СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ В РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ «НОВЫЕ МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ДОСИМПТОМНОЙ ДИАГНОСТИКИ И МЕТОДОВ ЛЕЧЕНИЯ РЯДА ЗНАЧИМЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ» В РАМКАХ ФРАГМЕНТА «САХАРНЫЙ ДИАБЕТ II ТИПА»

MODERN APPROACHES IN THE IMPLEMENTATION OF THE PROGRAM “NEW MOLECULAR AND GENETIC METHODS FOR DIAGNOSTIC DIAGNOSTICS AND METHODS FOR TREATING A NUMBER OF SIGNIFICANT DISEASES” WITHIN THE FRAMEWORK OF “SUGAR DIABETES II

Введение.

На сегодняшний день уже проведено множество исследований, направленных на уточнение причин развития такого распространенного заболевания как сахарный диабет. Было показано влияние генетических факторов при изучении семейных родословных и близнецов, существует множество доказательств того, что и образ жизни и влияние окружающей среды способствуют развитию сахарного диабета. Однако, до сих пор продолжается поиск единого мнения в риске развития СД. Общепринятым считается только то, что гиподинамия, неправильное питание, ожирение ускоряют процесс развития и усложняют течение заболевания.

Инсулиннезависимый сахарный диабет.

Исследования разных авторов выявили различия в распространенности инсулиннезависимого сахарного диабета (ИНСД) в различных расовых группах. Так, например, в популяционном исследовании Ковентри, (Великобритания), общая распространенность диабета у мужчин в азиатском регионе в четыре раза выше, чем в Кавказском, а распространенность диабета у азиатских женщин в два раза выше, чем у кавказских женщин [1].

Так же существуют исследования, направленные на индейцев пима, в этой группе населения распространенность ИНСД более 50% старше 55 лет, и достигает почти 70% в возрасте 60 лет [2].   Среди пациентов, у которых развивается ИНСД  в возрасте до 25 лет модель передачи заболевания  аутосомно-доминантная. У индейцев пима аномально низкая чувствительность тканей к инсулину, что предшествует развитию гипергликемии [3].

При изучении гена рецептора инсулина молодого индуса с ИНСД, который имел больных диабетом родителей, было показано, ген не имеет изменений. Таким образом необходима дальнейшая работа для чтобы исключить любой аномальной модификации рецептора инсулина.

Многими исследователями подтверждается, что патология поджелудочной железы имеет важное значение в развитии СД, так как имеют место отложения амилоида в непосредственной близости от мембраны бета-клетки. Такой амилоид отличается от обнаруженного при системных амилоидозах тем, что содержит 37-аминокислотный пептид - амилин, который секретируется бета-клеткой [4].  Отложение амилина также обнаруживается и у здоровых людей, особенно пожилых, но в меньшей степени [5]. Можно предположить, что склонность к отложению амилина в островках поджелудочной железы с большей выраженностью, чем обычно, объясняет развитие нарушения инсулина при ИНСД [6].

Существуют наблюдения, что введение амилина в фармакологической дозировке, может привести к снижению чувствительности к инсулину. Однако есть так же данные, что амилин может иметь и обратный эффект, повышая чувствительность к инсулину и таким образом восполнять секреторный дефект при ИНСД [7].

Заболеваемость инсулинозависимым диабетом значительно увеличилась в течение последних 30 лет [8]. Однако для изменений в генофонде этот промежуток времени слишком мал, поэтому наиболее значимым фактором повышения заболеваемости можно считать влияние окружающей среду и экологии. Есть множество данных о том, что вирусы различных типов остаются наиболее частым триггером для инсулинозависимого СД.

Сейчас ясно, что локус DQ также влияет на развитие инсулинозависимого СД. Было так же показано, что восприимчивость к инсулинозависимому СД, скорее всего, связана с генами из обоих локусов DR и DQ. [9] Также аллели из локуса DR4  и DQw,  по-видимому, обладают высокой диабетогенностью в комбинации.

Клеточный механизм разрушения бета-клеток до сих пор находится на стадии изучения. При проведении экспериментальных работ с моделями аутоиммунного диабета было показано, что макрофаги предшествуют лимфоцитам при инфильтрации островков. Клеточная кооперация необходима для полной экспрессии повреждающих клеток, как например действуют активированные Т-клетки и естественные т-киллеры. Ввиду очевидной трудности в оценке клеточного повреждения, подмножество Т-клеток в  периферической крови на данный момент плохо изучено [10].

Инсулинозависимый сахарный диабет.

Были предоставлены данные о том, что перед началом инсулинозависимого диабета, происходит постоянное снижение подавление активности Т-клеток. Обнаружение антител, направленных против цитоплазматического компонента островковых клеток, вероятно, зависит от используемого анализа. На данный момент, известно, что тест антител действительно позволяет идентифицировать уровень риска по диабету.

В недавнем исследовании у пациентов был определен высокий уровень островковых антител (ICA). Уровень глюкозы в крови натощак был стабильным до 2,5 года, после чего наблюдался устойчивый рост еще 1,5 года до развития диабета. Обе тенденции - первая к повышению уровня глюкозы в крови натощак, вторая -  падение острой инсулиновой реакции, было прогностическими для развития диабета в этой группе.

Нарушение секреции инсулина

Хорошо известно, что выход инсулина в ответ на болюсное введение глюкозы отсутствует при инсулиннезависимом СД.

Недавно опубликованное исследование Luzi с соавторами показало, что у здоровых добровольцев снижение активности первой фазы (выход инсулина) приводит к заметной задержке и неполному подавлению печеночного глюконеогенеза. Однако периферическая утилизация глюкозы не была нарушена. После коррекции инсулинового ответа путем доставки экзогенного инсулина, снижение первой фазы составило 33%. В последующем гликемический ответ на смешанный прием пищи у пациентов с инсулиннезависимым СД доставка инсулина также привела к увеличению скорости падения уровня свободных жирных кислот и ослабило начальное повышение уровня глюкагона в крови. Таким образом, снижению секреции инсулина в  первой фазе может способствовать прандиальная непереносимость глюкозы в результате ингибирования печеночного глюконеогенеза, а также возможное наличие  аномального  глюкагона.

Первоначальным в действии инсулина на клетки-мишени является связывание гормона с конкретным рецептором, который расположен на клеточной мембране.  Как только инсулин связывается со своим рецептором,

комплекс инсулина+рецептор усваивается и обрабатывается клеткой-мишенью. Обработка включает в себя рециркуляцию и деградацию как инсулина, так и его рецептора или же их перемещение в другие внутриклеточные органеллы.  Предыдущие исследования предложили

что нарушения в  обработке инсулинорецепторного комплекса может объяснять инсулинорезистентность при СД.  Недавно Trischitta с соавторами продемонстрировали, что связывание с рецептором инсулина приводит к активации тирозинкиназы - свойственная рецептору инсулина P-субъединица, приводящая к аутофосфорилированию рецептора  инсулина. Было также высказано предположение, что человеческие адипоциты содержат две разные рецепторные популяции, обе из которых связывают инсулин, но только одна из которых способна стимулировать инсулин-стимулированное аутофосфорилирование. Thies с коллегами наблюдали снижение аутофосфорилирования тирозина, но взаимодействие между аутофосфорилированием рецептора и фосфорилированием возможного эндогенного субстрата рецепторной киназы - PP 185 было в пределах нормы. Есть данные, что точечные мутации домена тирозинкиназы субъединицы P-вызывают нарушения деятельности тирозинкиназы.

Цель исследования: вышеизложенные факты показали необходимость проведения изучения генетических полиморфизмов для выявления генетической предрасположенности к развитию сахарного диабета 2 типа среди казахской популяции.

Материалы и методы

Проект инициирован Министерством Здравоохранения и социального развития Республики Казахстан и его выполнение запланировано на 3 года – с 2017 по 2019 годы. Исполнителем выступил Казахский национальный медицинский университет им. С.Д. Асфендиярова,  с которым был заключен договор. Ответственным исполнителем был выбран Центр Диабета КазНМУ им. С.Д. Асфендиярова. КазНМУ – университет, способный проводить молекулярно-генетические исследования благодаря наличию высококвалифицированных кадров и современной материальной базы.

Протоколом № 6 от 26 июня 2016 г. ЛЭК КазНМУ им.С.Д. Асфендиярова был утвержден проект «Новые молекулярно-генетические способы досимптомной диагностики и методов лечения ряда значимых заболеваний».

Дизайн проекта определен как проспективное нерандомизированное когортное исследование «случай-контроль».

В процессе реализации проекта, кафедра начала тесное сотрудничество не только с эндокринологическими учреждениями, но и с районными поликлиниками, амбулаториями исследуемых регионов. За период 2017-2019гг. участниками ВНК проведены дни «Открытых дверей» в семи городах и районах и оказана консультативная помощь более тысячи пациентам с различной эндокринологической патологией. В ходе исследования проведен клинико-демографический анализ структуры заболеваемости сахарным диабетом II типа  в различных регионах Республики Казахстан и выявлены особенности клинического течения, закономерности проявлений заболевания в зависимости от климатических, социальных и экологических факторов.    Выявлены геномные варианты для целевых генов по сахарному диабету II типа – 834, из которых отобраны 30 полиморфизмов для создания чип-систем.  Создана база медицинской информации по клинико-инструментальному обследованию больных сахарным диабетом II типа (1200) и здоровых лиц (2400).

Обсуждение

Современными генетическими методами обнаружено около 63 локусов восприимчивости к сахарному диабету II типа. Конечно, не все обнаруженные гены были окончательно изучены, поэтому все еще необходимы точные картирующие исследования и функциональная характеристика аллелей болезни с изучением их связи с настоящим заболеванием. Благодаря появлению методов картирования, можно получить данные по маркерам регионов, связанных с сахарным диабетом II типа. Это позволит окончательно определить аллели восприимчивости к сахарному диабету  II типа и даст возможность досимптомной диагностики заболевания.

На данный момент в рамках программы «Новые молекулярно-генетические способы досимптомной диагностики и методов лечения ряда значимых заболеваний» была произведена разработка чип-систем на выявленные мутации для сахарного диабета II типа. Проведено исследование ассоциаций между геномными вариантами и фенотипическими признаками в опытной (1200 пациентов) и контрольной группах (2400 здоровых лиц).

Было показано, что метод секвенирования кандидатных генов с использованием технологии NGS был эффективен в отношении досимптомной диагностики сахарного диабета II типа для казахской популяции.  Результаты исследования уже обработаны и активно публикуются.

Список использованной литературы.

1) Simmons, S., Williams, D.R.R. & Powell, M.J. // Prevalence of diabetes in a predominantly.// Asian community: preliminary findings of the Coventry diabetes study. Br Med J 298: 18-20.

2) Knowler, W.C., Pettitt, D.J., Saad, M.F. & Bennett, P.H. // Diabetes mellitus in the Pima Indians: incidence, risk factors and pathogenesis. // Diabetes Metab Rev 1990, 6: 1-28.

3) Cama, A., Patterson, A.P., Kadowaki, T. et al.// The amino acid sequence of the insulin receptor is normal in an insulin-resistant Pima Indian. // J Clin Endocrinol Metab 1990, 70: 1155-1161.

4) Eriksson, J., Franssila-Kallunki, A., Ekstrand, A. et al.// Early metabolic defects in persons at increased risk for non-insulin-dependent diabetes mellitus.// N Engl J Med 1989, 321: 337-343.      

5) Butler, P.C., Chou, J., Carter, W.B. et al.// Effects of meal ingestion on plasma amylin concentration in NIDDM and non-diabetic humans. //Diabetes 1990, 39: 752-756.

6) Clark, A.// Islet amyloid and Type 2 diabetes. // Diabetic Med 1989, 6: 561-567.

7) Molina, J.M., Cooper, G.J.S., Leighton, B. & Olefsky, J.M. // Induction of insulin resistance in vivo by amylin and calcitonin gene-related peptide.// Diabetes 1990,39: 260-265.

8) Bingley, P.J. & Gale, E.A.M.// Rising incidence of IDDM in Europe.// Diabetes Care 1989, 12: 289-295.

9) Sheehy, M.J., Scharf, S.J., Rowe, J.R. et al.// diabetessusceptible HLA haplo-type is best defined by a combination of HLA-DR and -DQ alleles. //J Clin Invest 1989, 83: 830-835.

10) Johnston, C., Alviggi, L., Millward, B.A. et al.// Alterations in T-lymphocyte subpopulations in Type I diabetes. Exploration of genetic influence in identical twins. //Diabetes 1988,37: 1484-1488