Гипергомоцистеинемия: фактор риска сосудистых осложнений сахарного диабета

Сосудистые осложнения являются ведущей причиной снижения качества и продолжительно­сти жизни больных сахарным диабетом (СД). Ме­ханизмы развития этих осложнений полностью не раскрыты. Известно, что далеко не во всех случаях возникновение и прогрессирование диабетических ангиопатий можно объяснить традиционными факторами риска, такими как гипергликемия, ар­териальная гипертензия, курение или дислипиде­мия. Следовательно, поиск недостающих звеньев патогенеза ангиопатий остается чрезвычайно акту­альной задачей.

В последние годы был идентифицирован новый метаболический фактор риска сосудистых пораже­ний. Им оказалась повышенная концентрация в крови гомоцистеина (ГЦ) — небелковой сульфгид­рильной аминокислоты. О сосудистых поражениях при классических вариантах гипергомоцистеине- мии, связанных с наследственным дефицитом ряда ферментов, известно давно. В 1969 г. К. McCully впервые сообщил о наличии выраженных атеро­склеротических повреждений у больных с гомоци- стинурией и предположил существование патоге­нетической связи между гипергомоцистеинемией и атерогенезом [43]. В дальнейшем было обнаруже­но, что у пациентов, страдающих заболеваниями коронарных артерий, часто встречаются наруше­ния обмена ГЦ [77]. С начала 1990-х годов стали проводиться крупные клинические и эпидемиоло­гические исследования по изучению связи повы­шенного уровня ГЦ с сердечно-сосудистыми забо­леваниями. Как показали эти работы, умеренная гипергомоцистеинемия достаточно широко рас­пространена в популяции и является независимым фактором риска атеросклероза [7], инфаркта мио­карда [68], инсульта [58] и прогностическим мар­кером летального исхода [35]. Оказалось, что риск сердечно-сосудистой патологии значительно по­вышается, когда гипергомоцистеинемия сочетает­ся с СД [35]. В настоящее время накапливается все больше данных, свидетельствующих о значении ги- пергомоцистеинемии в патогенезе макро- и мик- рососудистых осложнений СД.

Целью данного обзора явилось-обобщение све­дений об изменениях обмена ГЦ при СД и роли этих изменений в развитии диабетических ангио­патий.

Обмен ГЦ

ГЦ является промежуточным продуктом обмена метионина и цистеина. Поскольку содержание ГЦ в пищевых продуктах ничтожно, основным источ­ником ГЦ в организме является метионин. Обра­зование ГЦ происходит при отщеплении от моле­кулы метионина метильной группы. Последняя ис­пользуется во многих жизненно важных процессах, в частности в синтезе пуриновых и пиримидино­вых оснований и нуклеотидов.

CH₃-S-CH₂-CH₂-CH-COOH о SH-CH₂-CH₂-CH-COOH

I                                                        I

NHj                                                   NH,

Метионин                                                ГЦ

Реакция превращения метионина в ГЦ обрати­ма: ГЦ может вновь превращаться в метионин пу­тем реметилирования. В основном пути реметили­рования, который катализирует метионинсинтаза, донором метильной группы выступает 5-тетрагид- рофолат, образующийся в цикле фолиевой кисло­ты под действием метилентетрагидрофолатредук- тазы (МТГФР). Промежуточным переносчиком метильной группы в этой реакции является метил- кобаламин (производное витамина В₁₂).

В обычных условиях реметилированию подвер­гается около 50% ГЦ. Остальная часть ГЦ катабо- лизируется с участием процессов транссульфиро­вания. При этом ГЦ взаимодействует с серином с образованием цистатионина, который затем распа­дается до цистеина и а-кетомасляной кислоты. Ферменты, катализирующие эти реакции (циста- тионин-р-синтаза и цистатионин-у-лиаза), содер­жат в качестве коферментов пиридоксальфосфат — производное витамина В₆ [1].

Таким образом, важную роль в обмене ГЦ игра­ют фолиевая кислота, а также витамины В₆ и В_|2. Дефицит этих витаминов может приводить к нару­шениям превращения ГЦ как в метионин, так и в цистеин и к повышению концентрации ГЦ в кро­ви. Установлено, что между уровнем ГЦ и обеспе­ченностью данными витаминами существует отри­цательная взаимосвязь [76]. Повышенный риск развития гипергомоцистеинемии имеют пациенты с нарушением питания, а также вегетарианцы вследствие имеющегося у них недостатка витамина В_|2 [31]. Лекарственные препараты, влияющие на метаболизм витаминов В₆, В_|2 или фолиевой кисло­ты (метотрексат, фибраты, никотиновая кислота, холестирамин и др.), также могут повышать уро­вень ГЦ [22].

Величина гомоцистеинемии зависит не только от интенсивности метаболизма ГЦ, но и от скоро­сти его выведения из крови. Клиренс ГЦ осущест­вляется почками, поэтому у подавляющего боль­шинства больных с почечной недостаточностью обнаруживается постоянная умеренная гипергомо­цистеинемия, которую не удается полностью лик­видировать приемом фолиевой кислоты и витами­нов группы В [20].

Установлено, что концентрация ГЦ в крови по­вышается с возрастом [76]. Наименьшее его содер­жание обнаруживается у детей (около 5 мкмоль/л). В пубертате уровень ГЦ заметно увеличивается, причем в большей степени у мальчиков. Таким об­разом, мужчины репродуктивного возраста имеют более высокую концентрацию ГЦ, чем женщины. С наступлением менопаузы уровень ГЦ у женщин повышается. В целом в течение жизни гомоцистеи- немия возрастает на 3—5 мкмоль/л [1].

Изменения обмена ГЦ при СД

В большинстве исследований обнаружено уме­ренное повышение уровня ГЦ в крови больных СД типа 1 [12, 32, 39, 53] и типа 2 [3, 12, 25, 39, 48, 67]. Частота гипергомоцистеинемии среди пациентов с СД может достигать 31—39% [12, 48].

Причины этих изменений не совсем ясны. Од­ним из возможных объяснений является витамин­ная недостаточность, выявляющаяся у части боль­ных СД. Многочисленными исследованиями дока­зано, что уровень ГЦ у больных СД отрицательно коррелирует с содержанием в крови фолатов и ви­тамина В_|2 [39, 44, 57, 66, 67, 79]. В свою очередь концентрация фолиевой кислоты и витамина В₁₂ в крови больных СД может быть пониженной, нор­мальной или даже повышенной [78, 67]. Следова­тельно, различия в характере питания могут оказы­вать влияние на изменения уровня ГЦ у больных СД.

Вместе с тем влиянием питания нельзя объяс­нить весь спектр изменений уровня ГЦ при СД. Протестировав 452 сыворотки больных СД типа 2 на содержание фолиевой кислоты и витамина В₁₂, S. Stabler и соавт. обнаружили явный дефицит фо­лиевой кислоты лишь у 1% обследованных, а вита­мина В₁₂ — у 2,2% [67]. Это существенно ниже, чем частота гипергомоцистеинемии, обнаруженная в большинстве работ. Следовательно, причина изме­нений уровня ГЦ может скрываться в особенностях самого заболевания.

Большинство авторов отмечают, что повышен­ный уровень ГЦ в крови обнаруживается у больных СД с диабетической нефропатией [3, 12, 25, 67], в то время как у пациентов без нарушения функции почек концентрация ГЦ может быть несколько ни­же, чем у здоровых лиц [78, 79]. Поскольку клиренс ГЦ осуществляется в клубочках почек, скорость клубочковой фильтрации оказывает существенное влияние на уровень ГЦ. Показано, что гомоцистеи- немия у больных СД находится в обратной зависи­мости от величины фильтрации даже при нормаль­ной экскреции белка с мочой. Поэтому более низ­кий уровень ГЦ у больных с неосложненным СД может объясняться гиперфильтрацией, развиваю­щейся на доклинических стадиях нефропатии [79]. Ухудшение функции почек на более поздних ста­диях приводит к нарастанию уровня ГЦ, при этом сохраняется обратная зависимость между гомоци- стеинемией и скоростью клубочковой фильтрации [3, 25, 53, 67].

Предположения о том, что причиной измене­ний уровня ГЦ при СД является гипергликемия, пока не получили убедительных подтверждений. В большинстве работ не найдено взаимосвязи гомо- цистеинемии со степенью метаболического кон­троля СД [3, 57]. Лишь в 1 работе обнаружена сла­бая корреляционная взаимосвязь между уровнем ГЦ и гликированного гемоглобина у больных СД типа 2 [24].

После индукции экспериментального СД уро­вень ГЦ в плазме снижается [29]. Это может объ­ясняться увеличением активности печеночных ферментов, осуществляющих метаболизм ГЦ по пути трансульфирования, в условиях дефицита ин­сулина [37]. Другой возможной причиной является повышение реметилирования ГЦ в метионин, по­скольку инсулин снижает активность необходимой для этого МТГФР [23]. Введение инсулина живот­ным с экспериментальным диабетом повышает концентрацию ГЦ [29]. Высказано предположение о том, что гиперинсулинемия и тесно связанная с ней инсулинорезистентность являются причиной повышенного уровня ГЦ у больных СД типа 2. В 2 независимых исследованиях установлено, что ин­сулинорезистентность является важной детерми­нантой увеличения уровня ГЦ при данном типе диабета [19, 25]. В некоторых работах обнаружена прямая взаимосвязь между уровнями инсулина и ГЦ [19, 47], что, однако, не подтверждается други­ми исследователями [24]. Уменьшение инсулино- резистентности под влиянием глитазонов в экспе­рименте сопровождается снижением концентра­ции ГЦ [27]. Возможно, гипергомоцистеинемия может сама усугублять инсулинорезистентность, нарушая внутриклеточное действие инсулина [50].

Предпринимаются попытки связать уровень го- моцистеинемии с генетическими вариантами фер­ментов, вовлеченных в метаболизм ГЦ. Обнаруже­на мутация гена МТГФР, обусловленная гомози­готной заменой цитозина на тимидин (С->Т) в нук­леотиде 677, приводящей к замене аланина на ва­лин (Ala->Val) в положении 226 аминокислотной цепи. В результате синтезируется термолабильный вариант МТГФР с пониженной активностью. Име­ются данные о том, что носители генотипа Val/Val МТГФР имеют повышенный риск сердечно-сосу­дистых заболеваний [26]. В ряде исследований об­наружено, что у страдающих СД вариант Val/Val ассоциирован с нефропатией [52, 63, 64, 73] и ре­тинопатией [51, 73]. Уровень ГЦ у гомозигот Vai/ Vai оказался несколько выше [46, 62]. Другие авто­ры не нашли взаимосвязи между полиморфизмом МТГФР, сосудистыми осложнениями и уровнем ГЦ [39]. Различия результатов могут быть связаны с тем, что на фенотипическое проявление мутации МТГФР влияют эпигеномные факторы, прежде всего обеспеченность фолиевой кислотой. Возмож­но, патогенетическая роль генотипа МТГФР реа­лизуется лишь у больных с пониженным потребле­нием фолатов [64].

Некоторые особенности образа жизни могут оказывать влияние на уровень ГЦ. Известно, что повышать концентрацию ГЦ в крови может куре­ние [60]. У курящих больных СД типа 2 уровень ГЦ несколько выше, чем у некурящих [3].

Наконец, причиной повышения уровня ГЦ у больных СД могут быть лекарственные препараты, влияющие на метаболизм витаминов В₆, В₁₂ или фолиевой кислоты. Диабетологам следует помнить, что к потенциальным факторам риска гипергомо­цистеинемии относится прием метформина, нару­шающего всасывание фолиевой кислоты и витами­на В_i2 в кишечнике [14]. По некоторым данным, средний уровень ГЦ у больных СД типа 2, полу­чающих метформин, незначительно (в среднем на 0,8 мкмоль/л) выше, чем у других пациентов [33].

Таким образом, на обмен ГЦ у больных СД ока­зывают влияние как патологические изменения, связанные с самим заболеванием (нарушение функции почек, дефицит инсулина или инсулино­резистентность), так и особенности питания, об­раза жизни и генотипа пациента.

Взаимосвязь гипергомоцистеинемии с развитием диабетических ангиопатий

Полученные к настоящему времени данные свидетельствуют о том, что при СД уровень ГЦ в крови ассоциирован с развитием артериальной ги­пертензии [53] и макрососудистых осложнений [4, 17, 66]. Частота поражений крупных сосудов у больных СД типа 2, имеющих гипергомоцистеине- мию, значительно выше, чем у пациентов с нор­мальным уровнем ГЦ [12, 48]. В прямой зависимо­сти от уровня ГЦ у больных СД типа 2 находится выраженность коронарного атеросклероза [55]. Риск развития ишемической болезни сердца у па­циентов с СД типа 1 с умеренной гипергомоци- стеинемией повышен в 6 раз [53]. Весомые доказа­тельства того, что гипергомоцистеинемия является независимым фактором риска сердечно-сосуди­стых заболеваний, а также фактором риска леталь­ного исхода, получены в нидерландском проспек­тивном исследовании Hoorn. В данном исследова­нии, включавшем в себя почти 2500 человек, в том числе 625 больных СД типа 2, установлено, что по­вышенный уровень ГЦ у больных СД типа 2 уве­личивает риск развития сердечно-сосудистых ос­ложнений в 1,6 раза, а летального исхода в течение 5 лет — в 2,5 раза. Прогностическая значимость ГЦ у больных СД оказалась выше, чем в общей попу­ляции [35].

В исследовании Hoorn гипергомоцистеинемия оказалась фактором риска диабетической ретино­патии [34], что согласуется с наблюдениями других авторов [32, 72, 73]. В некоторых работах, однако, такая зависимость не выявлена [12, 66, 67]. Для от­вета на вопрос, является ли гипергомоцистеинемия самостоятельным фактором риска диабетической ретинопатии, необходимы дальнейшие исследова­ния.

Как уже отмечалось, уровень ГЦ при СД напря­мую связан с формированием диабетической неф­ропатии. Гипергомоцистеинемия часто выявляется у больных с нефропатией на стадии почечной не­достаточности [36, 39]. Высокий уровень ГЦ, веро­ятно, является одной из причин высокой частоты сердечно-сосудистых осложнений и катастроф в этой группе пациентов. Повышение уровня ГЦ мо­жет быть критерием неблагоприятного прогноза самой нефропатии. По данным проспективного исследования Р. Hovind и соавт. [36], у пациентов с гипергомоцистеинемией снижение функции почек происходит более быстрыми темпами, чем у боль­ных с нормальным уровнем ГЦ.

Роль гомоцистеинемии в развитии начальных стадий диабетической нефропатии остается дис­куссионной. Показано, что больные СД типа 2 с микроальбуминурией имеют более высокий уро­вень ГЦ, чем пациенты с нормальной экскрецией альбумина [41]. В исследовании Hoorn уровень ГЦ оказался важной и независимой детерминантой развития микроальбуминурии как в обшей популя­ции, так и среди больных СД типа 2 [38]. По другим данным, наличие микроальбуминурии при СД ти­па 2 не ассоциировано с повышением уровня ГЦ [5, 12, 28]. A. Chico и соавт. обнаружили, что кон­центрация ГЦ увеличена лишь у больных с микро­альбуминурией и протеинурией, имеющих макро- сосудистые поражения [17]. Не менее противоре­чивы данные о взаимосвязи микроальбуминурии с гомоцистеинемией при СД типа 1. Одни авторы со­общают о наличии такой взаимосвязи [73], другие,, ее отрицают [61].

Таким образом, накопленные к настоящему времени данные свидетельствуют об ассоциации гипергомоцистеинемии с развитием поражения почек и крупных сосудов у больных СД. Роль го­моцистеинемии как причинного фактора в разви­тии диабетических ангиопатий должна быть дока­зана в дальнейших проспективных исследованиях.

Патогенез повреждения сосудов в условиях гипергомоцистеинемии

Патофизиологические механизмы взаимосвязи уровня ГЦ и ангиопатий интенсивно изучаются. Известно, что ГЦ может оказывать негативное влияние на кровеносные сосуды посредством не­скольких механизмов.

1. Длительно существующая гипергомоцистеине­мия усугубляет свойственную СД эндотелиальную дисфункцию, в частности, нарушает эндотелийзави- симую релаксацию сосудов [32, 65]. Очевидно, по­добный эффект связан с нарушением синтеза и/или инактивацией оксида азота (NO) [16].
2. Гипергомоцистеинемия усиливаег окисли­тельный стресс. В плазме ГЦ легко окисляется с образованием гомоцистина, смешанных дисульфи­дов ГЦ и ГЦ-тиолактона. Процесс окисления со­провождается образованием супероксид-анион-ра- дикалов и перекиси водорода, которые индуциру­ют перекисное окисление липидов мембран и ли­попротеидов, инактивируют NO и запускают кас­кад провоспалительных реакций с участием NF-kB [1, 18, 65].
3. В условиях гипергомоцистеинемии в эндоте­лиальных клетках повышается экспрессия молекул адгезии (VCAM, ICAM и Е-селектинов), что ведет к активации взаимодействий между эндотелием и лейкоцитами и поддерживает хроническое воспа­ление в сосудистой стенке [40, 59].
4. Избыток ГЦ повышает синтез коллагена и ци­токинов гладкомышечными клетками артерий [21, 44], усиливает их пролиферацию, апоптоз и некроз

[11]. Это нарушает эластические свойства сосудов и способствует формированию атеросклеротиче­ских бляшек.

5. Гипергомоцистеинемия вызывает изменения в гемостазе. Избыток ГЦ снижает тромборези- стентность сосудов, способствуя повышенному тромбообразованию [42]. In vitro показано, что ГЦ подавляет синтез гепарансульфата в эндотелии, что может нарушать его антикоагулянтные свойства [54]. Кроме того, увеличение концентрации ГЦ по­вышает адгезивно-агрегационную функцию тром­боцитов. У здоровых лиц и у больных СД ГЦ бло­кирует синтез NO тромбоцитами, что приводит к их активации и гиперагрегации [49]. Изменения в коагуляционном гемостазе в условиях избытка ГЦ включают в себя повышение активности V и XII факторов свертывания и снижение активности ан­тикоагулянтов (протеина S, протеина С, антитром­бина III и гепарина). Наконец, ГЦ угнетает фиб­ринолитические свойства эндотелия, уменьшая связывание тканевого активатора плазминогена [1, 30]. Указанные изменения создают благоприятные условия для развития тромбозов.

Таким образом, повреждающее влияние избыт­ка ГЦ на сосудистую стенку может реализоваться через нарушение функции клеток сосудов, усиле­ние свободнорадикальных реакций, активацию системы гемостаза. Роль каждого из этих механиз­мов в условиях целостного организма нуждается в уточнении.

Диагностика гипергомоцистеинемии

С учетом изложенного выше уровень ГЦ наибо­лее целесообразно исследовать у больных СД, имеющих патологию почек, макрососудистые по­ражения, тромботические осложнения в анамнезе.

Классическим методом определения концен­трации ГЦ в крови являются высокоэффективная жидкостная хроматография или газовая хромато­графия в сочетании с масс-спектрометрией. Для клинической лабораторной практики наиболее подходят коммерческие тест-системы для количе­ственного иммуноферментного определения уров­ня ГЦ.

Содержание ГЦ в плазме здорового человека со­ставляет 5—15 мкмоль/л. В популяциях с адекват­ным потреблением витаминов верхний предел нор­мальных значений может быть ниже — 12 мкмоль/л. При концентрации ГЦ до 30 мкмоль/л говорят об умеренной гипергомоцистеинемии, 30—100 мкмоль/л — о средней, более 100 мкмоль/л — о тя­желой [1].

Скрытые формы гипергомоцистеинемии можно выявить при проведении теста с метионином [74]. При этом пациенту дают внутрь метионин (обычно 0,1 г/кг массы тела). До нагрузки и несколько раз после нее измеряют содержание ГЦ в плазме кро­ви. Максимальная концентрация ГЦ наблюдается примерно через 6 ч. Недостатком теста являются недостаточная стандартизация и отсутствие обще­принятых референтных значений уровня ГЦ после нагрузки.

Коррекция гипергомоцистеинемии

Необходимость коррекции уровня ГЦ очевидна при его концентрации выше 15 мкмоль/л. Однако некоторые авторы предлагают начинать лечение уже при уровне ГЦ 12 мкмоль/л [31].

С целью устранения гипергомоцистеинемии предлагается использовать фолиевую кислоту или ее сочетание с витаминами группы В. Общеприня­тых схем терапии пока не существует. Различия в подходах касаются выбора препаратов, доз и дли­тельности лечения. Показано, что фолиевая кисло­та даже в физиологических дозах (200—400 мкг/ сут) приводит к снижению уровня ГЦ у здоровых лиц [8, 9]. Дозы фолатов, использовавшиеся у боль­ных СД, варьировали в различных исследованиях от 250 мкг/сут [2] до 15 мг/сут [5]. В некоторых ра­ботах успешно использовали комбинацию фолатов с витамином В₆ или В₁₂ [5, 8]. Снижение уровня ГЦ наблюдалось через 3—4 над лечения [4, 8].

Некоторое значение в коррекции гипергомоци­стеинемии имеет модификация питания. Показа­но, что снижения уровня ГЦ можно достичь на фо­не диеты с большим количеством овощей и цитру­совых фруктов, обеспечивающей поступление око­ло 560 мг фолиевой кислоты в день [10]. Предпо­лагают, что знаменитый "французский парадокс" (сравнительно низкая смертность от сердечно-со­судистых причин среди французов) может объяс­няться большим потреблением фруктов и овощей с высоким содержанием фолиевой кислоты [56].

Прием фолатов не только снижает уровень ГЦ в крови, но и улучшает функцию эндотелия. Как ста­ло известно, фолиевая кислота увеличивает эндо- телийзависимую вазодилатацию у здоровых лиц [80], а также у больных СД [75], коронарной болез­нью сердца [71] и у пациентов с гипергомоцистеи- немией [6]. Этот эффект связывают с восстановле­нием активности эндотелиальной NO-синтазы [69]. In vitro фолиевая кислота ингибирует проли­ферацию гладкомышечных клеток сосудов, инду­цированную ГЦ [15]. Имеются данные о том, что фолаты уменьшают окислительный стресс и коагу­ляцию у пациентов с гипергомоцистеинемией [45].

Открытие ангиопротекторных свойств фолие­вой кислоты и некоторых витаминов группы В по­зволило предположить, что длительное примене­ние этих веществ способно привести к снижению риска атеросклероза и его осложнений. В настоя­щее время в мире проводится ряд крупных иссле­дований (NORVIT, WENBIT, SEARCH, PACIFIC) для проверки этой гипотезы. Длительные проспек­тивные исследования необходимы для ответа на вопрос, может ли терапия фолиевой кислотой и ви­таминами группы В привести к снижению сердеч­но-сосудистой летальности у пациентов с СД.

Заключение

Полученные к настоящему времени данные свидетельствуют о том, что гипергомоцистеинемия является предиктором атеротромботических пора­жений сосудов и смертности у больных СД. Вза- мосвязь повышенного уровня ГЦ с риском пора­жения сосудов может реализоваться через такие механизмы, как дисфункция эндотелия, окисли­тельный стресс, неспецифическое воспаление, из­менения гемостаза, инсулинорезистентность. Для коррекции гипергомоцистеинемии используют фолиевую кислоту и ее сочетание с витаминами В₆ и В_]2, однако вопрос о схемах терапии и ее влиянии на прогноз требует уточнения. Поскольку некото­рые сахароснижающие препараты (бигуаниды, глитазоны) могут влиять на обмен ГЦ, необходимо с новых позиций оценить воздействие терапии СД на формирование сосудистых осложнений. Пред­ставляется важным дальнейшее развитие концеп­ции о факторах сердечно-сосудистого риска при СД и определение подходов к их коррекции.