Сахарный диабет (СД) и хроническая болезнь почек (ХБП) представляют собой значительные медико-социальные вызовы, с которыми сталкивается мировое общество. Согласно данным Международной диабетической федерации, в 2021 г. было зарегистрировано 537 млн человек с СД, что составляло 6% от глобального населения [1]. В России на 1 января 2023 г. на диспансерном учете числилось 4,9 млн пациентов с СД (3,31% населения), из которых 277,1 тысячи имели СД первого типа (СД1), что составляет 5,58%. Наблюдается рост заболеваемости СД1: в 2010 г. было зарегистрировано 146 случаев на 100 тыс. человек, в 2022 г. — 191 случай, с ежегодным увеличением на 2–3% [2]. Диабетическая нефропатия — самое распространенное осложнение, встречающееся у 40% больных с СД1, с вероятностью диагностики 50% через 8–10 лет и 75% через 15–20 лет [3]. Риски развития ХБП при СД1 значительно возрастают при повышении целевых параметров углеводного обмена (HbA1c выше 7%) [4, 5]. Распространенность ХБП среди пациентов с СД1 достигает 25–75% и остается основным микрососудистым осложнением [7, 8]. В глобальном масштабе распространенность ХБП составляет 10–18%, в России — около 11% [9]. Предполагается, что до 2040 г. ХБП станет одной из основных причин сокращения ожидаемой продолжительности жизни [10]. В странах с высоким уровнем дохода затраты на диализ и трансплантацию почек составляют 2–3% от общего бюджета здравоохранения при доле пациентов, получающих такие услуги, менее 0,03% от всего населения [11].

На конференции KDIGO 2022 г. обсуждалась значимость определения факторов риска для профилактики развития и прогрессирования ХБП, в связи с ее растущим воздействием на здоровье населения и здравоохранение, а также существующие пробелы в этой области [12]. Раннее выявление пациентов с ХБП и внедрение современных методов лечения способны существенно снизить потребность в заместительной почечной терапии на поздних стадиях заболевания. Прогрессирование ХБП у лиц с СД1 становится причиной смерти свыше 70% пациентов в течение пяти лет, к тому же ХБП влияет на стоимость лечения СД [13]. Целенаправленные вмешательства у пациентов с начальными стадиями ХБП при СД1 помогают предотвратить ухудшение функции почек и улучшают результаты терапии, что делает регулярный скрининг ХБП необходимым [14]. Понимание молекулярных и клеточных механизмов, способствующих прогрессированию ХБП при СД, является ключевым в разработке эффективных диагностических и терапевтических стратегий [8, 15]. Важное направление — оценка общего антиоксидантного статуса (ОАС) в плазме с помощью спектрофотометрии для мониторинга окислительного стресса (ОС).

Целью исследования было провести анализ веществ, образующихся при окислительном повреждении белков, и определить их связь со скоростью клубочковой фильтрации (СКФ) у пациентов с СД1 при ХБП 1–3-й стадии.

ПАЦИЕНТЫ И МЕТОДЫ

Исследование было проведено в ГБУЗ «Челябинская областная клиническая больница» при ФГБОУ ВО «ЮжноУральский государственный медицинский университет» Минздрава России. Критерии включения в исследование: наличие информированного согласия, наличие СД1 более 3-х месяцев. Диагноз установлен согласно клиническим рекомендациям Российского национального медицинского исследовательского центра эндокринологии [16]. Критерии исключения: возраст у мужчин > 60 лет, женщины в периоде постменопаузы; расчетная скорость клубочковой фильтрации (рСКФ) ≤ 29 мл/мин/1,73м²; наличие СД2, феохромоцитома, первичного гиперпаратириоза, болезни Иценко–Кушинга, акромегалии, гипотиреоза, тиреотоксикоза; наличие артериальной гипертензии до дебюта СД1; наличие тяжелых сопутствующих заболеваний печени, легких, туберкулеза, ревматологических, аутоиммунных и онкологических заболеваний; наличие воспалительных заболеваний почек, наличие врожденных аномалий почек; наличие активных воспалительных процессов; прием глюкокортикоидов и цитостатиков, препаратов витамина D, фосфатбиндеров; беременность; нестандартные размеры тела; наличие параплегии и квадриплегии; острое почечное повреждение; наличие почечного трансплантата.

В группу 1 вошли здоровые люди, сопоставимые по возрасту и полу с основной группой (n = 14), в группу 2 — пациенты с СД1 без ХБП (n = 30), в группу 3 — пациенты с СД1 и ХБП (n = 129), разделенные по стадиям [17], в том числе с 1-й стадией ХБП (подгруппа 3.1; n = 60), 2-й стадией (подгруппа 3.2; n = 38), 3-й стадией ХБП (подгруппа 3.3; n = 31). Оценку рСКФ проводили по стандартной методике по формуле СКД-ЕРI (рСКФ) с определением креатинина в сыворотке по стандартным методикам на анализаторах Cobas Jntegra 400 («Рош», Швейцария) кинетическим колориметрическим методом. Окислительную модификацию белков (ОМБ) анализировали методом спектрофотометрии [18] — по реакции с 2,4-динитрофенилгидразином [19]. ОАС измеряли с использованием тест-системы «В-7501 Общий антиоксидантный статус» («Вектор-Бест», Россия). Результат выражали в ммоль/л. В гептановой и изопропанольной фазах липидного экстракта измеряли оптическую плотность при длинах волн, равных 220 нм (содержание изолированных двойных связей), 232 нм

(содержание диеновых конъюгатов, ДК), 278 нм (содержание кетодиенов и сопряженных триенов, КДиСТ), 400 нм (содержание оснований Шиффа, ШО). Относительное содержание продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) выражали в единицах индексов окисления (е. и. о.): E232/E220 (ДК), Е278/Е220 (КДиСТ) и Е400/Е220 (ШО). Продукты ОМБ в плазме определяли по реакции карбонильных производных белков с 2,4-динитрофенилгидразином в спонтанном и металлзависимом по реакции Фентона (металл-катализируемое окисление, МКО) режимах с последующей регистрацией на спектрофотометре альдегиддинитрофенилгидразонов (АДНФГ) и кетондинитрофенилгидразонов (КДНФГ) в ультрафиолетовой части спектра (uv) и в области видимого (vs) света с расчетом резервно-адаптационного потенциала. Результат выражали в единицах оптической плотности на 1 мг белка (у.е./мг).  Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью пакета прикладных программ «Microsoft Office Excel» (Microsoft Corporation, США) и «IBM SPSS Statistics v. 23» (SPSS: An IBM Company, США). Количественные данные представлены в виде медианы (Ме) с интерквартильными интервалами (Q₁; Q₃) — значение нижнего (25) и верхнего (75) квартилей соответственно. Сравнение количественных данных между группами проводили с помощью непараметрических критериев Краскела–Уоллиса и Манна–Уитни. С целью определения взаимосвязей показателей использовали корреляционный анализ Спирмена, для оценки силы связи — шкалу Чеддока (слабая — от 0,1 до 0,3, умеренная — от 0,3 до 0,5, заметная — от 0,5 до 0,7, высокая — от 0,7 до 0,9, очень высокая — от 0,9 до 1,0). Различия считали статистически значимыми при пороговом уровне значимости р < 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исходно была проведена оценка рСКФ в исследуемых группах пациентов (табл. 1). Результаты показали значительное повышение рСКФ в группе 2 по сравнению с группой 1 (по медиане) на 17%, а также снижение на 10% в подгруппе 3.1, на 28% — в подгруппе 3.2 и на 62% — в подгруппе 3.3. Помимо этого, рСКФ была значительно ниже в подгруппах больных 3.1, 3.2, 3.3 по сравнению с группой 2. Значения рСКФ у пациентов в подгруппе 3.2 зачимо отличались от таковых в подгруппе 3.1, а у пациентов в подгруппе 3.3 достоверно отличались от значений в подгруппах 3.1 и 3.2. У больных с СД1, в том числе при наличии ХБП, наблюдались следующие изменения содержания продуктов ОМБ в плазме крови: в группе 2 суммарная концентрация продуктов ОМБ в плазме крови была повышена за счет ранних и поздних продуктов нейтрального и основного характера. Пропорциональное увеличение содержания продуктов ОМБ в спонтанном и металл-индуцированном режимах не приводило к значительным изменениям резервно-адаптационного потенциала. Соответственно, ОАС в плазме крови в группе 2 снижался (табл. 2).

Наиболее выраженные изменения были зафиксированы у пациентов группы 2. В подгруппах 3.1, 3.2, 3.3 общая концентрация продуктов оксидативного метаболизма в плазме крови увеличилась благодаря как ранним, так и поздним продуктам нейтрального и основного типа, как в ходе спонтанного, так и металл-индуцированного измерения. Наиболее значительное повышение концентрации продуктов наблюдалось у пациентов в подгруппе 3.3, как в спонтанном режиме (медиана 157% в сравнении с группой 1), так и в металл-индуцированном (медиана 143% в сравнении с группой 1). В подгруппе 3.3 общее количество продуктов оксидативного метаболизма, как ранних, так и поздних, существенно отличалось от значений в группе 2 и подгруппе 3.1. Также было установлено, что резервно-адаптационный потенциал в плазме был снижен в подгруппе 3.1. Кроме этого, ОАС плазмы у больных в группе 3 также снижался: на 19% — в подгруппе 3.1, на 39% — в подгруппе 3.2 и на 51% — в подгруппе 3.3.   

Корреляционный анализ был проведен для оценки связи между изменениями показателей ОС и функцией почек — рСКФ у пациентов в группе 3 (табл. 3).

У пациентов в группе 2 была обнаружена значимая прямая корреляция с общим уровнем антиоксидантов. Высокая обратная связь наблюдается с общим количеством в плазме продуктов ОМБ, поздними продуктами ОМБ в спонтанном режиме, общим объемом продуктов ОМБ, а также нейтральными продуктами ОМБ в металл-индуцированном тесте; очень высокая обратная связь установлена с содержанием нейтральных и основных продуктов ОМБ в спонтанном тесте, а также основными продуктами ОМБ в металл-индуцированном. У больных в подгруппе 3.1 была выявлена обратная связь с содержанием поздних продуктов ОМБ, в то время как прямая взаимосвязь была с резервно-адаптационным потенциалом и антиоксидантным статусом. В подгруппе 3.2 также наблюдается прямая связь с антиоксидантным статусом, но обратная — с плазменными уровнями поздних продуктов. У пациентов подгруппы 3.3 была отмечена обратная корреляция с различными продуктами ОМБ, как раннего, так и позднего происхождения, а также с нейтральными продуктами. В подгруппе 3.3 наблюдали высокую обратную связь с количеством ранних и поздних продуктов ОМБ. В итоге, количество корреляций между рСКФ и редокс-статусом в плазме увеличивается от группы 2 до подгруппы 3.3, что подтверждает нарастающую значимость этих связей, группа 2 (всего 8, в том числе заметных — 1, высоких — 4, очень высоких — 3) к подгруппе 3.1 (всего 10, в том числе заметных — 4, высоких — 1, очень высоких — 5), к подгруппе 3.2 (всего 10, в том числе заметных — 1, высоких — 3, очень высоких — 6) и, максимально, к подгруппе 3.3 (всего 11, в том числе заметных — 4, высоких — 5, очень высоких — 2).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Исследование уровня рСКФ показало, что у пациентов в группе 2 отмечалось его повышение. Увеличение рСКФ и гиперфильтрация при этом заболевании с максимальными показателями до 162 мл/мин/1,73 м² были у 10–67% больных. Это явление может быть связано с множеством патогенетических факторов, такими как компенсаторная гипертрофия и гиперфункция почек, возникающими на фоне хронической гипергликемии, а также влиянием воспалительных цитокинов, факторов роста, локального ангиотензина II, дисбалансов вазоактивных веществ, регулирующих кровоток на уровнях пред- и постгломерулярных артериол.

Изменения в реабсорбции натрия, глюкозы и ионов водорода в проксимальных канальцах нефронов также играют роль [20–22]. На сегодняшний день внутриклубочковая гиперфильтрация считается одним из ключевых механизмов для начала и прогрессирования диабетической нефропатии [23, 24].

Повышенные уровни продуктов окислительного распада белков, а также снижение антиоксидантного статуса у пациентов с СД1, в том числе с почечной дисфункцией на 1–3 стадиях ХБП, свидетельствуют о влиянии ОС на данную группу. ОС является одним из основных патогенетических факторов, влияющих на развитие и прогрессирование ХБП у пациентов с СД. Он возникает из-за избытка активных кислородных форм и производных азота, а также снижения активности антиоксидантной защиты [25]. Ключевые процессы, способствующие образованию активных форм, включают активацию разнообразных изоформ НАДФН-оксидазы (NOX1-NOX5, DUOX1 и DUOX2) в клетках иммунной системы, а также различных форм NO-синтазы (NOS) и других ферментов. При постоянном росте уровня сахара в крови при диабете происходит активация иммунных клеток и связанных процессов, что ведет к избыточному образованию гликированных соединений. Это запускает внутриклеточные сигнальные пути, такие как фосфоинозитид-3-киназа и ядерный фактор каппа B, что, в свою очередь, усиливает воспалительные процессы. В результате происходит повреждение сосудистой стенки и метаболических шунтов, что усугубляет течение диабета, поскольку хроническое воспаление является важным фактором, способствующим осложнениям, например диабетической нефропатии.

Повышение уровня гликированных соединений в крови способствует накоплению токсичных метаболитов, что также усугубляет ОС и приводит к повреждениям клеток и тканей. Кроме того, активирование ядерного фактора каппа B усиливает продукцию провоспалительных цитокинов, таких как TNFα и IL6. Эти молекулы играют ключевую роль в развитии осложнений при диабете, вызывая увеличение болевых ощущений, ухудшение функции органов и другие системные расстройства.

Для минимизации рисков важен контроль глюкозы в крови, который способствует не только улучшению метаболического состояния, но и снижению воспалительных процессов, что в итоге может замедлить развитие диабетических осложнений [26].

Замечено, что при СД увеличена активность изоферментов НАДФН-оксидазы, особенно NOX4 и NOX5, на фоне снижения активности антиоксидантных ферментов, что связано с гипергликемией. Ангиотензин II играет ключевую роль в развитии ОС при диабетической нефропатии, активируя НАДФН-оксидазу. Митохондриальная дисфункция с повышенной активностью комплекса-I, увеличением продукции активных форм кислорода (АФК) также содействует возникновению и ухудшению диабетической нефропатии, однако в меньшей степени по сравнению с НАДФН-оксидазой [15, 27, 28].

ОС и митохондриальная дисфункция действуют как взаимно усиливающие факторы в патогенезе заболевания. При гипергликемии активность цитохрома Р450, особенно CYP4A, повышается, что приводит к увеличению синтеза активатора НАДФНоксидазы — 20-гидроксиэйкозатетраеновой кислоты. В доклинических исследованиях было установлено, что снижение экспрессии Nrf2 существенно влияет на общий уровень антиоксидантной активности у пациентов с СД1 и признаками ХБП [15]. Подтверждает значение ОС в патогенезе почечной патологии положительный эффект различных антиоксидантов [26, 30]. Высокий уровень АФК и азота повреждает клеточные структуры и ДНК, вызывает эндотелиальную дисфункцию, воспаление и фиброз [24, 31]. Важность поиска специфических биомаркеров для диагностики и мониторинга диабетической нефропатии обусловлена необходимостью оценки прогрессирования ХБП и рисков.

Учитывая, что ОС выступает значимым фактором в развитии почечной недостаточности при СД, клиницисты концентрируются на лабораторном анализе избытка АФК и азота, а также их метаболитов в доступных биологических жидкостях. Определение АФК и азота представляет сложности из-за их быстрого распада. Поэтому особый интерес представляют методы выявления продуктов окислительного повреждения, таких как липиды, белки и нуклеиновые кислоты [15].

Известные маркеры ОС включают малоновый диальдегид, тиобарбитуровую кислоту и конечные продукты гликирования, а также 4-гидроксиноненаль и 8-дезоксигуанозин. Анализ уровней показателей эндогенной интоксикации у больных с СД1 на различных стадиях альбуминурии может помочь в выявлении ранних биомаркеров первичного повреждения почек [24, 32]. Увеличение уровней конъюгированных диенов, кетодиенов и триенов, а также средне-молекулярных пептидов можно наблюдать уже на стадии A1 ХБП 1–3.

В последние годы внимание исследователей к ОС и его роли в патогенезе различных заболеваний, включая хронические болезни почек ХБП, значительно возросло. В нашем исследовании мы наблюдали  выраженные изменения в концентрации продуктов оксидативного метаболизма у пациентов с СД1 без ХБП. Это подтверждают данные других авторов, которые также отмечают, что ОС может быть значительным фактором, способствующим прогрессированию диабетической нефропатии [33]. У пациентов с СД1 и ХБП 1–3-й стадии мы зафиксировали увеличение общей концентрации продуктов оксидативного метаболизма в плазме крови. Это увеличение обнаружено в ходе как спонтанного, так и металл-индуцированного измерения, что согласуется с работами, подчеркивающими, что ОС усиливается при прогрессировании ХБП [34]. Наиболее значительное повышение концентрации продуктов оксидативного метаболизма было зарегистрировано у пациентов СД1 и ХБП 3-й стадии, что может указывать на более выраженные нарушения в антиоксидантной системе и более высокий уровень ОС в этой группе. Подобные результаты были получены и другими авторами [35]. Кроме того, установлено, что пациенты с более тяжелыми стадиями ХБП демонстрируют значительно повышенные уровни маркеров ОС по сравнению с пациентами на ранних стадиях заболевания. Это подчеркивает важность мониторинга ОС как потенциального прогностического маркера для оценки тяжести заболевания и риска прогрессирования ХБП. С учитом того, что ОС может способствовать повреждению клеток и тканей, его мониторинг может стать важным инструментом в клинической практике для своевременного выявления пациентов, находящихся в группе риска [35, 36].

В ходе исследования было установлено, что резервноадаптационный потенциал плазмы крови значительно снижен в подгруппе пациентов с ХБП 1-й стадии. Это свидетельствует о том, что даже на ранних этапах заболевания наблюдаются изменения в функциональном состоянии плазмы, и может указывать на необходимость более тщательного мониторинга и раннего вмешательства для предотвращения прогрессирования заболевания. Кроме того, анализ уровня ОАС плазмы у больных с различными стадиями ХБП показал значительное снижение этого показателя. В частности, в подгруппе ХБП 1-й стадии ОАС снизился на 19%, в подгруппе ХБП 2-й стадии — на 39%, а в подгруппе ХБП 3-й стадии — на 51%. Эти данные подчеркивают важность оценки антиоксидантного статуса у пациентов с ХБП, так как снижение ОАС может быть связано с увеличением ОС и ухудшением общего состояния здоровья. Важно учитывать, что ранняя диагностика и адекватное лечение могут существенно повлиять на качество жизни и прогноз таких пациентов. По нашим данным, у пациентов СД1 без ХБП наблюдается значимая прямая корреляция с общим уровнем антиоксидантов. Это может указывать на то, что у таких пациентов антиоксиданты играют важную роль в защите клеток от ОС, который часто возникает при диабете. В исследованиях подчеркивается, что поддержание высокого уровня антиоксидантов может быть критически важным для предотвращения осложнений, связанных с диабетом [33]. Так же отмечено, что высокая обратная связь наблюдается с общим количеством в плазме продуктов ОМБ, особенно с поздними продуктами. Это может свидетельствовать о том, что увеличение уровня окислительных продуктов связано с ухудшением антиоксидантного статуса. По некоторым данным, ОС может приводить к снижению антиоксидантной активности [37], что согласуется с нашими наблюдениями. Согласно нашим результатам, у пациентов с СД1 и различными стадиями ХБП (ХБП 1, ХБП 2 и ХБП 3) имеются разные паттерны корреляций. СД1 и ХБП 1 — обратная связь с поздними продуктами ОМБ, прямая взаимосвязь с резервно-адаптационным потенциалом и антиоксидантным статусом. Это может указывать на то, что на ранних стадиях ХБП еще сохраняется возможность адаптации антиоксидантной системы. СД1 и ХБП 2 — прямая связь с антиоксидантным статусом и обратная с плазменными уровнями поздних продуктов. Это может свидетельствовать о том, что с прогрессированием заболевания антиоксидантная система начинает ослабевать. СД 1 и ХБП 3 — обратная корреляция с различными продуктами ОМБ, как раннего, так и позднего происхождения. Высокая обратная связь с количеством ранних и поздних продуктов ОМБ может указывать на значительное ухудшение ОС и антиоксидантного ответа на этой стадии. Было показано, что прогрессирование ХБП связано с увеличением ОС и снижением антиоксидантной активности [38], что согласуется с нашими данными о корреляции между стадиями ХБП и уровнями окислительных продуктов. Другие авторы, также подтверждают, что пациенты с диабетом и ХБП имеют значительно сниженный антиоксидантный статус, что связано с ухудшением функции почек и повышением уровня окислительных маркеров [39].

Комплексное изучение этих показателей у больных с СД1 на ранних этапах ХБП (1–3-й стадии), а также корреляционный анализ позволяют рассматривать их как перспективные биомаркеры ОС в контексте прогрессирующей диабетической нефропатии [40, 41].

ВЫВОДЫ

Согласно результатам данного исследования, у больных с СД1 и начальными стадиями ХБП в плазме крови накапливаются первичные и вторичные продукты ПОЛ в гептановом и изопропанольном экстракте липидов, ранние и поздние нейтрального и основного характера продукты ОМБ в спонтанном и металл-катализируемом режимах детекции, снижается ОАС плазмы. При СД1 и ранних стадиях ХБП выраженность ОС прогрессирует, достигая максимума на 3-й стадии ХБП. Снижение СКФ (интегрального показателя функции почек) при СД1 и ранних стадиях ХБП сопровождается увеличением в плазме крови продуктов ПОЛ (вторичных продуктов в изопропанольном экстракте липидов, ранних и поздних нейтральных и основных продуктов ОМБ, определяемых в спонтанном и металл-катализируемом режимах) и ОМБ. Параллельно наблюдается снижение ОАС плазмы крови. Полученные данные позволяют предположить, что продукты ОМБ и ОАС в плазме крови могут быть доступным и информативным методом оценки прогрессирования начальных стадий ХБП у больных с СД1. Изучение этого взаимодействия может открыть новые пути для разработки противовоспалительных стратегий, способных замедлить прогрессирование ХБП. Разработка алгоритмов предсказания риска развития ХБП на основе ранних маркеров ОС станет важным шагом к успешной профилактике. Обозначенные итоги расширяют информационную базу о влиянии ОС на ХБП при СД1. Представленные результаты расширяют современные представления о роли ОС в патогенезе ХБП у больных СД1, являются предпосылкой для проведения дальнейших исследований, модернизации диагностических и прогностических критериев, совершенствования профилактических и терапевтических мероприятий у больных с СД1 и начальными стадиями ХБП.