Оценка эффективности персонализированной терапии больных ожирением и сахарным диабетом 2 типа, назначенной на основе изучения полиморфизма rs5219 гена KCNJ11

Резюме

Целью данного исследования была разработка и оценка эффективности персонализированной терапии больных сахарным диабетом (СД) 2 типа и ожирением на основе изучения полиморфизма rs5219 гена KCNJ11. Обследованы 120 женщин с СД 2 типа и ожирением I-II степени. Генотипирование пациентам проводили с применением аллель-специфичной амплификации с детекцией результатов в режиме реального времени. В зависимости от генотипов гена KCNJ11 больные СД 2 типа и ожирением получали различную схему терапии и были разделены на 2 группы по 40 человек: больные группы А (с генотипом С/Т) получали стандартную низкокалорийную диету + метформин 2000 мг/сут, а группы В (с генотипом Т/Т) - персонализированную диету + витаминно-минеральный комплекс (ВМК) + метформин 2000 мг/сут. Результаты исследования полиморфизма rs5219 гена KCNJ11 у больных СД 2 типа и ожирением показали, что 49% из них являются носителями мутантного аллеля Т в гетерозиготном варианте и 37% - в гомозиготном варианте. Было установлено, что уменьшение калорийности диеты способствовало снижению массы тела у больных СД 2 типа и ожирением преимущественно за счет тощей массы в группе А, а в группе В - преимущественно за счет жирового компонента. Достоверное снижение гликемии на фоне комплексной терапии наблюдалось в двух группах. Однако после лечения в группе В уровень гликемии был достоверно ниже, чем в группе А. Таким образом, при назначении персонализированной тера- пии больным СД 2 типа и ожирением рекомендовано проведение молекулярно-генетических исследований, что позволит повысить эффективность лечебных мероприятий при данных заболеваниях.

Ключевые слова:ожирение, сахарный диабет 2 типа, полиморфизм, ген KCNJ11, терапия

Вопр. питания. 2016. № 2. С. 61-66.

Одним из приоритетных направлений развития научных исследований в области медицины является разработка персонализированных подходов к дието- и фармакотерапии сахарного диабета (СД) 2 типа и ожирения с применением протеомного и метаболомного анализов. По данным ВОЗ, распространенность СД 2 типа в экономически развитых странах составляет 4-6% населения, а среди лиц в возрасте 60 лет и старше она достигает 16% в общей популяции. Характерной особенностью СД 2 типа является сочетание данного заболевания с ожирением, усугубляющим его тяжесть [1, 2], поэтому важным звеном в лечении таких пациентов является правильный подбор персонализированной терапии. Установлено, что лечебные мероприятия, направленные на снижение массы тела, компенсацию метаболических нарушений и нормализацию артериального давления, позволяют значительно снизить и отсрочить риск развития поздних сосудистых осложнений СД 2 типа.

В настоящее время при выборе индивидуальной тактики лечения СД 2 типа и ожирения не учитываются данные молекулярно-генетических исследований с оценкой полиморфизма генов, принимающих непосредственное участие в регуляции углеводного и энергетического обмена. К их числу относится, например, полиморфный маркер rs5219 гена KCNJ11. Продукт данного гена - белок Kir6.2, который участвует в образовании АТФ-зависимого канала, регулирующего поток ионов калия через клеточную мембрану, связывая метаболизм глюкозы с электрическим потенциалом β-клетки [3]. Закрытие канала необходимо для секреции глюкозостимулированного инсулина β-клетками поджелудочной железы. Открытие АТФ-зависимого канала ингибирует секрецию инсулина. Мутации в гене KCNJ11 приводят к изменениям в структуре белка Kir6.2 и нарушениям функционирования канала, активность которого повышается, способствуя развитию инсулинорезистентности. Исследования последних лет показали, что в ряде популяций выявлена ассоциация полиморфного маркера rs5219 гена KCNJ11 с риском развития СД 2 типа [4-12]. Однако остается неизученным вопрос о значении полиморфного маркера rs5219 гена KCNJ11 при подборе персонализированной терапии и оценки ее эффективности в комплексном лечении больных СД 2 типа и ожирением.

Цели исследования - разработка и оценка эффективности персонализированной терапии больных СД 2 типа и ожирением на основе изучения полиморфизма rs5219 гена KCNJ11.

Материал и методы

Дизайн исследования: "случай-контроль". В клинике ФГБУН "ФИЦ питания и биотехнологии" были обследованы 120 женщин с СД 2 типа и ожирением I-II степени. Средний возраст пациентов составил 56,4±6 лет, средний уровень препрандиальной гликемии - 7,2±0,2 ммоль/л. Уровень гликированного гемоглобина (HbA1c) колебался от 5 до 9%. Контрольную группу составили 120 женщин в возрасте от 40 до 65 лет (средний возраст - 55,3±6 лет), без нарушений углеводного и липидного обмена в анамнезе.

ДНК выделяли из крови стандартным методом с использованием многокомпонентного лизирующего раствора, разрушающего комплекс ДНК с белком, и последующей сорбцией на магнитные частицы, покрытые силикагелем, с применением набора реагентов "РеалБест ДНК-экстракция 3" (ЗАО "Вектор-Бест", РФ). ДНК выделяли на автоматической станции "epMotion 5075" ("Eppendorf", Германия). Генотипирование проводили с применением аллель-специфичной амплификации с детекцией результатов в режиме реального времени и использованием TaqMan-зондов, комплементарных полиморфным участкам ДНК. Для проведения амплификации использовали амплификатор "CFX96 Real Time System" ("BIO-RAD", США).

В зависимости от генотипов гена KCNJ11 больные СД 2 типа и ожирением получали различную схему терапии и были разделены на 2 группы: больные группы А (с генотипом С/Т) получали стандартную низкокалорийную диету + метформин 2000 мг/сут (n=40) и В (с генотипом Т/Т) - персонализированную диету (1600±120 ккал/сут) + витаминно-минеральный комплекс (ВМК) + метформин 2000 мг/сут (n=40). ВМК обеспечивал дополнительное поступление витаминов С и Е (100-120% от рекомендуемой нормы потребления - РНП), β-каротина (40% РНП), никотинамида (38% РНП), пантотеновой кислоты и биотина (60% РНП), витаминов В12, В2 и фолиевой кислоты (75- 83% РНП), витаминов В1 и В6 (160-300% РНП), цинка (100% РНП), хрома (400% РНП), а также магния (18% РНП) и калия (9,4% РНП) в виде аспарагината.

Энергетическую ценность персонализированного рациона для каждого пациента определяли индивидуально, исходя из данных, полученных методом непрямой калориметрии (уровень энерготрат покоя) с использованием коэффициента физической активности, равного 1,4 (низкая физическая активность), с последующей редукцией калорийности на 500 ккал/сут. Уменьшение калорийности персонализированной диеты достигали за счет включения в нее продуктов с низким содержанием животного жира. Количество углеводов было снижено за счет полного исключения быстро всасываемых углеводов. Включение в диету продуктов животного и растительного происхождения, сочетание углеводсодержащих продуктов с растительными и животными белками позволило уменьшить повышение глюкозы крови после приема пищи. Химический состав и энергетическая ценность примерного дня персонализированного рациона для больных СД 2 типа и ожирением представлены в табл. 1.

На фоне проводимой терапии оценивали показатели состава тела (содержание жировой массы, тощей массы, площадь висцерального жира) методом биоимпедансометрии с использованием мультичастотного анализатора "InBody 720" ("Biospace", Южная Корея).

Для оценки состояния углеводного обмена у больных СД 2 типа и ожирением определяли уровень препрандиальной, постпрандиальной гликемии, а также содержание HbA1c с использованием глюкометра "One Touch® Ultra™" и биохимического анализатора "KONELAB Prime 60i" ("Thermo Scientific", Финляндия). Особенности липидного спектра [общий холестерин (ОХС), ХС липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), ХС липопротеинов высокой плотности (ЛПВП), триглицериды (ТГ)] определяли на биохимическом анализаторе "KONELAB Prime 60i" ("Thermo Scientific", Финляндия).

Статистическую обработку данных проводили с использованием программы SPSS Statistics 21.0. Результаты представлены в виде средних величин и стандартной ошибки средней величины (M±m). Достоверность различий выборок оценивали по непараметрическим критериям Манна-Уитни и Вилкоксона. Уровень значимости считали достоверным при р<0,05.

Результаты и обсуждение

Результаты исследования полиморфизма rs5219гена KCNJ11 у больных СД 2 типа и ожирением показали, что 49% из них являются носителями мутантного аллеля Т в гетерозиготном варианте и 37% - в гомозиготном варианте, что согласуется с данными других авторов [13]. В контрольной группе частота гетерозиготного генотипа С/Т составила 48%, а гомозиготного генотипа Т/Т - 25%.

При исследовании углеводного обмена у больных СД 2 типа и ожирением с различными полиморфными вариантами гена KCNJ11 были выявлены достоверные различия в содержании гликированного гемоглобина, препрандиальной и постпрандиальной гликемии (табл. 2). Так, эти показатели у пациентов с генотипом Т/Т достоверно выше в сравнении с данными параметрами у пациентов с генотипами С/Т и С/С.

При исследовании показателей липидного обмена (ОХС, ЛПВП, ЛПНП, ТГ) у больных СД 2 типа и ожирением с различными полиморфными вариантами гена KCNJ11 не было выявлено достоверных различий между группами (табл. 3).

При оценке показателей состава тела (содержания жировой массы, тощей массы, площади висцерального жира) у больных СД 2 типа и ожирением с различными полиморфными вариантами гена KCNJ11 на фоне комплексной терапии наибольший уровень снижения анализируемых параметров был отмечен в группе В: снижение содержания жировой массы в среднем составило 6,3%, площади висцерального жира - 8,2% (p<0,05). В группе А наблюдалось снижение содержания тощей массы в среднем на 3,2% (p<0,05), а также незначительное снижение жировой массы на 2,2% и площади висцерального жира - на 3,3%. Таким образом, уменьшение калорийности диеты способствовало снижению массы тела в группе А (на фоне стандартной низкокалорийной диеты) преимущественно за счет тощей массы, а в группе В (на фоне персонализированной диеты) - преимущественно за счет жирового компонента (табл. 4).

При оценке уровня препрандиальной гликемии больных СД 2 типа и ожирением у носителей генотипа С/Т на фоне стандартной низкокалорийной диетотерапии с метформином отмечено достоверное снижение гликемии на 16%, а у носителей генотипа Т/Т на фоне персонализированной диетотерапии с метформином и ВМК - на 20% (табл. 5). Как видно из приведенных данных, достоверное снижение гликемии отмечалось в двух группах, однако степень благоприятного изменения гликемического профиля (до меньших значений параметра) была более выраженной у больных СД 2 типа и ожирением, получавших персонализированную диету с включением ВМК.

На основании изучения особенностей углеводного обмена у больных СД 2 типа и ожирением при различных полиморфных вариантах гена KCNJ11 было установлено, что у носителей генотипа Т/Т наблюдается более высокий уровень препрандиальной и постпрандиальной гликемии, а также гликированного гемоглобина HbA1с в сравнении с данными показателями у носителей генотипов С/Т и С/С. Следовательно, при назначении комплексной терапии (дието- и фармакотерапии) больным СД 2 типа и ожирением рекомендовано проведение молекулярно-генетических исследований для повышения эффективности лечебных мероприятий при данных заболеваниях.

Литература

1. Шестакова М.В., Сухарева О.Ю. Сахарный диабет типа 2: легко ли предупредить и можно ли вылечить // Consilium Medicum. 2012. Т. 14, № 12. С. 5-9.

2. Niswender К. Diabetes and obesity: therapeutic targeting and risk reduction-a complex interplay // Diabetes Obes. Metab. 2010. Vol. 12. P. 267-287.

3. Henquin J.C. Triggering and amplifying pathways of regulation of insulin secretion by glucose // Diabetes. 2000. Vol. 49. Р. 1751-1760.

4. Потапов В.А. Поиск генетических маркеров, определяющих предрасположенность к сахарному диабету 2 типа : автореф. дис. - канд. биол. наук. М., 2010. 24 с.

5. Abdelhamid I., Lasram K., Meiloud G. et al. E23K variant in KCNJ11 gene is associated with susceptibility to type 2 diabetes in the Mauritanian population // Prim. Care. Diabetes. 2013. Vol. 10. Р. 1751.

6. Doi Y., Kubo М., Ninomiya Т. et al. Impact of Kir6.2 E23K polymorphism on the development of type 2 diabetes in a general Japanese population: the Hisayama Study // Diabetes. 2007. Vol. 56. Р. 2829-2833.

7. Florez J.C., Jablonski К.А., Kahn S.E. et al. Type 2 diabetes associated missense polymorphisms KCNJ11 E23K and ABCC8 A1369S influence progression to diabetes and response to interventions in the Diabetes Prevention Program // Diabetes. 2007. Vol. 56. Р. 531-536.

8. Gloyn A.L., Weedon M.N., Owen K.R. et al. Large-scale association studies of variants in genes encoding the pancreatic fi-cell KATP channel subunits Kir6.2 (KCNJ11) and SUR1 (ABCC8) confirm that the KCNJ11 E23K variant is associated with type 2 diabetes // Diabetes. 2003. Vol. 52. Р. 568-572.

9. Hansen L., Pedersen О. Genetics of type 2 diabetes mellitus: status and perspectives // Diabetes Obes. Metab. 2005. Vol. 7. Р. 35-122.

10. Li Y.Y. The KCNJ11 E23K gene polymorphism and type 2 diabetes mellitus in the Chinese Han population: a meta-analysis of 6,109 subjects // Mol. Biol. Rep. 2013. Vol. 40. Р. 6-141.

11. Nielsen E.M., Hansen L., Carstensen В. et al. The E23K variant of Kir6.2 associates with impaired post-OGTT serum insulin response and increased risk of type 2 diabetes // Diabetes. 2003. Vol. 52. Р. 573-577.

12. Shaat N., Ekelund М., Lernmark А. et al. Association of the E23K polymorphism in the KCNJ11 gene with gestational diabetes mellitus // Diabetologia. 2005. Vol. 48. Р. 2544-2551.

13. Qiu L., Na R., Xu R. et al. Quantitative Assessment of the Effect of KCNJ11 Gene Polymorphism on the Risk of Type 2 Diabetes //PLoS One. 2014. Vol. 9. Р. 93.