Цель исследования: оценить взаимосвязь между содержанием таурина в плазме крови и снижением резистентности к инсулину при изменении питания у участников исследования POUNDS Lost (Preventing Overweight Using Novel Dietary Strategies — предот-вращение избыточного веса с помощью новых диетических стратегий), проанализировать модифицирующее влияние таурина на генетическую предрасположенность к сахарному диабету 2 типа (СД 2).
Материал и методы: 811 человек с лишним весом или ожирением рандомизированы в зависимости от диеты с различным содержанием жиров, белков и углеводов: группа 1 — 20%, 15% и 65%; группа 2 — 20%, 25% и 55%; группа 3 — 40%, 15% и 45%; группа 4 — 40%, 25% и 35% соответственно. Масса тела, обхват талии и уровень глюкозы натощак измеряли утром перед завтраком исходно, через 6 мес. и через 2 года. Резистентность к инсулину оценивали с помощью индекса HOMA-IR, секрецию инсулина — с помощью индекса HOMA-B. У 711 человек проанализированы генетические данные и результаты измерения уровня таурина в плазме крови.
Результаты исследования: у испытуемых с наименьшим терцилем индекса генетического риска СД 2 исходное содержание таури-на ассоциировалось с менее выраженным снижением уровня глюкозы натощак и HOMA-IR (р=0,02), а у испытуемых с наибольшим терцилем исходное содержание таурина ассоциировалось с более выраженным снижением уровня инсулина и HOMA-IR (р=0,04). Среди испытуемых с наименьшим и средним терцилем исходного содержания таурина взаимосвязь между генетической предрасположенностью к СД и уменьшением резистентности к инсулину статистически достоверно изменялась на протяжении 2 лет (р=0,05). Среди испытуемых с наибольшим терцилем эта ассоциация статистически достоверно не изменялась на протяжении 2 лет (р=0,26).
Заключение: в зависимости от существующего генетического фона и исходного содержания циркулирующего таурина гипокалорийная диета может оказывать благоприятное воздействие на инсулинорезистентность различной выраженности.
Таурин (2-аминоэтансульфоновая кислота) — доминирующая свободная аминокислота, которая составляет при-мерно 0,1% общей массы тела. Таурин поступает с пищей (мясо, морепродукты), а также может синтезироваться в ор-ганизме из метионина и цистеина [1]. Метаболизм таурина непосредственно взаимосвязан с развитием ожирения, ре-зистентности к инсулину и диабета. Результаты экспери-ментальных исследований на животных свидетельствуют о потенциальном положительном влиянии добавок с тау-рином на уровень глюкозы в крови и резистентность к ин-сулину [3, 4]. И хотя у больных сахарным диабетом (СД) польза пищевых добавок с таурином все еще подвергается сомнению [5, 6], при СД имеет место пониженное содер-жание таурина в крови [7–9]. По данным крупного эпиде-миологического исследования, уровень выделения таурина с мочой (как мера оценки поступления таурина с пищей) обратно пропорционально взаимосвязан с сердечно-сосудистыми факторами риска [2].
Все больше данных указывает на то, что положительное влияние может быть опосредовано модификацией экс-прессии генов ожирения [10–12], метаболизма липидов [13, 14] и диабета [15, 16]. Кроме того, выдвинуто пред-положение о том, что на риск возникновения заболевания влияют генетическая восприимчивость в сочетании с мета-болическим статусом [17]. Авторам не удалось обнаружить исследований, в ходе которых изучалось влияние генетиче-ской восприимчивости и уровня циркулирующего таурина на риск развития СД у человека.
Цель исследования: оценить взаимосвязь между содер-жанием таурина в плазме крови и снижением резистент-ности к инсулину с позиций изменения характера питания (макронутриентов) у участников крупномасштабного ран-домизированного исследования POUNDS Lost (Preventing Overweight Using Novel Dietary Strategies — предотвра-щение избыточного веса с помощью новых диетиче-ских стратегий) продолжительностью 2 года. Анализирова-лось модифицирующее влияние таурина на генетическую предрасположенность к сахарному диабету 2 типа (СД 2).
Исследование POUNDS Lost — это рандомизированное интервенционное исследование, в ходе которого сравнива-ли влияние вариантов гипокалорийной диеты с различным содержанием жиров, белков и углеводов на массу тела. Ис-следование проводилось в период с 2004 г. по 2007 г. Ди-зайн исследования, методы и результаты описаны ранее [18]. 811 человек с лишним весом или ожирением (средний возраст 51±9 лет; 64% женщин; ИМТ 33±4 кг/м2 ) были рандомизированы по 4 группам, в которых была назначена диета с различ-ным содержанием жиров, белков и углеводов: группа 1 — 20%, 15% и 65%; группа 2 — 20%, 25% и 55%; группа 3 — 40%, 15% и 45%; группа 4 — 40%, 25% и 35% соответственно. Все участники исследования POUNDS Lost давали добровольное информированное согласие в письменном виде.
В ходе исследования POUNDS Lost масса тела и об-хват талии измеряли утром перед завтраком исходно, через 6 мес. и через 2 года. Уровень глюкозы натощак определяли в аналогичные сроки. Резистентность к инсулину оценивали с помощью индекса HOMA-IR (математическая гомеоста-тическая модель резистентности к инсулину), который рас-считывали следующим образом:
Секрецию инсулина оценивали с помощью индекса HOMA-B (математическая гомеостатическая модель β-кле-ток), который рассчитывали следующим образом:
Содержание таурина натощак определяли в апреле 2014 г. в образцах плазмы крови, хранившихся при темпе-ратуре -80 °С [20, 21].
ДНК экстрагировали из лейкоцитарной пленки центри-фугированной крови с помощью набора QIAmp Blood Kit (Qiagen). Отобран 31 единичный нуклеотидный полимор-физм (SNP), на полногеномном уровне достоверно ассо-циированный с развитием СД у лиц европеоидной расы [22]. Для каждого индивидуума авторы суммировали ко-личество аллелей риска SNP, чтобы получить невзвешен-ный индекс генетического риска [23]. SNP, включенные в индекс генетического риска, были успешно генотипиро-ваны у 734 из 811 участников исследования. В доступных образцах ДНК частота успешного генотипирования соста-вила 99%. Реплицированные образцы контроля качества (10%) были включены в каждую плашку генотипирования с конкордантностью более 99% [24]. В настоящее исследование были включены 711 человек, у которых исходно име-лись как генетические данные, так и результаты измерения уровня таурина в плазме крови.
В качестве первичных исходов оценивали изменения уровней глюкозы натощак, инсулина натощак, инсулиноре-зистентности и секреции инсулина за период наблюдения. Исходные данные представлены в виде «среднее ± стан-дартное отклонение». Исходные характеристики сравни-вали с использованием теста χ 2 в случае категориальных переменных и обобщенных линейных моделей в случае непрерывных переменных. Влияние генетических факто-ров и изменения характера питания на исходы через 6 мес. и 2 года анализировали с помощью метода генерализован-ных оценивающих уравнений (GEE). Поправка на ковариаты для ретроспективных исходов в модели 1 осуществлялась на возраст, половую и расовую принадлежность, характер диеты, продолжительность ее соблюдения и исходную величину HOMA-IR. В модели 2 поправка осуществля-лась на потерю веса. Потенциальную взаимосвязь между уровнем таурина и индексом генетического риска, а так-же между уровнем таурина и изменением характера пита-ния оценивали путем включения соответствующих мульти-пликативных факторов в модели GEE.
В ходе вторичного анализа с помощью смешанных ли-нейных моделей проверяли, меняется ли существенным образом характер влияния генетических факторов на сни-жение резистентности к инсулину в группах. В ходе ана-лиза чувствительности эти ассоциации оценивали только у представителей европеоидной расы (~ 80% от всех ис-пытуемых); выяснилось, что результаты одинаковы во всей популяции (данные не представлены).
Все представленные величины р были двусторонни-ми. Различия считались статистически достоверными при p<0,05. Статистический анализ проводился с использова-нием пакета программного обеспечения SAS (версия 9.4).
Исходные характеристики испытуемых в соответствии с терцилями исходного содержания таурина представлены в таблице 1. Медианы уровня таурина в соответствии с терци-лями составили 1,19 mмоль/л, 1,63 mмоль/л и 2,09 mмоль/л. Распределение генетической предрасположенности и ха-рактер распределения участников исследования по группам в зависимости от диеты по терцилям уровня таурина стати-стически достоверно не отличались (р>0,05).
После внесения поправки на возраст, половую и расовую принадлежность, характер питания, продолжительность соблюдения диеты и исходную величину HOMA-IR оказа-лось, что взаимосвязь между исходным содержанием тау-рина и изменением резистентности к инсулину не достигла статистически достоверного уровня (β=-0,0125; р=0,47). Количество аллелей риска в наименьшем, среднем и наибольшем терцилях индекса генетического риска (по 31 SNP) оказалось в пределах 15–31, 32–35 и 36–62 со-ответственно. Установлено, что больший индекс генетиче-ского риска ассоциирован с менее выраженным снижени-ем резистентности к инсулину (р=0,03) и уровня глюкозы (р=0,008) при изменении характера питания по сравнению с меньшей генетической предрасположенностью к СД.
В таблице 2 представлена взаимосвязь между исходным уровнем таурина и изменениями веса, содержания глюкозы натощак, резистентности к инсулину (HOMA-IR) и секреции инсулина (HOMA-B) по терцилям индекса генетическо-го риска СД 2 через 6 месяцев и 2 года. Медианы исходного уровня таурина в соответствии с терцилями индекса генети-ческого риска составили 1,65 mмоль/л, 1,58 mмоль/л и 1,63 mмоль/л соответственно (для линейного тренда р= 0,47). В модель 1 внесены поправки на возраст, расовую и поло-вую принадлежность, продолжительность соблюдения дие-ты и исходную величину для оценки ретроспективного исхо-да. В модель 2 дополнительно внесена поправка на снижение веса. В обеих моделях ассоциации были одинаковыми, при-чем даже после внесения поправки на снижение веса сохра-нялось выраженное влияние ассоциации таурин — индекс ге-нетического риска на изменения уровня глюкозы, инсулина и HOMA-IR. Рисунок 1 иллюстрирует ассоциации между ис-ходным содержанием таурина и прогнозируемыми изме-нениями гликемических параметров в соответствии с тер-цилями индекса генетического риска в модели 2. В модели 2 у испытуемых с наименьшим терцилем индекса генетического риска СД 2 исходное содержание таурина ассоци-ировалось с менее выраженным снижением уровня глюко-зы натощак и HOMA-IR (для обоих показателей р=0,02), а у испытуемых с наибольшим терцилем индекса генетиче-ского риска СД 2 исходное содержание таурина — с более выраженным снижением уровня инсулина и HOMA-IR (для обоих показателей р=0,04). При этом значения р для ассо-циации таурин — индекс генетического риска составили 0,04, 0,01 и 0,002 для изменений уровня глюкозы, инсулина и HOMA-IR соответственно (табл. 2). Статистически досто-верного влияния ассоциации таурин — индекс генетическо-го риска на HOMA-B не выявлено.
Для оценки траектории изменения резистентности к ин-сулину за время соблюдения диеты в группах с различным содержанием таурина и различными величинами индек-са генетического риска были использованы смешанные линейные модели. Как уже сообщалось ранее [18], наибо-лее выраженное снижение резистентности к инсулину на-блюдается через 6 мес., а через 2 года происходит регресс до исходного уровня. Такая регрессия отчасти может быть связана с несоблюдением диеты и возвратом к прежнему весу. Среди испытуемых с наименьшим и средним тер-цилем исходного содержания таурина взаимосвязь меж-ду генетической предрасположенностью к СД и уменьше-нием резистентности к инсулину статистически достоверно изменялась на протяжении 2 лет (р=0,05 для взаимосвязи индекс генетического риска — время) (рис. 2). Среди ис-пытуемых с наибольшим терцилем исходного содержа-ния таурина эта ассоциация статистически достоверно не изменялась на протяжении 2 лет (р=0,26 для взаимосвя-зи индекс генетического риска — время) (рис. 2).
В ходе рандомизированного интервенционного исследования по снижению веса путем изменения характера пи-тания продолжительностью 2 года было установлено, что исходное содержание таурина в плазме крови статистиче-ски достоверно коррелирует с генетической предрасполо-женностью к СД 2 с позиций уменьшения резистентности к инсулину. Полученные данные свидетельствуют о том, что среди лиц с повышенным генетическим риском СД исход-но более высокое содержание циркулирующего таурина оказывает более благотворное влияние с позиций сниже-ния резистентности к инсулину на фоне диеты, направлен-ной на снижение веса, по сравнению с исходно более низким содержанием таурина. Напротив, в случае меньшего генетического риска СД исходно более низкий уровень таурина оказывает более благотворное влияние, чем его более высокий уровень. При этом взаимосвязь между таурином и генетической предрасположенностью к СД 2 не влияла на секрецию инсулина.
Полученные нами данные о модифицирующем влия-нии исходного содержания таурина в крови на генетиче-ские факторы, определяющие резистентность к инсулину у человека, являются новыми, однако они не противоре-чат уже длительно существующей концепции взаимодей-ствия ген — метаболит [17, 25]. Потенциальные механизмы положительного влияния таурина на патогенез СД — модуля-ция фосфорилирования белка IRS-1 (который ассоциирован с индексом генетического риска) [26] и содержания PPARα (транскрипционного фактора ядерного рецептора, затра-гивающего метаболизм жирных кислот), взаимодействие с рецептором инсулина с повышением чувствительности к инсулину [26, 28], влияние на антиоксидантную систему/воспаление [29] и регуляция экспрессии генов, ассоцииро-ванных с развитием СД [9, 15, 16, 30]. Среди этих регулиру-ющих генов отдельного упоминания заслуживает ген рецеп-тора γ, активируемого пероксисомными пролифераторами (PPARG) [31], который включен в индекс генетического риска СД 2. Описаны различные механизмы, посредством ко-торых метаболиты осуществляют «тонкую настройку» экспрессии генов, в частности, рибосвитчи, прямое взаи-модействие с транскрипционными факторами, регуляция кофакторов, ремоделирование хроматина, модификация хроматина и гормональная сигнализация [32]. Пока не уста-новлено, на каком уровне взаимодействуют клеточные пути, регулируемые генетическими факторами риска развития СД 2 и индуцируемые под действием циркулирующего таури-на. Но принимая во внимание представленные выше данные, можно предположить, что снижение резистентности к инсу-лину под влиянием взаимодействия таурин — индекс генети-ческого риска по крайней мере отчасти отражает регулиру-ющее действие таурина плазмы крови на экспрессию генов, ассоциированных с СД.
Еще одно возможное объяснение заключается в том, что способность таурина препятствовать ожирению [29] может опосредовать взаимодействие ген — таурин с позиций сни-жения резистентности к инсулину. Впрочем, этой гипоте-зе противоречит то, что мы наблюдали в ходе нашего ис-следования, а именно тот факт, что изменение массы тела лишь в незначительной степени затрагивало эффекты вза-имодействия ген — таурин. Для уточнения характера по-добных функциональных механизмов необходимы новые экспериментальные и клинические исследования.
Для оценки общей вероятности развития СД мы под-считали генетический риск на основании 31 доказанно-го варианта, предрасполагающего к СД 2, которые были идентифицированы в ходе полногеномных исследований. Как мы и предполагали, выяснилось, что повышенный гене-тический риск ассоциирован с менее контролируемым уров-нем глюкозы в крови и менее выраженным снижением резистентности к инсулину на фоне гипокалорийной диеты. Среди испытуемых с меньшим содержанием таурина более выраженное уменьшение резистентности к инсулину от-мечено у лиц с меньшим генетическим риском, чем у лиц с повышенным генетическим риском (рис. 2). Подобные наблюдения могут быть использованы в целях персонализи-рованной медицины. Впрочем, в повседневной клинической практике приходится обращать внимание на стоимость ге-нетических и/или метаболомических исследований с пози-ций эффективности подобного индивидуализированного лечения, особенно в группах высокого риска.
Уровень циркулирующего таурина отчасти контролируется за счет изменения скорости его биосинтеза в печени, где он также утилизируется посредством конъюгации с желчными кислотами. Не исключено, что поступающие с пищей жиры способны влиять на содержание цирку-лирующего таурина путем модуляции экскреции желч-ных кислот. Так, в ходе опытов на животных установлено, что аминокислоты, поступающие с пищей, могут влиять на метаболизм таурина [33]. Впрочем, мы не отметили какого-либо выраженного влияния диеты (как изменения характера питания в целом, так и конкретного варианта) на уровень циркулирующего таурина (данные не представлены) или влияния взаимосвязи между таурином и соста-вом макронутриентов на инсулинорезистентность. Также не выявлено влияния взаимосвязи между таурином и ге-нетической восприимчивостью к диабету на секрецию ин-сулина, хотя результаты предшествующих исследований позволяют предположить, что таурин улучшает функцио-нирование островков поджелудочной железы [34, 35].
Насколько нам известно, в ходе этого продолжитель-ного рандомизированного исследования была впервые проанализировано влияние взаимосвязи между содер-жанием циркулирующего таурина и общей генетической предрасположенностью к диабету на инсулинорезистент-ность. Мощность данного исследования повышается бла-годаря анализу исходов во множестве временных точек. Кроме того, модель GEE устойчива к выбору коррелирую-щих структур и гибка с позиций отсутствия каких-то дан-ных по сравнению с другими моделями [36].
Тем не менее очевидно, что данное исследование об-ладает недостаточной мощностью в плане выявления незначительных ассоциаций между таурином и инсули-норезистентностью или взаимосвязей между таурином и питанием. Кроме того, полученные результаты не мо-гут быть экстраполированы на популяцию в целом в пол-ной мере, поскольку 80% испытуемых составляли лица европеоидной расы.
Таким образом, выявлено влияние взаимосвязи между исходным содержанием таурина в крови и генетической предрасположенностях к диабету на инсулинорезистентность в ответ на смену диеты на 2 года с целью похудения. В зависимости от существующего генетического фона и ис-ходного содержания циркулирующего таурина гипокало-рийная диета может оказывать благоприятное воздействие на инсулинорезистентность различной выраженности.
Реферат подготовлен редакцией «РМЖ» по материалам статьи: Zheng Y., Ceglarek U., Huang T. et al. Plasma Taurine, Diabetes Genetic Predisposition, and Changes of Insulin Sensitivity in Responseto Weight-Loss Diets. J Clin Endocrinol Metab. 2016 Oct;101(10):3820–3826. DOI:10.1210/jc.2016–1760.
Полный список литературы Вы можете найти на сайте http://www.rmj.ru