подписали форму добровольного информированного согласия на публикацию медицинской информации.

Consent for publication. Written consent was obtained from the patients for publication of relevant medical information and all of accompanying images within the manuscript.

About the authors

Ivan I. Golodnikov

Endocrinology Research Centre

Author for correspondence.
Email: golodnikov.ivan@endocrincentr.ru
ORCID iD: 0000-0003-0935-9004

Graduate Student

Russian Federation, Moscow

Margarita D. Samsonova

Endocrinology Research Centre

Email: golodnikov.ivan@endocrincentr.ru
ORCID iD: 0000-0003-2852-807X

Graduate Student

Russian Federation, Moscow

Irina V. Kononenko

Endocrinology Research Centre

Email: golodnikov.ivan@endocrincentr.ru
ORCID iD: 0000-0003-4929-1526

Cand. Sci. (Med.), Assoc. Prof., Head of Department

Russian Federation, Moscow

Tatiana V. Nikonova

Endocrinology Research Centre

Email: golodnikov.ivan@endocrincentr.ru
ORCID iD: 0000-0001-5656-2596

D. Sci. (Med.), Head of Department

Russian Federation, Moscow

Elizaveta S. Podshivalova

Endocrinology Research Centre

Email: golodnikov.ivan@endocrincentr.ru
ORCID iD: 0009-0002-4275-847X

Jun. Res.

Russian Federation, Moscow

Ekaterina K. Markelova

Endocrinology Research Centre

Email: golodnikov.ivan@endocrincentr.ru
ORCID iD: 0009-0000-9301-8848

Sen. Admin.

Russian Federation, Moscow

Ekaterina V. Bondarenko

Endocrinology Research Centre

Email: golodnikov.ivan@endocrincentr.ru
ORCID iD: 0000-0003-2122-2297

Cand. Sci. (Med.), Head

Russian Federation, Moscow

Marina Yu. Loginova

Endocrinology Research Centre

Email: golodnikov.ivan@endocrincentr.ru
ORCID iD: 0000-0003-3775-4466

Cand. Sci. (Biol.), Head

Russian Federation, Moscow

Marina V. Shestakova

Endocrinology Research Centre

Email: golodnikov.ivan@endocrincentr.ru
ORCID iD: 0000-0002-5057-127X

Acad. of the RAS, D. Sci. (Med.), Prof., Dir.

Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files