Введение
Сахарный диабет (СД) – это группа заболеваний, при которых происходит нарушение углеводного обмена в виде стойкой гипергликемии, возникающей в результате нарушений продукции эндогенного инсулина или взаимодействия инсулина с рецепторами клеток[1]. Гипергликемия ведёт к нарушению эндотелия сосудов, что вызывает клеточную и органную дисфункцию, включая повреждения сердечно-сосудистой, почечной и нервной систем, ведущие к их недостаточности[2].
СД – весьма распространенное заболевание: по данным на 2023 год, насчитывается порядка 387 млн больных СД, что составляет около 8% населения планеты[3]. Прогнозируется, что к 2030 году число пациентов увеличится до 552 млн человек[4]. Социальная значимость СД обусловлена необходимостью постоянного мониторинга глюкозы, введения экзогенного инсулина (при СД 1 типа) и высоким риском инвалидизации[5]. Количество детей с СД 1 типа ежегодно увеличивается на 3–4%[6].
СД 1 типа возникает в результате дисфункции β-клеток поджелудочной железы[7]. Хроническая гипергликемия при СД приводит к повреждению органов, включая сердечно-сосудистую систему, почки и глаза[8]. У детей прогрессирование осложнений (нефропатия, ретинопатия) коррелирует с длительностью заболевания и качеством гликемического контроля.
Гликокаликс (ГК) – динамическая структура, покрывающая эндотелий сосудов. Она состоит из протеогликанов (синдеканы - SDC1, SDC4), гликозаминогликанов (гепарансульфат - HSPG, гиалуроновая кислота - НА) и адгезивных молекул[7]. ГК регулирует сосудистую проницаемость, предотвращает адгезию лейкоцитов и защищает эндотелий от оксидативного стресса[8].
HSPG – ключевой компонент ГК, обеспечивающий фильтрацию макромолекул. При СД гипергликемия стимулирует активность гепариназы, приводя к фрагментации HSPG[9]. Снижение уровня HSPG в ГК и повышение его фрагментов в крови ассоциировано с микроангиопатиями.
Эндокан-1 (ESM1) – дерматансульфат-протеогликан, модулирующий воспаление и ангиогенез[10]. При СД у детей повышенный уровень ESM1 связан с активацией NF-κB и эндотелиальной дисфункцией (ЭД).
HA обеспечивает механическую стабильность ГК. Гипергликемия активирует гиалуронидазы (HYAL1/2), что приводит к деградации HA на провоспалительные фрагменты, стимулирующие TLR-2/4. Это способствует развитию диабетической нефропатии и ретинопатии[11].
Ангиопоэтин-1 (ANGPT1) стабилизирует сосуды через рецептор Tie-2, подавляя воспаление и защищая ГК. При СД хроническая гипергликемия снижает уровень ANGPT1, ускоряя деградацию ГК. Однако компенсаторное повышение ANGPT1 при эндотелиальном стрессе может способствовать фиброзу[11].
СД ассоциирован с деградацией ГК, вызванной окислительным стрессом, воспалением и активацией протеаз. Гипергликемия индуцирует матриксные металлопротеиназы (ММР), разрушающие компоненты ГК. Снижение толщины ГК увеличивает сосудистую проницаемость, способствуя микро- и макрососудистым осложнениям[12].
Несмотря на значительный прогресс в изучении ЭД, большинство исследований сфокусировано на взрослой популяции, тогда как данные о педиатрических пациентах ограниченны. Это создает пробел в понимании ранних механизмов развития диабетических осложнений у детей, у которых длительность заболевания часто короче, а компенсаторные возможности организма выше.
Цель исследования. Изучение уровня маркеров гликокаликса (HSPG, ESM1, ANGPT1, HA) в сыворотке крови у детей с хроническим течением СД 1 типа, сопоставление их с группой сравнения (условно здоровыми детьми, не имеющими острых или хронических заболеваний, влияющих на структуру и функцию эндотелия), а также в зависимости от наличия или отсутствия осложнений течения заболевания.
Материалы и методы исследования. Представленная работа является открытым контрольным исследованием. Исследование было выполнено на базе ГБУЗ СК «ГДКБ им. Г.К. Филиппского» г. Ставрополя. В исследование вошли 60 детей, 30 из них с диагнозом СД 1 типа на стадии субкомпенсации заболевания (1-я группа), и 30 детей составили контрольную группу (2-я группа).
Исследование проводилось с разрешением локального этического комитета СтГМУ (протокол № 131 от 19.12.2024). Родители или законные представители детей давали письменное информированное добровольное согласие на участие в исследовании.
Пациенты из первой группы с СД 1 типа были госпитализированы в эндокринологическое отделение в плановом порядке с целью дообследования и коррекции дозы используемого инсулина. Средний возраст детей составил 14 [11-16] лет, из них 17 девочек и 13 мальчиков. Средняя длительность заболевания составила 5,8 года.
Критерии включения в I группу исследования:
· наличие добровольного информированного согласия законного представителя пациента;
· диагноз СД 1 типа в стадии субкомпенсации заболевания;
· возраст детей 3-17 лет.
Критерии исключения из I группы исследования:
· отказ от участия в исследовании одного из законных представителей пациента;
· наличие любой сопутствующей патологии, связанной с ЭД;
· возраст младше 3 лет и старше 17 лет.
Далее в ходе исследования пациенты из первой группы исследования были разделены на 2 подгруппы: имеющих осложнения СД (ангиопатия – 5 детей, ретинопатия – 10 детей, полинейропатия – 12 детей), что составило 16 детей из 30, из которых 11 девочек и 5 мальчиков, и не имеющих осложнения, что составило 14 детей из 30, из которых 6 девочек и 8 мальчиков, средний возраст детей данной группы составил 12 лет [11-15].
Вторую группу составили дети, обратившиеся в ГБУЗ СК «Городская детская поликлиника № 3» г. Ставрополя для прохождения диспансеризации. Средний возраст оставил 9 [5-12] лет, из них 16 девочек и 14 мальчиков.
Критерии включения во II группу исследования:
· отсутствие любых сопутствующих хронических заболеваний;
· возраст детей 3-17 лет;
· информированное добровольное согласие родителей или законных представителей на участие в исследовании.
Критерии исключения из II группы исследования:
· дети, имеющие любую сопутствующую хроническую патологию;
· возраст пациентов младше 3 лет;
· отказ родителей или законных представителей от участия в исследовании.
Забор сыворотки крови на определение концентрации исследуемых маркеров ЭД осуществлялся в 09.00 в плановом порядке. Сбор периферической венозной крови осуществляли методом рутинной венепункции. Исследование было выполнено на базе ООО «Центр клинической фармакологии и фармакотерапии» с использованием стандартных наборов для ИФА (USCN Life Science, Ухань, Китай). Определение содержания HSPG, ESM1, ANGPT1, HA основано на неконкурентном ИФА. Данный метод представляет собой высокоспецифичный метод количественного и качественного определения антигенов в биологических образцах. В основе метода лежит использование двух моноклональных или поликлональных антител, направленных к разным эпитопам целевого аналита. Данный подход обеспечивает высокую точность за счет двойной селективности связывания, минимизируя перекрестные реакции с другими молекулами.
Для статистического анализа использовали пакет программ Microsoft Excel, Statistica 10.0. Нормальность распределения оценивали с помощью теста Шапиро-Уилка. С учётом ненормального распределения данные были представлены как (Me [Q1-Q2]). Статистическую значимость различий в зависимости от распределения оценивали с применением U-критерия Манна-Уитни. Критический уровень значимости при проверке статистических гипотез в данном исследовании принимался равным 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
У пациентов с СД 1 типа в сравнении с группой контроля зафиксировано статистически значимое повышение HSPG (p=0,000), ANGPT1 (p=0,009) и гиалуроновой кислоты (HA) (p=0,000). Уровень ESM1 не продемонстрировал значимых различий (p=0,597).
Средние показатели уровней данных маркеров представлены в таблице 1 и выражены в виде медианы и квартильного размаха.
Таблица 1
Сравнение уровней ANGPT1, HA, HSPG и ESM1 в сыворотке крови у детей с СД 1 типа в сравнении с контролем (Me [Q1-Q3])
|
Показатель |
1-я группа. СД 1 типа, n=30 |
Контрольная группа, n=30 |
|
HSPG
|
58,53 нг/мл [54,74-67,47] (р=0,000)*
|
30,16 нг/мл [19,98-53,62] |
|
ESM1
|
0,073 нг/мл [0,071-0,142] (р=0,597)
|
0,0837 нг/мл [0,0715- 0,109] |
|
ANGPT1
|
2,646 нг/мл [2,347-2,793] (р=0,009)* |
2,2315 нг/мл [1,196-2,615] |
|
HA
|
548,6 нг/мл [374,3-756,1] (р=0,000)* |
262,35 нг/мл [170,1-391,5] |
Примечание: * статистически значимые отличия от группы контроля.
Источник: составлено авторами.
При разделении группы детей с СД 1 типа на 2 подгруппы по наличию осложнений анализ показал, что уровень ANGPT1 был значительно выше у детей с СД 1 типа с осложнениями по сравнению с теми, кто не имел осложнений (p = 0,03). Аналогичная тенденция наблюдалась для HA, где медиана составила 407.0 [285.2-635.2] у детей без осложнений (p = 0.038). Для параметра HSPG различия между группами оказались статистически не значимыми (p=0,12). Уровень ESM1 также не продемонстрировал достоверных различий (p=0,08) (табл. 2.).
Таблица 2
Сравнение уровней HSPG, ESM1, ANGPT1 и HA у детей с СД без осложнений и имеющих осложнения течения СД (Me [Q1-Q3])
|
Показатель |
СД без осложнений, n = 14 |
СД с осложнениями, n = 16 |
Контроль, n = 30 |
|
HSPG
|
56.55 нг/мл [53.96-62.62]
|
87.33 нг/мл [61.99-108.83] p = 0.12 |
30,16 нг/мл [19,98-53,62] |
|
ESM1
|
0.071 нг/мл [0.071-0.074] |
0.142 нг/мл [0.094-0.273] p = 0.08
|
0,0837 нг/мл [0,0715- 0,109] |
|
ANGPT1
|
1.819 нг/мл [1.274-2.606] |
2.679 нг/мл [2.342-3.906] p = 0.03* |
2,2315 нг/мл [1,196-2,615] |
|
HA
|
124.7 нг/мл [88.7-387.6] |
407.0 нг/мл [285.2-635.2] р = 0,038*
|
262,35 нг/мл [170,1-391,5] |
Примечание: * статистически значимые отличия от группы контроля и СД с осложнениями.
Источник: составлено авторами.
Повышение уровней ANGPT1 и HA у детей с осложнениями СД согласуется с данными об их роли в ангиогенезе и ремоделировании сосудов,что может приводить к органной дисфункции и микроциркуляторным нарушениям. ANGPT1, как регулятор сосудистой стабильности, может компенсаторно повышаться при эндотелиальном стрессе. Высокие уровни HA, маркера деградации внеклеточного матрикса, отражают прогрессирование микроангиопатий.
Отсутствие значимых различий по HSPG и ESM1, вероятно, связано с малой выборкой. Однако корреляция SDC1-ESM1 подтверждает их совместное участие в патогенезе ЭД [14].
Полученные данные согласуются с исследованиями, где ANGPT1 участвует в стабилизации эндотелия через активацию рецептора Tie-2. У детей с СД хроническая гипергликемия индуцирует оксидативный стресс, что приводит к компенсаторному повышению ANGPT1 для защиты микрососудов. Однако избыточная экспрессия ANGPT1 может способствовать фиброзу, что в последующем может приводить к развитию нефропатии и хронической почечной недостаточности у детей с СД.
Повышение HA у пациентов с осложнениями отражает активацию гиалуронансинтаз (HAS2) под влиянием гипергликемии. Это согласуется с целым рядом исследований, где HA коррелировал с толщиной базальной мембраны капилляров сетчатки у детей с диабетической ретинопатией. Интересно, что гендерные различия в уровнях HA могут быть связаны с модулирующим эффектом эстрогенов на синтез гиалуронана, данный фактор может быть интересным направлением дальнейших углубленных исследований эндотелиальной дисфункции как при СД, так и при иных патологиях, связанных с деградацией ГК[14].
Отсутствие различий по HSPG, возможно, объясняется его двойной ролью: на ранних стадиях СД HSPG подавляет воспаление, но при длительной гипергликемии его деградация усиливает проницаемость эндотелия[15]. ESM1 имеет противоречивые данные в литературе: в то время как одни авторы связывают его с ангиогенезом, другие отмечают отсутствие связи с микрососудистыми осложнениями.
Комбинация HA и ANGPT1 может служить предиктором осложнений у детей с СД, что особенно актуально для групп с длительностью заболевания >5 лет и гипергликемией. Внедрение этих маркеров в клиническую практику требует валидации в многоцентровых когортах, как подчеркивается в рекомендациях ISPAD.
Заключение
По итогам исследования выявлено достоверное увеличение HSPG, ANGPT1 и HA у детей с хроническим течением СД по сравнению с группой контроля, что доказывает развитие ЭД у детей на фоне течения СД.
Дальнейшее разделение детей с СД по наличию осложнений показало, что уровни ANGPT1 и HA могут служить важными маркерами для раннего выявления ЭД у детей с СД 1 типа, особенно у тех, кто имеет осложнения. Дальнейшие исследования должны быть направлены на верификацию этих данных и разработку новых подходов к профилактике и лечению осложнений СД.
Таким образом, полученные данные расширяют понимание ранних механизмов диабетических осложнений у детей и открывают новые возможности для персонализированного подхода в педиатрической эндокринологии. Дальнейшие исследования должны быть направлены на интеграцию биохимических маркеров в алгоритмы диагностики и профилактики микроангиопатий, что особенно актуально в свете роста заболеваемости СД среди детей.