Международный эндокринологический журнал 3 (59) 2014

Статья опубликована на с. 15-21

Сосудистые осложнения остаются главной причиной развития инвалидизирующих нарушений и повышенной смертности при сахарном диабете (СД) как 1-го, так и 2-го типа. Хотя большинство оригинальных клинических исследований диабетической популяции часто фокусируется на микрососудистых конечных точках, таких как ретинопатия и нефропатия, возрастающее внимание направлено на макрососудистые осложнения, клинически представленные инфарктом миокарда, инсультами и заболеванием периферических сосудов.

Необходимость контроля гликемии, т.е. достижения целевых значений, максимально приближенных к физиологическим показателям, для торможения развития и прогрессирования в первую очередь сердечно-сосудистых осложнений при СД 1-го и 2-го типа была доказана в многочисленных эпидемиологических и клинических исследованиях. Так, крупнейший анализ индивидуальных данных по 104 проспективным испытаниям с общим количеством участников свыше 1,1 млн человек, The Emerging Risk Factors Collaboration, продемонстрировал, что повышенные уровни глюкозы даже в недиабетическом диапазоне связаны со значительным увеличением как общего риска смертности, так и риска смертности от рака и сосудистых заболеваний [1]. В ставшем классическим исследовании DCCT (Diabetes Control and Complication Study) с последующим многолетним (1994–2006) наблюдением его участников (1441 пациент) в испытании EDIC (Epidemiology of Diabetes Intervention and Complications) было показано, что ранняя интенсивная инсулинотерапия лиц с СД 1-го типа существенно снизила не только уровень гликозилированного гемоглобина в период активного лечения, но и риск развития отдаленных, оцененных в течение последующих 10 лет наблюдений, микро- (ретинопатия, периферическая и сердечная автономная нейропатия и нефропатия) и макрососудистых осложнений [2–6]. Необходимо отметить, что после окончания активной фазы исследования и перевода всех пациентов на интенсивную терапию во всех группах наблюдался сопоставимый, близкий к нормальному уровень гликозилированного гемоглобина.

Корреляция между ранним гликемическим контролем и сердечно-сосудистым прогнозом отмечается и у больных СД 2-го типа, что было показано в исследовании UKPDS (United Kingdom Prospective Diabetes Study, 3867 пациентов), в том числе при анализе результатов обследования, проведенного через 10 лет после завершения основного испытания [7, 8]. Привлекает внимание тот факт, что на фоне потери различий в показателе гликозилированного гемоглобина между группами с интенсивной и традиционной терапией уже через 1 год после прекращения активной фазы испытания положительное влияние ранней интенсивной терапии как инсулином с сульфонилмочевиной, так и метформином сохранялось и через 10 лет. А именно: наблюдалось снижение относительного риска связанных с диабетом конечных точек (на 9 %, Р = 0,004, и 21 %, Р = 0,01, соответственно), микрососудистых заболеваний (на 24 %, Р = 0,001, и 16 %, Р = 0,31), а также существенное снижение риска инфаркта миокарда (на 15 %, Р = 0,01, и 33 %, Р = 0,005) и общей смертности (на 13 %, Р = 0,01, и 27 %, Р = 0,002).

Результаты пятилетнего исследования ADVANCE (Action in Diabetes and Vascular Disease: Preterax and Diamicron Modified Release Controlled Evaluation), в которое было включено 11 140 пациентов с СД 2-го типа из 20 стран мира, также показали, что только в группе с длительностью СД менее 5 лет и исходным отсутствием атеросклеропатии снижение гликозилированного гемоглобина до 6,5 % и ниже достоверно (на 10 %, Р < 0,013) уменьшает риск развития сердечно-сосудистых осложнений [9]. Характерным является то, что данные исследования продемонстрировали наличие отдаленных положительных эффектов раннего интенсивного гликемического контроля при СД 1-го и 2-го типа. Именно с наличием длительно предсуществующей гипергликемии и ассоциированных сердечно-сосудистых факторов риска связывают отсутствие выраженного положительного влияния жесткого гликемического контроля на конечные сердечно-сосудистые точки в исследованиях VADT (Veterans Affairs Diabetes Trial) и ACCORD (Action to Control Cardiovascular Risk in Diabetes) [10, 11]. Полученные результаты позволили клиницистам «воскресить» сформулированный экспериментаторами еще в 1980-е годы феномен, описываемый терминами «метаболическая/гликемическая память» и «эффект наследия» (legacy effect).

На настоящий момент молекулярные механизмы, лежащие в основе данного феномена, установлены не полностью и активно изучаются. Сама концепция явилась результатом новаторского исследования Engerman и Kern [12], проведенного на собаках с аллоксановым диабетом. Было обнаружено, что у животных с плохим в течение 2,5 года гликемическим контролем его нормализация на такой же срок практически не уменьшала симптомы развития ретинопатии по сравнению с животными, имевшими плохой гликемический контроль в течение всего срока исследования (5 лет). В то же время интенсивная инсулинотерапия, обеспечившая нормальный гликемический контроль на протяжении 5 лет, в значительной степени тормозила развитие данного микрососудистого осложнения. Более поздние исследования на мышах и крысах со стрептозотоциновым или генетически обусловленным диабетом, а также на собаках с диабетом или галактоземией обнаружили сходный феномен не только относительно ретинопатии, но и в процессе развития нефропатии и атеросклероза [13–15]. Толчком к пониманию конкретных механизмов, формирующих метаболическую память, явились эксперименты на клеточных культурах, которые показали, что временное воздействие на эндотелиальные клетки высоких уровней глюкозы с последующей их нормализацией сопровождалось персистентной активацией белков внеклеточного матрикса, в том числе фибронектина и коллагена IV типа [16]. Для объяснения полученных результатов авторы постулировали роль эпигенетических механизмов регуляции биологических процессов.

Впервые термин «эпигенетика» был использован в отношении комплекса взаимодействий между геномом и окружающей средой, вовлеченного в процессы развития и дифференциации высших организмов. В настоящее время этот термин используется по отношению к наследуемым изменениям, которые не связаны с изменениями в последовательности ДНК.

Таким образом, эпигенетика в целом может быть охарактеризована как сумма механизмов, необходимых для реализации генетической программы развития организма. В частности, включение и выключение экспрессии конкретных генов обеспечивается такими установленными на настоящий момент биохимическими процессами, как метилирование ДНК по цитозину (так называемые долгосрочные эпигенетические модификации) и модификации гистоновых белков (так называемые краткосрочные модификации: ацетилирование/деацетилирование, фосфорилирование/дефосфорилирование, метилирование, убиквитинирование) [17]. Вышеперечисленные эпигенетические модификации изменяют доступность ДНК и структуру хроматина и представляют собой основу для регуляции процессов считывания генетической информации. Кроме того, в последнее время к эпигенетике относят альтернативный сплайсинг генных транскриптов (образование изоформ белка) и влияние на экспрессию некодирующих малых (микро) РНК, что также не затрагивает последовательность оснований в молекулах ДНК [18]. Важным является тот факт, что все эти регуляторные механизмы подвержены внешнему влиянию и в конечном итоге представляют собой результат суммы изменений под воздействием окружения, формируя конкретный фенотип или патофенотип [19].

Уникальное исследование, наглядно продемонстрировавшее возникновение в течение жизни эпигенетических модификаций под воздействием различных внешних факторов, было проведено с участием близнецов (80 обследуемых в возрасте от 3 до 74 лет) [20]. Данная работа позволила получить молекулярно-генетическое объяснение развития со временем фенотипических различий у имеющих одинаковый генотип (однояйцевых) близнецов. Известно, что большинство пар однояйцевых близнецов не являются идентичными, у них часто наблюдаются различия в чувствительности к заболеваниям и широкая антропометрическая вариабельность. Исследователи обнаружили, что у однояйцевых близнецов, эпигенетически идентичных в раннем периоде жизни, с возрастом отмечаются выраженные различия как общего содержания, так и распределения по геному метилированных участков ДНК и сайтов ацетилирования гистонов, что изменяет индивидуальный характер экспрессии генов. При этом различия были тем более выраженными, чем больше и дольше различались условия проживания близнецов из пары.

Одним из факторов, которые вызывают существенные эпигенетические изменения и активно изучаются в настоящее время, является гипергликемия. Доказано, что даже кратковременное повышение уровня глюкозы вызывает персистентные эпигенетические модификации и меняет экспрессию генов при последующей нормогликемии [21]. Целый ряд исследований in vitro и in vivo выявили конкретные биохимические процессы-«посредники», такие как в первую очередь неферментативное гликозилирование и оксидативный стресс, приводящие к модификациям генов и белков, задействованных в развитии диабетических микро- и макрососудистых осложнений [21–23]. Более того, достигнуто понимание того, какие именно эпигенетические механизмы ремоделирования хроматина, опосредованные гипергликемией, играют ключевую роль в изменении работы генов [24–26] (рис. 1).

Так, в настоящий момент постулируется, что избыток глюкозы, в том числе на уровне экспрессии соответствующих генов, меняет функционирование множества внутриклеточных путей, приводя к активации ряда изоформ протеинкиназы С, полиолового и гексозаминового пути, а также к усиленному образованию продуктов неферментативного гликозилирования, нарушению работы митохондрий (митохондриальной дисфункции) и программы апоптотической гибели клеток [22, 27]. Дисфункция митохондрий, в свою очередь, вызывает генерирование избытка активных форм кислорода и азота (оксидативный и нитрозивный стресс), приводя к ковалентным проатерогенным модификациям белков, липидов/липопротеинов и нуклеиновых кислот, формируя негативную клеточную память о гипергликемии [25, 28, 29]. С другой стороны, формируемая при СД резистентность тканей к инсулину, затрагивая главным образом метаболический сигналинг гормона и оставляя неизменным его ростовой сигналинг, добавляет проатерогенные стимулы на уровне генома, приводя к разрастанию гладкомышечных сосудистых клеток и хроническому воспалению [30].

В многочисленных экспериментальных работах последних лет показано, что оксидативный стресс, сопровождающий гипергликемию, вызывает активацию ряда так называемых стресс-реактивных транскрипционных факторов. Эти белковые молекулы могут быть разделены на 4 класса (с І по IV) в соответствии со структурными элементами, которые опосредуют ДНК-связывающую активность и определяют класс лекарственных средств, способных влиять на их функцию [31, 32]. Так, известно, что статины модулируют работу белка, связывающего стерол-реагирующий элемент — транскрипционный фактор І класса, регулирующий экспрессию генов, вовлеченных в метаболизм холестерина и жирных кислот.

Инсулин-сенситайзеры влияют на ядерный рецептор PPAR-гамма (активированный пролифератором пероксисом рецептор гамма) — транскрипционный фактор ІІ класса, контролирующий липидный и углеводный метаболизм, адипогенез и некоторые про-/антивоспалительные пути [32–35]. Фактически транскрипционные факторы семейства PPAR связывают липидные молекулы и регулируют транскрипцию генов-мишеней с привлечением коактиваторов и корепрессоров, как правило, гистоновых ацетилтрансфераз или гистоновых деацетилаз соответственно [33]. Их работа зависит от антиоксидантов, а природными лигандами являются омега-3 полиненасыщенные жирные кислоты и их метаболиты [36].

Однако наиболее изученным транскрипционным фактором с доказанным участием в процессах развития специфических и неспецифических сосудистых осложнений при СД 1-го и 2-го типа является ядерный фактор kВ (NF-kВ) — транскрипционный фактор ІV класса [25, 32, 37].

Так, на культуре эндотелиальных клеток аорты и на недиабетических мышах показано, что транзиторные (до 16 ч) пики гипергликемии вызывают долгосрочные активирующие эпигенетические изменения промотора субъединицы р65 в NF-kВ, что приводит к усилению экспрессии р65 и связанному с этим повышению синтеза хемоаттрактантного белка моноцитов 1 (МСР-1) и адгезивных молекул сосудистых клеток 1 (VCAM-1) в течение 6 суток после нормализации гликемии [21]. Характерно, что эти вызванные гипергликемией эпигенетические изменения предотвращались путем торможения митохондриальной сверхпродукции свободных радикалов или ингибированием образования конечных продуктов усиленного гликозилирования (таких как метилглиоксаль), подтверждая их участие в опосредовании передачи гипергликемического сигнала в геном. В то же время полученные результаты подчеркивают наличие длительных драматических проатерогенных последствий краткосрочной гипергликемии для сосудистых клеток и свидетельствуют о том, что гипергликемические подъемы могут быть независимым от уровня гликозилированного гемоглобина фактором риска развития диабетических осложнений.

Логично, что метаболический эпигенетический эффект не ограничивается только воздействием глюкозы. Так, в исследовании STENO 2 одновременный контроль уровней глюкозы, давления крови, липидного профиля и применение антитромботической терапии были связаны с 53% снижением риска макрососудистых осложнений у больных СД 2-го типа [38]. Результаты отдаленной фазы этого испытания подтвердили, что начальный жесткий метаболический контроль трансформируется в отсроченные положительные эффекты [39]. Исследование показало, что, несмотря на потерю после окончания активной фазы испытания различий в уровнях гликозилированного гемоглобина, кровяного давления и липидного профиля, через 5 лет сохранялись существенные различия по конечным микро- и макрососудистым точкам между группами с интенсивной и традиционной терапией.

Привлекает внимание тот факт, что положительный эффект метаболической памяти (называемый метаболическим наследием) более выражен, когда гликемический контроль достигается с самого начала развития заболевания. Это подтверждают данные, полученные при исследовании больных с СД как 1-го, так и 2-го типа, что позволило сформулировать концепцию о необходимости раннего интенсивного метаболического контроля, нацеленного на предотвращение развития диабетических осложнений. Исходя из этого предположения, было инициировано испытание ADDITION-Europe, целью которого стало сравнение интенсивной мультифакторной и общепринятой согласно национальным рекомендациям терапии пациентов с СД 2-го типа, впервые выявленного в результате скрининга [40]. По окончании 5-летнего проспективного исследования в обеих группах наблюдалось улучшение всех оцениваемых факторов сердечно-сосудистого риска, включая гликозилированный гемоглобин (6,6 против 6,7 %), диастолическое (80 против 81 мм рт.ст.) и систолическое (135 против 138 мм рт.ст.) давление, а также уровень холестерина липопротеинов низкой плотности (2,1 против 2,3 ммоль/л), со статистически недостоверным относительным снижением числа сердечно-сосудистых событий в группе с интенсивной терапией. Однако в данном исследовании авторы столкнулись с трудностями при формулировании конечных выводов. Это было связано с тем, что всем обследованным пациентам со времени постановки диагноза сразу было обеспечено качественное лечение, что привело к минимальным различиям выраженности факторов риска между группами и неожиданно низкому уровню сердечно-сосудистых событий, четко объясняемому оптимальным профилем факторов риска в обеих группах.

Более позднее сообщение Yang и соавт. [41] касается результатов исследования влияния интенсивной мультифакторной терапии пациентов с СД 2-го типа с длительностью заболевания менее 1 года и без клинических проявлений артериосклероза или субклинических атеросклеротических признаков. После 7-летнего периода лечения совокупная распространенность сердечно-сосудистых событий в группе интенсивной терапии была ниже, чем при общепринятой тактике лечения (10,00 и 32,35 % соответственно), подтверждая осуществимость первичной профилактики макрососудистых заболеваний у больных с небольшой длительностью СД 2-го типа.

К сожалению, эти исследования не предоставляют данных о длительности и выраженности метаболической памяти, сформированной при таком изначальном метаболическом контроле заболевания. Однако подобная информация будет собрана по окончании испытания ORIGIN [42]. В это исследование было рандомизировано 12 537 человек с факторами сердечно-сосудистого риска, нарушенной гликемией натощак, нарушенной толерантностью к глюкозе или СД 2-го типа для получения инсулина гларгин (с целевым уровнем гликемии натощак ≤ 5,3 ммоль/л) или стандартной терапии. Несмотря на тот факт, что это исследование не фокусировалось на оценке сравнения степени интенсивности снижения глюкозы, было обнаружено, что в группе инсулинотерапии средний уровень гликозилированного гемоглобина был ниже, чем при стандартной терапии (6,2 против 6,5 %) без существенного различия в показателях сердечно-сосудистых осложнений на момент окончания испытания (6,2 года). Все участники ORIGIN в настоящее время задействованы в продолжении исследования, названном ORIGINALE (ORIGIN and Legacy Effects) и направленном на оценку таких клинических событий, как нефатальный инфаркт миокарда и инсульт, смертность и другие ключевые показатели здоровья в течение последующих 8–9 лет [43].

Накопленные к настоящему времени доказательства эффективности раннего достижения уровней гликемии и гликозилированного гемоглобина, близких к нормальным, в предупреждении сердечно-сосудистых осложнений нашли свою реализацию в предложенном в январе 2014 года пересмотре рекомендаций Американской диабетической ассоциации относительно стандартов медицинской помощи при СД [44]. В частности, в разделе, касающемся фармакологической терапии гипергликемии при СД 2-го типа, сроки изменения алгоритма неинсулиновой терапии были сокращены с 3–6 до 3 мес. Так, больным с впервые диагностированным СД 2-го типа рекомендовано добавлять второй пероральный препарат, агонист глюкагоноподобного пептида 1 или инсулин в том случае, когда неинсулиновая монотерапия в максимально переносимой дозе не обеспечивает достижения или поддержания целевого уровня гликозилированного гемоглобина спустя 3 мес.

Кроме того, необходимо учитывать тот факт, что коррекция гипергликемии без уменьшения резистентности к инсулину может не оказать ни кардиопротекторного, ни антиатерогенного эффекта вследствие критических уровней инсулина, в особенности проинсулина, относящегося, по последним данным, к ведущим факторам сердечно-сосудистого риска [45, 46]. В связи с этим преимуществом обладают пероральные сахароснижающие средства с щадящей стимуляцией секреции инсулина (см. ниже) и инсулинотерапия.

Соотношение* «средний прирост инсулина в плазме крови (мкЕд/мл)/среднее (процентное) снижение глюкозы крови» составляет:

— глимепирид — 0,03;

— гликлазид — 0,07;

— глибенкламид — 0,16.

Издаваемые в последние годы рекомендации, основанные на новейших научных достижениях и всестороннем анализе крупных клинических и эпидемиологических исследований, все больше направлены на преодоление так называемой клинической инертности и требуют индивидуализированной терапевтической стратегии, учитывающей особенности больного и течение болезни, включая понимание патогенетической сложности заболевания и различные характеристики имеющейся на рынке фармакотерапии [44, 47].

Таким образом, обобщая весь имеющийся на настоящий момент фактический (экспериментальный и клинический) материал относительно вклада феномена гликемической памяти и эпигенетических модификаций в патогенез специфических и неспецифических сосудистых осложнений при СД 1-го и 2-го типа, можно сделать простой и всеобъемлющий вывод: для диабетических пациентов максимально безопасное достижение уровней гликемии и гликозилированного гемоглобина, близких к нормальным, с момента постановки диагноза, а в идеале — и его поддержание в течение максимально возможного срока является критическим для успешной профилактики микро- и макрососудистых осложнений. Это не только поможет предупредить/замедлить развитие диабетических осложнений, но и создаст позитивное «метаболическое наследие», а также предотвратит накопление негативной метаболической/гликемической памяти.