Клинико-лабораторные маркеры ранней диагностики диабетической полинейропатии
- Авторы: Каракулова Ю.В.1, Соснин Д.Ю.1, Филимонова Т.А.1, Некрасова И.В.2
-
Учреждения:
- Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера
- Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук
- Выпуск: Том 38, № 4 (2021)
- Страницы: 121-128
- Раздел: Методы диагностики и технологии
- Статья получена: 08.07.2021
- Статья опубликована: 15.08.2021
- URL: https://permmedjournal.ru/PMJ/article/view/75891
- DOI: https://doi.org/10.17816/pmj384121-128
- ID: 75891
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Цель. Изучить содержание мозгового нейротрофического фактора (BDNF) и тропомиозинового рецептора киназы В типа (TrkB) в сыворотке пациентов, находящихся на ранней стадии диабетической полинейропатии. Несвоевременность выявления диабетической полинейропатии (ДПН) во многом обусловлена наличием субклинической стадии, при которой повреждение нервной системы развивается в отсутствие жалоб со стороны пациента.
Материалы и методы. Предпринято комплексное исследование 64 больных сахарным диабетом 2-го типа и 11 человек группы контроля с оценкой болевого статуса и степени периферической нейропатии по шкалам PainDetect, TSS, NSS, NDS. Нарушение нервного проведения по нервам нижних конечностей изучалось с помощью электронейромиографии (ЭНМГ). Изучение количественного содержания BDNF и TrkB в сыворотке проводилось методом иммуноферментного анализа.
Результаты. Установлено увеличение сывороточной концентрации BDNF (р = 0,001) и TrkB (p = 0,007) при развитии клинически явной ДПН в сравнении с больными без таковой. У больных сахарным диабетом с субклинической ДПН показано статистически значимое увеличение экспрессии BDNF –составили 2,97 [2,44; 3,37] нг/мл? по сравнению со значениями как у здоровых людей (p = 0,022), так и в сравнении с больными сахарным диабетом без ДПН (p = 0,017). Средний уровень TrkB в данной группе составил 4,29 [3,48; 5,62] нг/мл, что также выше соответствующих значений пациентов без ДПН (р = 0,032) и группы контроля (р = 0,025). Сывороточный уровень BDNF коррелирует с длительностью сахарного диабета (R = 0,524; p = 0,02), интенсивностью нейропатической боли (R = 0,402; p = 0,001), степенью аксонального повреждения по данным ЭНМГ (R = –0,242; p = 0,03). Выявлены корреляционные зависимости между содержанием TrkB в сыворотке и тяжестью течения сахарного диабета (R = 0,482; p = 0,01), интенсивностью боли (R = –0,383; p = 0,001) и нарушением нервного проведения (R = -0,359; p = 0,003).
Выводы. Усиление экспрессии и увеличение сывороточной концентрации BDNF и TrkB происходят на начальном этапе повреждения периферических нервных волокон и коррелируют со степенью компенсации углеводного обмена, длительностью сахарного диабета и выраженностью нарушения нервного проведения. Полученные данные позволяют рассматривать повышение уровня указанных факторов в сыворотке как маркеры субклинической стадии диабетической полинейропатии.
Полный текст
Введение
Своевременная диагностика диабетической полинейропатии (ДПН) является актуальной проблемой, что обусловлено растущими темпами ее распространения и высокой медико-социальной значимостью [1, 2]. Несвоевременность выявления ДПН во многом обусловлена наличием субклинической стадии, при которой повреждение нервной системы развивается в отсутствии жалоб со стороны пациента [3–5]. Важную роль в диагностике субклинической стадии может играть лабораторное исследование нейротрофических факторов и их взаимодействие с рецепторами [6–9].
Цель исследования – изучение содержания мозгового нейротрофического фактора и тропомиозинового рецептора киназы типа В в сыворотке крови пациентов на ранней стадии диабетической полинейропатии.
Материалы и методы исследования
Выполнено одномоментное обсервационное исследование типа «случай – контроль». Исследование проведено с соблюдением этических принципов проведения медицинских исследований с участием людей в качестве субъектов, изложенных в Хельсинкской декларации Всемирной организации здравоохранения, и на его проведение получено одобрение этического комитета ФГБОУ ВО «Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера» МЗ РФ. Критериями включения в основную группу являлись наличие сахарного диабета 2-го типа и письменное согласие на участие в исследовании. К критериям невключения в исследование относились возраст менее 18 лет, недееспособность, беременность, сопутствующая неврологическая патология, онкологические заболевания, острые инфекционные процессы, отказ пациента от участия в исследовании.
В исследовании участвовали 75 человек. Основную группу составили 64 пациента с сахарным диабетом 2-го типа в возрасте 62 [56, 0; 68, 0] лет. Среди обследованных преобладали женщины, составившие 79,7 % (51 от 64), мужчины составили 20,3 % (13 от 64). Длительность заболевания сахарным диабетом составила в среднем 10,0 [1, 00; 17, 00] г. Группа контроля состояла из 11 практически здоровых добровольцев, сопоставимых по полу и возрасту с основной группой.
В ходе клинического обследования проводилась оценка жалоб, анализ истории заболевания и стандартное неврологическое клиническое обследование.
Степень периферической нейропатии оценивалась в соответствии с критериями тяжести ДПН, принятых экспертной группой в г. Торонто, и Американской диабетической ассоциации о диабетической нейропатии [5]. Оценка интенсивности боли проводилась с использованием визуальной аналоговой шкалы (ВАШ) и специальной шкалы скрининга PainDetect для выявления нейропатического компонента боли. Субъективный анализ степени полинейропатии проводился с использованием опросников общего симптоматического (TSS) и нейропатического симптоматического (NSS) счета.
Неврологическое обследование включало количественную оценку нарушений болевой, температурной, тактильной, вибрационной чувствительности, изменения сухожильных рефлексов нижних конечностей, которую выражали в общих баллах по шкале нейропатического дисфункционального счета (NDS). Объективную оценку тактильной чувствительности проводили с помощью монофиламента Семмес – Вейнштейна. Порог болевой чувствительности был оценен с использованием иглы неврологического молоточка. Оценка температурной чувствительности проводилась с использованием металлических и прорезиненных наконечников неврологического молотка. Для оценки порога вибрационной чувствительности использовался градуированный камертон с частотой 128 Гц.
Степень дисфункции периферического нерва оценивалась с помощью электронейромиографического исследования (ЭНМГ), выполненного на приборе VikingQuest (Nicolet, США). Оценивались скорость распространения возбуждения (СРВ), амплитуда и латентность М-ответа малоберцовых нервов и амплитуда, латентность и сенсорного S-ответа и СРВ икроножных нервов с обеих сторон. В нашем исследовании использовались 2-й и 3-й электронейромиографические критерии, предложенные P. Dick et al. [3] в качестве объективных признаков нарушения нервной проводимости: уменьшение амплитуды моторного ответа менее 3,5 мВ, скорость проведения импульса менее 40 м/с, увеличение резидуальной латентности более 3,0 мс, выявленные в двух или более периферических нервах нижних конечностей.
Компенсация углеводного обмена определялась по уровню гликозилированного гемоглобина (HbA1c), содержание которого оценивали методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на анализаторе D-10 (Roche, Швейцария).
Забор образцов крови осуществляли в утренние часы, натощак, путем венепункции кубитальной вены с использованием вакуумных систем для забора крови c активатором свертывания (Greiner VACUETTE®, Greiner Bio-one, Graz, Austria) после 12-часового голодания. Сыворотку крови отделяли путем центрифугирования образцов при 2000g не позднее чем через 60 мин после забора крови.
Исследование концентрации мозгового нейротрофического фактора (brain-derived neurotrophic factor – BDNF) и его специфического тропомиозинового рецептора тирозинкиназы типа В (tropomyosin receptor kinase B – TrkB) в сыворотке пациентов проводилось методом твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА) с использованием стандартных наборов тест-систем для исследования BDNF (SEA011Hu; Cloud-Clone Corp., Китай), а для рецептора тирозинкиназы типа В (SEC183Hu; Cloud-Clone Corp., Китай). Оптическую плотность проб регистрировали на вертикальном фотометре StatFax 3200 (Awareness, США).
Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью пакета программ Statistica v. 10 (StatSoft Inc., США). Для каждого массива данных рассчитывали параметры описательной статистики: среднюю арифметическую (М), стандартное отклонение (SD), медиану (Me) и интерквартильный диапазон (25–75%-ный процентиль), а также минимальное (min) и максимальное (max) значение. Характер распределения полученных результатов оценивали с использованием критерия Шапиро – Уилка. Полученные результаты позволили отвергнуть нулевую гипотезу о нормальном характере их распределения, что послужило основанием для использования непараметрических методов при выполнении дальнейшего статистического анализа. Независимые выборки сравнивали с использованием H-критерия Краскела – Уоллиса. Для оценки вероятности справедливости нулевой гипотезы для двух групп использовался порог р < 0,05, при сравнении трех групп и более – р < 0,017.
Результаты и их обсуждение
На основании клинических и электронейромиографических исследований пациенты основной группы были разделены на три подгруппы: 1-я – 11 пациентов без ДПН; 2-я – 14 больных с субклиническими проявлениями ДПН; 3-я – 39 человек с клинически манифестной диабетической полинейропатией (таблица).
Сравнительная характеристика пациентов основной группы
Показатель | Группа | H-критерий | p | ||
1-я (подгруппа без ДПН) | 2-я (cубклиниче-ская ДПН) | 3-я (клинически явная ДПН) | |||
Количество обследованных (мужчины/женщины) | 11 (2/9) | 14 (4/10) | 39 (7/32) | – | – |
Возраст пациентов, лет | 58,25 | 60,00 | 58,95 | 0,776 | 0,747 |
Длительность СД, лет | 9,92 | 8,00 | 10,50 | 3,254 | 0,249 |
Гликемия натощак, ммоль/л | 7,65 | 9,10 | 11,73 | 0,602 | 0,721 |
HbA1c, % | 7,00 | 7,50 | 9,50 | 1,475 | 0,007 |
ВАШ, баллы | 3,67 | 4,25 | 4,55 | 6,702 | 0,035 |
PainDetect, баллы | 2,00 | 2,50 | 16,50 | 31,175 | 0,000 |
TSS, баллы | 0,58 | 0,64 | 5,48 | 26,423 | 0,000 |
NSS, баллы | 1,08 | 1,34 | 5,16 | 29,288 | 0,000 |
NDS, баллы | 10,42 | 17,83 | 17,91 | 10,812 | 0,004 |
S-ответ, мВ | 10,0 | 4,23 | 3,25 | 19,83 | 0,000 |
Латентность, мс | 1,65 | 3,41 | 3,95 | 12,75 | 0,025 |
СРВ, м/с (икроножный н.) | 56,5 | 33,4 | 33,6 | 16,17 | 0,012 |
M-ответ, мВ | 5,69 | 2,22 | 1,8 | 22,28 | 0,000 |
Латентность, мс | 1,8 | 3,22 | 3,46 | 13,51 | 0,001 |
СРВ, м/с (малоберцовый нерв) | 57,79 | 32,55 | 28,55 | 13,57 | 0,001 |
Примечание: данные представлены в формате – Me [Q1; Q3], где Me – медиана, Q1 – 25%-ный квартиль; Q3 – 75%-ный квартиль.
Данные сывороточной концентрации BDNF и его рецептора – TrkB – практически не различались у больных без ДПН и обследованных контрольной группы. Медиана содержания и интерквартильный диапазон BDNF в подгруппе без ДНП составили 0,84 [0, 50; 1, 26] нг/мл и статистически значимо не отличались от результатов контрольной группы, которые составили 0,98 [0, 54; 1, 15] нг/мл (р = 0,643). Медиана содержания и интерквартильный диапазон рецептора TrkB у больных без ДНП составили 2,15 [1, 88; 2, 93] нг/мл и также статистически значимо не отличались от результатов контрольной группы – 2,03 [1, 54; 2, 70] нг/мл (р = 0,948).
Результаты исследования BDNF и его рецептора TrkB в подгруппе больных с субклиническими проявлениями полинейропатии характеризовались промежуточными значениями. Количество BDNF в сыворотке пациентов с субклинической ДПН составило в среднем 2,97 [2, 44; 3, 37] нг/мл, что достоверно превысило показатели первой и контрольной групп (р = 0,017, р = 0,022 соответственно, рисунок, а).
Средний уровень TrkB составил 4,29 [3, 48; 5, 62] нг/мл, что также выше соответствующих значений пациентов 1-й группы (р = 0,032) и группы контроля (р = 0,025), как продемонстрировано на рисунке, б.
Рис. Содержание в сыворотке исследованных подгрупп: а – BDNF, нг/мл: диаграмма размаха количественного содержания мозгового нейротрофина в сыворотке исследованных подгрупп. Диаграммы размаха включают в себя медиану (точечное изображение), верхний и нижний квартили (25–75 %), верхнюю и нижнюю границы полученных значений (min–max). По оси Х указаны порядковые номера исследованных групп. По оси Y представлены количественные показатели сывороточного уровня BDNF; б – TrkB, нг/мл: диаграмма размаха количественного содержания рецептора мозгового нейротрофина в сыворотке исследованных подгрупп. Диаграммы размаха включают в себя медиану (точечное изображение), верхний и нижний квартили (25–75 %), верхнюю и нижнюю границы полученных значений (min–max). По оси Х указаны порядковые номера исследованных групп. По оси Y представлены количественные показатели сывороточного уровня TrkB
Наиболее высокие значения сывороточной концентрации мозгового нейротрофина и его рецептора TrkB обнаружены в 3-й группе. Содержание BDNF в сыворотке пациентов с клинически выраженной ДПН составило 4,28 [2, 94; 5, 86] нг/мл, что статистически значимо превышало соответствующий показатель как 2-й группы (р = 0,037), так и группы лиц без ДПН (р = 0,001) и группы контроля (р = 0,001). Уровень сывороточного рецептора TrkB у пациентов с клиническими проявлениями ДПН составил 4,41 [3, 95; 6, 36] нг/мл, что достоверно выше по отношению к данным 1-й группы (р = 0,015) и группы здоровых лиц (р = 0,007), однако статистически значимых отличий от результатов пациентов с субклинической ДПН по данному показателю не было выявлено (р = 0,751).
Проведение корреляционного анализа установило прямую зависимость между длительностью сахарного диабета и уровнем сывороточного BDNF (R = 0,524; p = 0,02). Выявлена слабая положительная прямая связь между уровнем гликированного гемоглобина HbA1c и уровнем TrkB в сыворотке крови (R = 0,482; p = 0,01). Выраженность нейропатической боли по PainDetect прямо коррелирует с содержанием BDNF (R = 0,402; p = 0,001) и обратно зависима от уровня TrkB (R = –0,383; p = 0,001). По результатам анализа обнаружена обратно пропорциональная связь между степенью аксонального повреждения нерва, представленной на ЭНМГ снижением амплитуды М-ответа, и количественным содержанием BDNF (R = –0,242; p = 0,03). В то же время ЭНМГ-показатели демиелинизирующего процесса в большей степени коррелируют с содержанием TrkB в сыворотке: получена обратная зависимость TrkB со СРВ (R = –0,359; p = 0,003) и прямая корреляция с латентностью малоберцового нерва (R = 0,311; p = 0,001). Достоверных корреляций между содержанием BDNF и его рецептора в сыворотке не было получено (R = 0,274; p = 0,08).
Согласно проведенному исследованию, уровни мозгового нейротрофического фактора и его рецептора в сыворотке пациентов с сахарным диабетом без ДПН соответствуют показателям группы контроля. В то же время установлено значительное повышение сывороточных уровней BDNF и его рецептора TrkB у пациентов с диабетической полинейропатией, в том числе субклинической стадии, по сравнению со здоровыми лицами.
Количество мозгового нейротрофина, определяемого в сыворотке, увеличивается на субклинической стадии ДПН и коррелирует с длительностью сахарного диабета. Ранняя экспрессия BDNF свидетельствует об активации репаративных процессов в ответ на повреждение нервного волокна. Данный механизм компенсации периферической нервной системы в условиях гипергликемии является проявлением нейропластичности и может обусловливать отсутствие клинической симптоматики даже при частичном разрушении нервов в течение определенного периода, что представляет собой субклиническую стадию ДПН.
Повышение сывороточного уровня TrkB происходит задолго до стадии формирования клинических проявлений и зависит от степени декомпенсации углеводного обмена, что во многом определяет «качественную» характеристику нейропластичности при ДПН и может использоваться в качестве скрининга нейропатии на ранней стадии диабета. Рецептор также принимает участие в развитии нейропатической боли, хотя конкретные механизмы действия системы BDNF-TrkB требуют дальнейшего изучения.
Выводы
- Усиление экспрессии циркулирующих в сыворотке мозгового нейротрофического фактора и его высокоаффинного рецептора происходит на начальном этапе повреждения периферических нервных волокон и коррелирует со степенью компенсации углеводного обмена, длительностью сахарного диабета и выраженностью нарушения нервного проведения.
- Полученные данные позволяют рассматривать повышение уровня указанных факторов в сыворотке как маркеры субклинической стадии диабетической полинейропатии.
Об авторах
Юлия Владимировна Каракулова
Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера
Автор, ответственный за переписку.
Email: julia.karakulova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7536-2060
SPIN-код: 5066-6556
доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой неврологии и медицинской генетики
Россия, г. ПермьДмитрий Юрьевич Соснин
Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера
Email: julia.karakulova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1232-8826
SPIN-код: 4204-6796
Scopus Author ID: 36020670100
доктор медицинских наук, профессор кафедры факультетской терапии № 2, профпатологии и клинической лабораторной диагностики
Россия, г. ПермьТамара Андрееевна Филимонова
Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера
Email: julia.karakulova@mail.ru
кандидат медицинских наук, ассистент кафедры неврологии и медицинской генетики
Россия, г. ПермьИрина Валерьевна Некрасова
Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук
Email: julia.karakulova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6706-5912
кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории иммунорегуляции ИЭГМ
Россия, г. ПермьСписок литературы
- Cho N.H., Shaw J.E., Karuranga S. et al. IDF Diabetes Atlas: Global estimates of diabetes prevalence for 2017 and projections for 2045. Diabetes Res Clin Pract 2018; 138 (4): 271–281.
- Feldman E.L., Nave K.A., Jensen T.S., Bennett D. New Horizons in Diabetic Neuropathy: Mechanisms, Bioenergetics, and Pain. Neuron 2017; 93 (6): 1296–1313.
- Dyck P.J., Overland C. J., Low P. A. et al. Signs and symptoms versus nerve conduction studies to diagnose diabetic sensorimotor polyneuropathy. Muscle Nerve 2010; 42(2): 157–164.
- Stino A.M., Smith A.G. Peripheral neuropathy in prediabetes and the metabolic syndrome. Diabetes Investig 2017; 8 (5): 646–655.
- Tesfaye S., Boulton A.J., Dyck P.J. et al. Diabetic neuropathies: update on definitions, diagnostic criteria, estimation of severity, and treatments. Diabetes Care 2010; 33 (10): 2285–229.
- Chacon-Fernandez P., Sauberli K., Colzani M. et al. Brain-derived Neurotrophic Factor in Megakaryocytes. J Biol Chem 2016; 291(19): 9872–9881.
- Leinninger G.M., Vincent A.M., Feldman E.L. The role of growth factors in diabetic peripheral neuropathy. J Peripher Nerv Syst 2004; 9 (1): 26–53.
- Sasi M., Vignoli B., Canossa M., Blum R. Neurobiology of local and intercellular BDNF signaling. Pflugers Arch 2017; 469 (5-6): 593–610.
- Mutoh T., Tachi M., Yano S. et al. Impairment of Trk-Neurotrophin Receptor by the Serum of a Patient With Subacute Sensory Neuropathy. Arch Neurol 2005; 62 (10): 1612–1615.
Дополнительные файлы
