Нуклеобиндин-1 и нуклеобиндин-2 (NUCB2) представляют собой многофункциональные белки, связывающие ДНК и Ca2+ с различными сигнальными путями. Нуклеобиндин-1 и -2 были открыты в 1990-е гг. Доказано, что они могут выполнять различные функции, основные из которых – регуляция воспаления и образование костной ткани. При обработке NUCB2 прогормон-конвертазами высвобождаются 3 белка: несфатин (НФ)-1, -2 и -3. Это открытие произошло в 2006 г. Oh-I и его коллегами. Однако было обнаружено, что НФ-2 и -3 не оказывают явного влияния на метаболизм, в отличие от НФ-1. Хотя рецепторы, которые опосредуют эффекты НФ-1, в настоящее время неизвестны, он считается эндогенным пептидом с различными функциями. Описаны различные эффекты НФ-1 на обмен глюкозы и липидов, на работу желудочно-кишечного тракта, термогенез, тревогу и депрессию, сердечно-сосудистую систему и репродуктивную систему [1]. Имеются работы, отмечающие развитие эффектов НФ-1 на метаболизм глюкозы через рецептор грелина. Также основные пищеварительные ферменты отвечают на воздействие грелина и НФ-1, подтверждая тесную связь этих пептидов [2]. НФ-1 оказывает влияние на центральные и периферические ткани, регулируя процессы метаболизма, репродукции, эндокринные и другие функций. НФ-1 относится к белкам с нейроэндокринным влиянием и анорексигенной активностью [3], наиболее высокие концентрации НФ-1 обнаруживаются в центральной нервной системе и в слизистой желудочно-кишечного тракта. Желудок был идентифицирован как основной источник периферического НФ-1. Существует мнение, что НФ-1 в первую очередь через центральные механизмы вызывает тревогу, а периферические эффекты стимулируют потребление пищи. Причем у женщин эта связь прослеживается наиболее четко, в отличие от мужчин, что позволяет предположить гендерные различия в эффектах НФ-1 на потребление пищи при повышенной тревожности. Аналогичные данные получены в отношении депрессии. Повышение уровня НФ-1 связано с более тяжелыми формами депрессивных состояний, одновременно у этих пациентов отмечались повышенные уровни таких маркеров воспаления, как С-реактивный белок (СРБ) и интерлейкин (ИЛ)-6 [1]. Изначально НФ-1 был отнесен к классу адипокинов [4]. При ожирении выявляется положительная корреляция между процентом жира и циркулирующим в сыворотке НФ-1 [5], обнаружено различное содержание НФ-1 у пациентов с сахарным диабетом (СД) 2-го типа, здоровых лиц и пациентов с СД 1-го типа [6]. Считается, что НФ-1 ответственен за чувство сытости. Его синтез сосредоточен в гипоталамусе, имеет важное значение в регуляции энергетического баланса [4]. Также НФ-1 ассоциирован с меланокортиновой сигнальной системой (МСС). Биорегуляция значительного количества физиологических функций и гомеостаза связана с меланокортинами. В молекуле препропиомеланокортина (ПОМК) биологически активные домены у всех млекопитающих расположены сходным образом. Различные биологические пептиды синтезируются в результате череды химических трансформаций ПОМК [7]. Отмечается обратная корреляция между уровнем НФ-1 в сыворотке крови и в структуре гипоталамуса. Выявлено, что НФ-1 может проникать через гематоэнцефалический барьер в обоих направлениях, что обеспечивает поддержку гуморального пути передачи сигналов. Концентрация НФ-1 может изменяться при смене питания и введении в программу реабилитации физических тренировок. В результате уменьшается его уровень в сыворотке крови и повышается в тканях гипоталамуса [8]. Уровень половых гормонов также влияет на уровень НФ-1 [8]. Кроме влияния на метаболизм жировой и нервной ткани [1], имеется информация и о провоспалительной активности НФ-1 [7]. В последнее время появились работы об активном участии НФ-1 в остеогенезе [8].
Остеогенная активность НФ-1 может быть особо интересной. В сегодняшней клинической практике наиболее часто применяются лекарственные препараты, преимущественно блокирующие функции остеокластов, приводя к ограничению костной резорбции. Внутривенное введение НФ-1 овариоэктомизированным крысам (OVX) в течение 2 месяцев в эксперименте приводит к увеличению минеральной плотности костной ткани (BMD – bone mineral density) в поясничных позвонках и бедренных костях. Отмечается значимое повышение показателей щелочной фосфатазы в присутствии НФ-1 в преостеобластных клетках мышей (MC3T3-E1). НФ-1 способствует более активной дифференциации остеобластов и повышению минерализации костной ткани. Есть работы, показывающие незначительное ингибирование остеокластогенеза у мышей [9]. Функции биоактивных молекул зависят от выраженности экспрессии клеток-мишеней. Роль тканевых цитокинов в обменных процессах может отличаться при различных исходных состояниях живой системы. Можно предположить, что уровень НФ-1 влияет на процессы формирования костного матрикса в норме и при патологии.
Цель исследования – определение взаимосвязи уровня НФ-1, минеральной плотности костной ткани, композитного состава тела и маркеров костного метаболизма у пациентов с ревматоидным артритом (РА).
Материалы и методы исследования. В исследование включены 110 пациентов с РА (средний возраст 54,07±11,32 года; в дальнейшем M±Std.dev) и 30 человек контрольной группы без жалоб на боли в суставах. Диагноз РА верифицирован на основе типичных клинических, биохимических, серологических данных соответственно классификационным критериям ACR/EULAR для РА (2010). Также пациенты с РА были обследованы с помощью двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии с использованием денситометра LUNAR DPX-Pro с определением композитного состава тела (КСТ), минеральная плотность костной ткани (МПКТ) определялась в стандартных позициях (тела I–IV поясничных позвонков и проксимальный отдел левой бедренной кости). Клиническое и лабораторное обследование проводилось с использованием стандартных методов. Уровни НФ-1 в сыворотке крови измерялись непрямым твердофазным иммуноферментным анализом с использованием коммерческой тест-системы Nesfatin-1 ELISA (RaiBiotech, кат. EIA-NESF), маркеры костного обмена определяли с использованием коммерческих тест-систем P1NP ELISA Kit CLOUD – CLONE CORP, 25-Hydroxy Vitamin D EIA Kit и Serum CrossLaps ELISA, IDS Ltd согласно инструкциям, прилагаемым к набору.
Результаты исследования и их обсуждение
Результаты
Средняя концентрация НФ-1 у пациентов с РА составила 50,49±34,05 нг/мл, что достоверно выше показателей здоровых лиц. Средний уровень НФ-1 в сыворотке крови здоровых лиц – 31,61±3,17 нг/мл (M±σ), исходя из данных значений уровень референсных показателей НФ-1 у здоровых лиц, определяемый как М±2σ, составил от 25,27 до 37,95 нг/мл.
По уровню НФ-1 все пациенты с РА были разделены на 2 подгруппы. В 1-ю вошли пациенты (n=44) с нормальной концентрацией НФ-1 в сыворотке (менее 37,95 нг/мл), во 2-ю (n=66) – с повышенным уровнем НФ-1 (более 37,95 нг/мл).
Взаимосвязь между минеральной плотностью костной ткани и уровнем НФ-1 при РА показана в таблице 1.
Таблица 1
Взаимосвязь между минеральной плотностью костной ткани и уровнем НФ-1 при РА
|
Группы МПКТ |
Нормальный уровень НФ-1, <37,95 нг/мл, N=44 |
Повышенный уровень НФ-1, >37,95 нг/мл, N=66 |
Достоверность различий между группами (p) |
|
BMD L1-L49 |
1,037±0,17 |
1,039±0,144 |
F=0,002; p=0,963 |
|
BMD Total 10 |
0,904±0,154 |
0,895±0,139 |
F=0,087; p=0,767 |
|
BMD Neck11 |
0,876±0,14 |
0,859±0,12 |
F=0,377; p=0,540 |
9 BMD L1-L4 – Bone Mineral Density (L1–L4) – МПКТ тел L1–L4 позвонков (1–4-го поясничных позвонков)
10 BMD Total – Hip Bone Mineral Density – МПКТ проксимального отдела бедренной кости
11 BMD Neck – Femoral Neck BMD – МПКТ шейки бедренной кости
В результате исследования не было выявлено значимой корреляции между уровнем НФ-1 и композитным составом тела у пациентов с РА.
Коэффициент корреляции между уровнем НФ-1 и композитным составом тела у пациентов с РА показан в таблице 2.
Таблица 2
Коэффициент корреляции между уровнем НФ-1 и композитным составом тела у пациентов с РА
|
|
Коэффициент корреляции (r) |
Достоверность (p) |
|
Lean % Total 1 |
0,0438 |
0,650 |
|
BMС % Total 2 |
0,0074 |
0,939 |
|
Fat % Total 3 |
0,0236 |
0,806 |
|
Fat gynoid 4 |
0,0042
|
0,965
|
|
Fat android 5 |
0,0362 |
0,707 |
|
Fat, g 6 |
0,0295 |
0,760 |
|
Lean, g 7 |
0,413 |
0,668 |
|
BMC, g 8 |
0,0421 |
0,662 |
1 lean % Total – % Lean Body Mass of the Total – % общей мышечной/тощей массы к общей массе пациента
2 BMC % Total – % Body Mineral content of the Total – % содержания минералов в костной ткани к общей массе пациента
3 Fat % Total –- % Fat of the Total – % содержания жировой ткани к общей массе пациента
4 Fat gynoid – Gynoid fat distribution - распределение жира по гиноидному типу (ягодично-бедренному)
5 Fat android – Android fat distribution – распределение жира по андроидному типу (центральному)
6 Fat, g – общая жировая масса
7 Lean, g – общая мышечная масса
8 BMC, g – содержания минералов в костной ткани
Мы также не выявили достоверных различий в уровне сывороточного С-концевого телопептида коллагена I типа (β-СTx) между пациентами 1-й и 2-й групп. Одновременно определена статистически значимая корреляция между НФ-1 и N-терминальным пропептидом проколлагена I типа (P1NP)) (r=0,218, p=0,022) (табл. 3). Мы не отметили каких-либо существенных взаимосвязей между уровнем НФ-1 в сыворотке крови и МПКТ на каком-либо участке, а также корреляции между уровнем НФ-1 с мышечной или жировой массой у пациентов с РА. Уровень СРБ и скорость оседания эритроцитов положительно коррелировали с показателями НФ-1.
Таблица 3
Взаимосвязь между уровнем НФ-1, маркерами костного обмена и уровнем 25(он) витамина D при РА
|
|
Коэффициент корреляции (r) с несфатином-1 |
Достоверность (p) |
|
P1NP12 |
0,2180 |
0,022 |
|
25(OH)D13 |
0,125 |
0,122 |
|
β -СTx, S-CTX 14 |
0,1566 |
0,102 |
12 P1NP – N-terminal propeptide of type I collagen (Total P1NP) – N-терминальный пропептид проколлагена 1-го типа
13 25(OH)D – 25-OH vitamin D-25(ОН) витамин D
14 β-СTx – β-Cross Laps – β-С-терминальный телопептид сыворотки
Статистическая обработка данных клинического обследования проводилась с использованием программного пакета «STАTISTICА 10.0 для Windows». Количественные данные обрабатывали статистически с использованием параметрического критерия достоверности Стьюдента, качественные данные – с применением непараметрического критерия достоверности «хи-квадрат». Достоверность различий между группами определяли с помощью дисперсионного анализа. Результаты считали статистически значимыми при р<0,05.
Обсуждение
Изучив имеющиеся в небольшом количестве работы, показывающие участие НФ-1 в пищевом поведении, принадлежность НФ-1, по мнению ряда ученых, к группе адипокинов, мы планировали увидеть взаимосвязь между его концентрацией и массой жировой ткани [5, 8]. Мы не выявили данную корреляцию. Полученные нами результаты позволяют предположить, что повышенное содержание НФ-1 может быть обусловлено не только избыточным количеством жировой ткани, но и другими факторами. В настоящее время нет четкого понимания, с какими рецепторами взаимодействует НФ-1. Тем не менее НФ-1 представляет собой эндогенный пептид с множественными функциями, воздействует на центральные и периферические ткани, участвуя в метаболизме, репродукции и других процессах. Имеются работы, подтверждающие участие нуклеобиндинов и их пептидов в клеточной биологии и физиологии всех классов животных и человека. Сложное взаимодействие внешних и внутренних факторов обусловливает анорексигенную активность, влияние на психические процессы [3], ассоциацию между концентрацией НФ-1 и развитием СД 2-го типа [6], что согласуется с данными литературы. В ряде исследований доказаны провоспалительная активность НФ-1 [7] и его влияние на остеокластогенез [4, 10].
РА относится к значимому фактору риска развития системного остеопороза, а первым рентгенологическим проявлением РА является околосуставный ОП. Считается, что суставная деструкция при РА и разрежение костной ткани имеют общие патогенетические механизмы: активация системы иммунитета, гиперпродукция провоспалительных и недостаточный синтез антивоспалительных цитокинов, дисбаланс в системе RANKL/RANK/OPG. Совокупность перечисленных факторов приводит к активации остеокластогенеза и повышению костной резорбции, хотя роль каждого из этих факторов в нарушении костного метаболизма пока еще остается не совсем ясной [11]. Учитывая провоспалительную активность НФ-1, его уровень должен коррелировать с маркерами разрушения костной ткани[12, 13]. Однако корреляции с β-СTx мы не выявили. Напротив, уровень НФ-1 коррелировал с показателями P1NP. В клинической практике количество вновь синтезированного коллагена 1-го типа оценивают именно по содержанию P1NP, который отличается высокой стабильностью и является N-(амино)терминальным фрагментом проколлагена 1-го типа. Примерно 90% органического матрикса костной ткани составляет коллаген 1-го типа, за синтез и качество органической части костной ткани отвечают остеобласты (ОБ). Можно предположить, что НФ-1 оказывает влияние на ОБ и не влияет на состояние неорганического матрикса гидроксиапатита, основных элементов (кальция и фосфатов, других макро- и микроэлементов: натрия, магния, калия, хлора, фтора, карбонатов и цитрата), который составляет порядка 70% костной ткани. Органические соединения костного матрикса отвечают за регуляцию минерализации и уплотнение коллагенового матрикса. Соответственно провоспалительный цитокин НФ-1 оказывает парадоксальное влияние на обмен костной ткани, что требует дополнительных исследований. Имеется информация о повышенном содержании гена НФ-1 в остеофитах при обследовании пациентов с остеоартрозом [10]. Также НФ-1, проявляя явные провоспалительные свойства, необъяснимо положительно влияет на сердечно-сосудистую систему, улучшая сердечную сократимость, релаксацию аорты, снижая риск фибрилляции предсердий и оказывая общий кардиопротективный эффект [1]. НФ-1 – новый биоактивный пептид с плейотропной активностью. Механизмы действия НФ-1 на функцию ОБ в настоящее время активно изучаются на экспериментальных моделях [13, 14].
Выводы. Таким образом, в ходе нашего исследования по изучению взаимосвязи между уровнем НФ-1, минеральной плотностью костной ткани, композитным составом тела и маркерами костного метаболизма у пациентов с ревматоидным артритом мы не выявили зависимости между повышенным уровнем несфатина-1 в сыворотке крови и минеральной плотностью костной ткани в стандартных позициях и с композитным составом тела у пациентов с РА. Нами была выявлена взаимосвязь между несфатином-1 и маркером формирования костного матрикса (P1NP), что свидетельствует о возможном влиянии несфатина-1 на дифференцировку и функцию остеобластов. Роль несфатина-1 в костном обмене в норме и патологии мало изучена в настоящее время и, вероятно, не связана с его провоспалительной активностью в периферических тканях.
Библиографическая ссылка
Квливидзе Т.З., Полякова Ю.В., Заводовский Б.В., Королик О.Д., Загороднева Е.А., Яковлев А.Т. НЕСФАТИН-1: ВЛИЯНИЕ НА МАРКЕРЫ КОСТНОГО ОБМЕНА У ПАЦИЕНТОВ С РЕВМАТОИДНЫМ АРТРИТОМ // Современные проблемы науки и образования. – 2019. – № 4. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=29061 (дата обращения: 04.10.2024).