The clinical aspects of effectiveness of incretin therapy (WNT-pathogenic path and polymorphism of gene TCF7L2)

Full Text

Использование инкретиновой терапии позиционируется международными и российскими консенсусами как эффективный метод в большинстве клинических групп пациентов с сахарным диабетом 2-го типа (СД2). Спектр использования глиптинов варьирует от стартового их назначения в виде монотерапии или двойной комбинации с метформином до комбинации с инсулином. Актуальной проблемой диабетологии становится поиск предикторов наиболее эффективного ответа при включении инкретинов в схему сахароснижающей терапии. СД 2 является примером полигенного заболевания, при этом синтропные гены с СД 2 оказываются одновременно вовлеченными и в генетику ожирения. В структуре сахарного диабета частота полигенного варианта СД2 составляет 79% [1]. При проведении популяционных и геномных GWAS-исследований были выявлены гены-кандидаты развития СД2, при этом носительство однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) гена TCF7L2 рассматривается как ассоциированное с риском развития СД2. Установлено, что в европейской популяции но- сительство полиморфизма данного гена повышает риск развития СД2 в полтора раза [2]. Продукт гена TCF7L2 оказывает влияние на нормальное функционирование инкретиновой системы посредством участия в Wnt- сигнальном пути. Данная ассоциация может оказывать влияние как на эффективность инкретиновой терапии, так и на индивидуальный ответ в зависимости от результатов генетического тестирования. Ген TCF7L2, ответственный за секрецию и процессинг инсулина, локализован на хромосоме 10q25.3. В отсутствие стимуляции лигандами Wnt продукт гена (белок TCF7L2) действует как ядерный транскрипционный рецептор таргетных генов для Wnt, образуя комплекс с транскрипционными корепрессорами Groucho и C-терминальным связывающим белком CtBP-1. Уста - новлено, что корепрессоры Groucho и CtBP-1 обладают способностью к рекрутированию ядерных корепрессо- ров гистонацетилаз, которые являются промоутерами Wnt-генов. При этом Р-катенин изменяет транскрипционный фактор TCF7L2, активируя неактивные в его отсутствие гены. В настоящее время известно о существовании нескольких полиморфизмов гена TCF7L2, патофизиологическая роль которых продолжает уточняться. Установлено, что наибольшей ассоциацией с СД2 обладают полиморфизмы по референсным сиквенсам rs12255372 и rs7903146, расположенные в интронах, соседствующих с экзоном 5. Важно отметить, что эти же два SNP ответственны за развитие инкретинового эффекта, опосредуемого Р-клетками, а также подавление процесса глюконеогенеза в печени [3, 4]. Wnt-сигнальный путь и фактор транскрипции TCF7L2 Название Wnt происходит от комбинации названия двух генов - Wg (wingless) и Int, которые исследовались биологами при изучении эмбриогенеза. Wnt-путь ответствен за передачу сигнала с поверхности клетки в ее ядро. Различают канонический Wnt-путь, определяемый концентрацией белка Р-катенина, и два неканонических сигнальных пути (Wnt/Ca2+-сигнальный путь и путь клеточной поляризации PCP), не связанные с концентрацией Р-катенина. Wnt-путь играет важную роль в эмбриогенезе и в процессе дифференцировки клеток. Данный путь также активируется при развитии онкологических процессов. Канонический путь предполагает связывание гликопротеинов Wnt, аналогов факторов роста размером ~40 Да, с рецептором Frizzled (Fz), связанным с G-белком- мессенджером. Важно отметить, что около рецептора Frizzled располагается липопротеиновый корецептор LRP5/6, активируемый липопротеинами низкой плотности. При этом два рецептора рецепторного комплекса имеют общий трансмембранный домен. Активация рецептора вызывает высвобождение и образование Р-катенина. Установлено, что фосфорилированная молекула Р-катенина способствует трансдукции сигнала путем «распада» внуриклеточного комплекса, состоящего из аксина, белка APC (adenomatous polyposis coli) и про- теинкиназы GSK-3P. Целевой является транслокация Р-катенина в ядро, где он образует комплекс с факторами транскрипции LEF/TCF и обусловливает активацию транскрипции генов-мишеней (рис.1). При этом фосфо- рилирование Р-катенина в каноническом Wnt-пути происходит в положении Ser33, а в ГПП-1-опосредованном пути - Ser675 под действием протеинкиназы А [5]. Установлено, что ген TCF7L2 характеризуется тканеспецифическим действием, оказывая прямое влияние не только на Р-клетки поджелудочной железы (регуляцию секреции инсулина, экспрессию глюкагона и выживаемость островковых клеток). Мишенью для действия гена является также головной мозг, где данный ген определяет выраженность аноректогенного эффекта, опосредованного ГПП-1, и влияет на центральный механизм регуляции глюкозы. В печени ген вовлечен в регуляцию обмена липопротеинов низкой и очень низкой плотности и триглицеридов, процесс глюконеогенеза и опосредует развитие состояния инсулинорезистентности. Ген TCF7L2 регулирует экспрессию гена глюкагона в желудочно-кишечном тракте и головном мозге, а также липогенез в жировой ткани [6]. У пациентов с СД2 повышается экспрессия транскрипции целевых генов для двучастного фактора (TCF/ LEFZ/p-катенин). При этом для распада комплекса, определяющего последующее фосфорилирование Р-катенина, имеет значение состояние рецептора к липопротеидам низкой плотности, образуемым в избыточном количестве в рамках диабетической дислипидемии [7]. В исследованиях, проведенных в последние годы, раскрываются новые аспекты Wnt-пути, связанные с пересечением этого пути с другими важными патогенетическими путями, прежде всего с инкретинами ГПП-1, ГИП и их рецепторами. Следовательно, Wnt-путь может Обзоры «пересекаться» с инкретиновой осью и модулировать ее действие (рис. 2) [5]. Так, при истощении TCF7L2 отмечается снижение экспрессии рецепторов к инкретиновым гормонам ГПП-1 и ГИП в островковых клетках поджелудочной железы [8]. Полиморфизм гена TCF7L2 при СД2 и его осложнениях Генетические исследования, проведенные в различных этнических подгруппах, выявили ассоциацию СД2 с двумя наиболее изученными полиморфизмами гена TCF7L2 - rs7903146 и rs12255372. Необходимо отметить, что у пациентов с СД2 преимущественно нарушена секреция ГПП-1 в сравнении с ГИП. Оценка влияния полиморфизма гена TCF7L2 на процесс секреции инсулина подтверждается повышением частоты носительства мутантных полиморфизмов GG/GT rs7903146 и СС/СТ rs12255372 с низким титром GADA антигенов у пациентов с LADA диабетом (данные когорты исследования NIRAD5 (Non-Insulin Requiring Autoimmune Diabetes Study)) и у пациентов с СД 2 [9]. Пациенты с СД2 разных этнических групп демонстрируют различную силу ассоциации между СД2 и носительством полиморфизма гена TCF7L2 [10]. При этом ассоциация является наиболее значимой у представителей белой расы. Как правило, риск развития СД2 и его микрососудистых осложнений оказывается максимальным у индивидуумов, имеющих генетическую предрасположенность к носительству данного полиморфизма в сравнении с другими генами. При этом статистический анализ подтверждает, что присоединение микрососудистых осложнений прежде всего опосредовано генетической предрасположенностью к СД2. Установлено, что в русской популяции с развитием СД2 достоверно значимо ассоциируется носительство полиморфизма SNP rs7903146 гена TCF7L2, в то время как четко прослеживаемая тенденция к ассоциации с rs12255372 не оказалась статистически достоверной. Относительный риск носительства мутантного аллеля Т rs7903146 составил 1,5(1,21-1,25), у гетерозигот по мутантному аллелю ТТ - 2,48(1,60-3,84). У носителей полиморфизмов rs7903146 в русской популяции в качестве достоверно значимых были оценены различия метаболических характеристик углеводного обмена - уровня базального инсулина, постнагрузочных значений (через 2 ч) гликемии и инсулинемии, исследованных в ходе перорального глюкозотолерантного теста, а также значений HOMA-в не только у пациентов с СД2, но и у лиц без нарушения углеводного обмена [11]. Диабетическая нефропатия. Диагностика генетической предрасположенности актуальна с позиций выявления групп риска и своевременного проведения соответствующих профилактических мероприятий. Эффект носительства полиморфизмов гена TCF7L2 определяется не только его вкладом в развитие СД2, но также участи- ( Wnt J Г\ \ 1 1 П 1 1 Frizzled 1 1 1 1 1 1 § _i j Lithium v I Рис. 1. Канонический Wnt-путь (а) и его пересечение с путем ГПП-1 (б). N MHDASJ S CtBP-1 J) ^Groucho | TCF4- н Wnt Targets \~ OFF V У p-cat - р-катенин; Wnt - белок Wnt; Wnt-target - Wnt-таргетные гены; Frizzled и LPR5/6 - Frizzled и липопротеиновый рецепторы; P - фосфорилирование; Dvl - белок Dishevelled; SCK- 3 - киназа гликогенсинтаза 3; SCK-а - киназа гликогенсинтаза a; HDAS - гистондеацетилаза; CtBP-1 - C-терминальный связывающий белок; Axin - аксин; PKA - протеинкиназа А; cAMP - циклический аденозинмонофосфат; Lithium - литий (ингибитор SCK-3); Ins - инсулин; GLP-1R - рецептор ГПП-1; Groucho - белок Grocho; TCF - Т-клеточный транскрипционный фактор. Адаптировано согласно Y.Chiang и соавт. [3]. ем в процессе почечного эмбриогенеза и прогрессирования хронической болезни почек (ХБП). Носительство мутантного аллеля ассоциируется с более выраженным снижением скорости клубочковой фильтрации [12]. Необходимо отметить, что терминальная стадия ХПН у больных с СД2 характеризуется более частым (в 1,57 раза) носительством полиморфизма rs7903146 гена TCF7L2 в сравнении с контрольной группой пациентов с ХБП и нормогликемией. Установлено, что у гомозигот по мутантному аллелю TT отношение риска соответствует 2,81 (2,08-3,79). При этом «неблагоприятный» генотип предрасполагает к развитию ХБП в большей степени в случае установления диагноза СД2 в более молодом возрасте, а также у лиц среднего возраста [13]. Риск развития ХБП у 435 больных СД2 россий- Инсулинотропный эффект цАМФ/Ерас Эксентин-4 Ф ;* (7-36)амид ->Рецептор^ Р-катенин ' (Ser675) цАМФ/ПКА ■ д 36)ам 11' 1 ДПП-4 Активация Wntпути (Э-Зб)амид NEP24.11 (28-36)амид ? Глюкозотоксичность Пролиферация р-клеток Инсулиномиметический эффект Рис. 2. Инсулинотропный и инкретиномиметический эффекты ГПП-1 и продуктов гидролиза в в-клетках поджелудочной железы. Адаптировано согласно X. Xiong и соавт. [5]. Reviews что носительство полиморфизмов гена TCF7L2 не оказывает прямого влияния на аппарат глаза. Кроме того, в половине случаев диабетическая ретинопатия сочетается с диабетической нефропатией, для которой ассоциация с носительством полиморфизма рассматриваемого гена является статистически значимой. Поэтому после проведения поправок на СД2 связь с диабетической ретинопатией закономерно «ослабевает». Генетические предикторы ответа на инкретиновую терапию В настоящее время фармакогенетические исследования являются наиболее перспективным направлением диабетологии, так как предварительное генетическое тестирование позволяет выявить группу пациентов-ре- спондеров и предписать оптимальную индивидуализированную сахароснижающую терапию. В настоящее время клиническая фармакогенетика включает генетические исследования, направленные на поиск максимального генетического ответа при проведении инкретиновой терапии у больных СД2. Классическим примером является генетическое тестирование носительства SNP гена TCF7L2 и ассоциация его с максимально эффективным терапевтическим ответом на инкретиновую терапию. Патогенетической основой является рассматриваемое в данной статье пересечение патогенетического Wnt-пути и сигналинга инкретиновых гормонов. При проведении перорального глюкозотолерантного теста у здоровых добровольцев установлено, что носительство аллеля риска T rs7903146 гена TCF7L2 характеризуется достоверно значимым снижением показателей секреции инсулина Р-клетками и процента уменьшения инкретинового эффекта, чувствительность к инсулину при этом не изменяется. Показано, что носительство рассматриваемых полиморфизмов обусловлено не снижением концентрации ГПП-1 или ГИП, а уменьшением интенсивности процесса секреции инсулина в ответ на инкретиновые стимулы [15]. Пионерской клинической работой стало исследование H. Zimdahl и соавт. [16], которые оценивали эффективность ингибитора ДПП-4 линаглиптина в течение 6 мес наблюдения в зависимости от носительства полиморфизма rs7903146 гена TCF7L2. Установлено достоверно значимое улучшение качества гликемического контроля при приеме глиптина в сравнении с группой плацебо. Максимальная эффективность ингибитора ДПП-4 отмечена у гомозигот по нормальному варианту СС, минимальная - у гомозигот по мутантному варианту ТТ (снижение уровня гликированного гемоглобина HbA1c составило -0,8 и -0,5% соответственно; p < 0,05) (рис. 3). В настоящее время придается значение изучению влияния полиморфизма гена TCF7L2 на динамику негликемических параметров при проведении сахароснижающей терапии. Установлено, что гомозиготы по мутантному аллелю имеют более выраженный риск развития СД2 и 0 6 12 18 24 Продолжительность, недели Рис. 3. Эффективность ингибитора ДПП-4 линаглиптина в зависимости от носительства полиморфизмов СС, СТ и ТТ rs7903146 гена TCF7L2. Адаптировано согласно H. Zimdahl и соавт. [16]. ской популяции протестирован в зависимости от носи- тельства полиморфизма генов NOS3, APOB, KCNJ11, TCF7L2. Установлено повышение частоты носительства аллеля риска Т rs12255372 гена TCF7L2 у пациентов с ХБП. Так, относительный риск развития ХБП у гомозигот по аллелю риска ТТ составил 3,03(1,07-8,58) согласно рецессивной модели наследования (р=0,03). При сочетании данного генотипа с носительством полиморфизма AA rs5219 гена KCNJ11, отвечающего за секрецию инсулина и кодирующего субъединицу белка Kir6.2 АТФ-зависимого калиевого канала, частота развития ХБП повышается с 33 до 67% [14]. Диабетическая ретинопатия также ассоциируется с носительством аллеля риска Т rs7903146 гена TCF7L2. Однако полученные данные в большинстве случаев следует рассматривать как противоречивые. Установлено, □ До ■ После GT GG GT GG -0,5 -1 я о. 5 £ Q о г л я л о. л ZT о -2 t -1,5 -3 - -2 л it: -4 Л X ■2,5 л i£ S 5 л х -5 -3 -6 - -3,5 p/q = 0,043/0,049 p/q = 0,033/0,049 -7 -4 Рис. 4. Динамика массы тела и объема жирового депо на фоне приема ингибитора ДПП- 4 линаглиптина в зависимости от носительства полиморфизмов GG, GТ и ТТ rs12255372 гена TCF7L2. Адаптировано согласно J. Mattei и соавт. [17]. Обзоры его осложнений на фоне более быстрого набора массы тела. Однако ответ при похудении на фоне низкожировой гипокалорийной диеты в этом случае оказывается более выраженным. Так, в исследовании J.Mattei и соавт. [17] показано, что у гомозигот по мутантному аллелю ТТ rs12255372 с ожирением без нарушения углеводного обмена наблюдалась максимально выраженная динамика снижения объема жировой ткани, депо висцерального жира, массы тела и индекса массы тела (рис. 4). Данное обстоятельство следует учитывать при снижении массы тела у пациентов с СД2 и ожирением. Между тем патогенетическая связь, оценивающая влияние количества нутритивного жира на снижение массы тела при гипока- лорийном питании окончательно еще не изучена. Важная роль гена TCF7L2 в регуляции количества жировой ткани обусловлена сочетанием следующих механизмов действия [17]: ♦ участие в Wnt-сигнальном пути, ингибирующем процесс адипогенеза, ♦ экспрессия гена в жировой ткани (в зависимости от генотипа и типа диеты), ♦ ассоциация с гормонами голода и насыщения, которые оказывают влияние на снижение массы тела, ♦ ускорение транскрипции проглюкагона, индуцирующего синтез ГПП-1, регулирующего, в свою очередь, секрецию инсулина и глюкагона, аппетит и потребление пищи. Выводы Полимофизм гена TCF7L2 у пациентов с СД2 определяет дисфункцию в-клеток, проявляющуюся преимущественным нарушением секреции инсулина, и является генетической основой множественных патофизиологических дефектов развития заболевания и его осложнений. Высокая генетическая ассоциация гена TCF7L2 с развитием СД 2 обусловлена пересечением Wnt-пути и инкретиновой оси, что обусловливает влияние полиморфизма гена TCF7L2 на интенсивность клеточных сигналов ГПП-1 и экспрессию его рецепторов. Клиническое фено- и генотипирование позволяет выявить пациентов, являющихся потенциальными ре- спондерами при приеме ингибиторов ДПП-4.

About the authors

A. S Ametov

The Russian medical academy of post-graduate education of Minzdrav of Russia

123995, Moscow, Russia

Lyudmila L. Kamynina

The Russian medical academy of post-graduate education of Minzdrav of Russia

Email: petrology@yandex.ru
MD, PhD 123995, Moscow, Russia

Z. G Akhmedova

The A. Aliev Azerbaijan state institute of post-graduate training of physicians

370012, Baku, Republic of Azerbaydzhan

References

Supplementary files