Вивчення впливу дієтичної добавки Лізоферрин у жінок з метаболічним синдромом

Вступ

Метаболічний синдром (МС) є поєднанням таких ендогенних чинників ризику, як інсулінорезистентність, вісцеральне ожиріння, артеріальна гіпертензія, порушення вуглеводного обміну, дисліпідемія, ендотеліальна дисфункція, хронічне запалення, гемореологічні порушення [1]. МС та його окремі компоненти істотно підвищують ризик розвитку атеросклеротичних захворювань серцево-судинної системи і цукрового діабету (ЦД) 2-го типу [2, 3]. Для попередження розвитку цих поширених захворювань важливим є виявлення ранніх проявів МС та їх усунення шляхом модифікації способу життя, оптимізації харчування та застосування лікарських засобів [4].

Результати експериментальних і клінічних досліджень свідчать про сприятливий вплив антиоксиданта кверцетину на різні прояви МС, зокрема зниження рівня глюкози в крові, загального холестерину (ЗХС) та холестерину ліпопротеїдів низької щільності (ХС ЛПНЩ), покращання функції ендотелію, додаткове зниження артеріального тиску, маркерів запалення, показників в’язкості крові, агрегаційної здатності тромбоцитів [5–9].

Наночастинки оксиду заліза (НЧОЗ) серед інших наночастинок найчастіше використовують у медицині. Їх використовують як контраст при проведенні магнітно-резонансної томографії [10, 11], для спрямованої доставки препаратів [12, 13], лікування анемії [14].

Дослідження на тваринах продемонстрували, що НЧОЗ знижують рівень глюкози в крові та порушення ліпідного обміну у щурів із експериментальним ЦД [15]. Показано, що НЧОЗ чинять вплив на експресію генів, які регулюють метаболізм вуглеводів і жирів [16], що обґрунтовує їх застосування у лікуванні ЦД та ожиріння [17].

НЧОЗ у поєднанні з кверцетином забезпечують більш високу біодоступність останнього, який у вільному стані недостатньо добре всмоктується в шлунково-кишковому тракті і погано проникає в головний мозок через гематоенцефалічний бар’єр [18]. Поєднане застосування кверцетину та НЧОЗ підвищувало ефективність лікування експериментального ЦД у тварин [19, 20]. Аскорбінова кислота підвищує біодоступність НЧОЗ.

Аналіз даних літератури свідчить про відсутність контрольованих клінічних досліджень з визначення ефективності поєднаного застосування НЧОЗ, кверцетину та аскорбінової кислоти у пацієнтів із МС.

Об’єкт і методи дослідження

Дослідження проведено у клініці ДУ «Інститут геронтології імені Д.Ф. Чеботарьова НАМН України» відповідно до законів України та принципів Гельсінкської декларації з прав людини. Програма обстеження, інформація для пацієнта та форма інформованої згоди погоджені комісією з питань етики клінічного відділу ДУ «Інститут геронтології ім. Д.Ф. Чеботарьова НАМН України» (протокол від 24.01.2022 р. № 6/22). Усі обстежені отримали детальну інформацію щодо процедур дослідження.

Умовами включення в дослідження були підписана інформована згода до початку обстеження, відсутність значущого захворювання в анамнезі та на момент включення в дослідження. Не включали в обстеження пацієнтів із загостренням або декомпенсацією хронічних захворювань серцево-судинної, травної, дихальної систем, ЦД 1-го та 2-го типу, онкологічною патологією.

У дослідження відбирали жінок віком 40–74 роки з МС, який діагностували при виявленні ≥3 критеріїв згідно з Adult Treatment Panel ІІІ (2001): 1) окружність талії >88 см; 2) рівень тригліцеридів (ТГ) >1,7 ммоль/л; 3) рівень ХС ліпопротеїдів високої щільності (ЛПВЩ) <1,29 ммоль/л; 4) систолічний артеріальний тиск (САТ) >130 мм рт. ст. та/або діастолічний артеріальний тиск >85 мм рт. ст.; 5) рівень глюкози в плазмі крові натще >6,1 ммоль/л [1, 3].

Додатковою умовою залучення в дослідження була наявність не ≥3 із нижчеперелічених критеріїв:

• рівень глюкози в плазмі крові натще 5,6–6,99 ммоль/л,
• рівень глюкози в плазмі крові через 2 год після стандартного перорального глюкозотолерантного тесту (СГТТ) 7,8–11,0 ммоль/л,
• індекс атерогенності (ІА) >3 у.о.,
• наявність ендотеліальної дисфункції мікросудин (об’ємна швидкість шкірного кровотоку (ОШШК) <5 мл /хв на 100 г тканини.

Пацієнток розподілили у дві групи, по 30 осіб в кожній. Як базисну терапію пацієнтки обох груп приймали інгібітори ангіотензинперетворювального ферменту, статини та антиагреганти (ацетилсаліцилову кислоту) за умови, що пацієнтка застосовувала їх в постійній дозі протягом ≥1 міс до включення в дослідження та продовжувала приймати в стабільній дозі в період дослідження. Пацієнтки основної групи впродовж 1 міс вживали дієтичну добавку Лізоферрин, 1 капсула якої містить 30 мг НЧОЗ, 140 мг кверцетину та 50 мг аскорбінової кислоти. Пацієнтки контрольної групи впродовж 1 міс приймали щодоби 1 капсулу плацебо.

При виготовленні Лізоферрину використовують полівалентний нанопорошок оксиду заліза (розмір 7–50 нм за результатами трансмісійної електронної мікроскопії). Рентгенофазовий і рентгеноструктурний аналіз з уточненням методом Рітвельда показав, що нанопорошок складається з Fe3O4 (a=0,8387 (5) нм) і невеликої кількості (~8 мас.%) Fe (a=0,2866 (3) нм). Нанопорошок оксиду заліза одержують за допомогою оригінального методу електроерозійного диспергування [21].

Програма обстеження включала антропометричні вимірювання, пероральний СГТТ, визначення концентрації ліпідів у сироватці крові, дослідження функції ендотелію мікросудин із застосуванням проби з реактивною післяоклюзійною гіперемією.

Масу тіла визначали медичними вагами «РП-150 МГ» з точністю до 0,1 кг у легкому одязі без взуття. Зріст вимірювали з точністю до 0,5 см без взуття. Індекс маси тіла обчислювали як відношення маси тіла (в кілограмах) до зросту. Окружність талії вимірювали сантиметровою стрічкою у вертикальному положенні без одягу після звичайного видиху посередині між задньою частиною бічної реберної дуги та гребенем клубової кістки (стандарт Всесвітньої організації охорони здоров’я — ВООЗ).

Концентрацію глюкози в плазмі крові визначали глюкозооксидазним методом на напівавтоматичному біохімічному аналізаторі «BTS-330», використовуючи реагент «Глюкоза» набору «BIO-LA-TEST®» («PLIVA-Lachema Diagnostika»).

Для виявлення прихованих порушень вуглеводного обміну проводили пероральний СГТТ за методикою ВООЗ (WHO Consultation, 1999) та Американської асоціації з вивчення цукрового діабету (American Diabetes Association — ADA), 1997 [22]. Тест проводили на фоні не менше ніж 3-денної звичайної (лікарняної) дієти (вміст вуглеводів близько 250–300 г, але ≥150 г) і звичайної фізичної активності. Перший забір венозної крові для визначення рівня глюкози проводили вранці натще після 10–14 год нічного голодування. Потім обстежувана випивала 75 г глюкози, розчиненої в 250–300 мл води, протягом 2–5 хв. Через 120 хв проводили забір крові, оскільки саме цей період рекомендовано ВООЗ як найбільш показовий для діагностики толерантності до глюкози. Під час виконання проби забороняли палити та виконувати фізичні навантаження.

Для діагностики переддіабетичних порушень вуглеводного обміну використовували рекомендації ВООЗ 1999 р. та Американської асоціації з вивчення цукрового діабету ADA 1997 р. При рівні глюкози в плазмі крові натще 5,6–6,99 ммоль/л діагностували порушення глікемії натще, при рівні глюкози в плазмі крові через 2 год після СГТТ 7,8–11,0 ммоль/л — порушення толерантності до глюкози. Кожне з цих порушень або їх поєднання позначають терміном «переддіабет» або «переддіабетичні порушення вуглеводного обміну» [22].

Для оцінки стану ліпідного обміну визначали рівні ЗХС, ХС ЛПВЩ та ХС ЛПНЩ, ТГ у сироватці крові за стандартними біохімічними методиками на автоматичному біохімічному аналізаторі «BM Autolab PM 4000/3» («Boehringer Mannheim»). Рівні ЗХС та ТГ досліджували ферментативно-колориметричним методом, використовуючи реагенти «BioSystems», ХС ЛПВЩ — методом преципітації з фосфорно-вольфрамовою кислотою, використовуючи реагенти «BioSystems». Розрахунок ХС ЛПНЩ проводили за прийнятою математичною формулою.

Стан функції ендотелію мікросудин досліджували методом лазерної допплерівської флоуметрії за допомогою двоканального допплерівського флоуметра «BLF-21D» («Transonic Systems Inc», США). Спочатку вимірювали ОШШК у вихідному стані. Потім проводили функціональну пробу з реактивною гіперемією, для створення якої протягом 3 хв перетискали судини плеча манжетою, у якій тиск перевищував САТ на 50 мм рт. ст. Після відновлення кровотоку (припинення перетиснення) відбувається зростання кровопостачання тканин внаслідок вазодилатації, зумовленої виділенням ендотелієм мікросудин оксиду азоту. У цей період визначали показники максимальної об’ємної швидкості шкірного кровотоку (ОШШКмакс.) та тривалість періоду відновлення ОШШК до початкових значень. Чим вищі обидва показники, тим кращий функціональний стан ендотелію мікросудин [23].

Враховуючи те, що показники мали розподіл, наближений до нормального, дані наведені у форматі M±m. Статистичну обробку даних виконували за допомогою програми «Statistica 6,0 for Windows» («StatSoft», США). Вірогідність різниці між групами оцінювали за допомогою t-критерію Ст’юдента. Різницю вважали значущою при p<0,05.

Результати та їх обговорення

Істотних відмінностей за віком, антропометричними показниками та рівнем глікемії між двома групами обстежених не виявлено (табл. 1). Статистично значимих відмінностей між групами не відмічено.

Таблиця 1. Показники обстежених на етапі відбору у дослідження (М±m)

Концентрація глюкози в плазмі крові не змінилася в контрольній групі (табл. 2), тоді як у групі вживання Лізоферрину зафіксоване статистично значиме зниження концентрації глюкози в плазмі крові натще на 0,31±0,12 ммоль/л (p<0,05) та на 0,46±0,21 ммоль/л (p<0,05) через 2 год після СГТТ. При цьому зниження рівня глюкози в крові натще в групі вживання Лізоферрину статистично значимо відрізнялося від такого в контрольній групі.

Таблиця 2. Концентрація глюкози в плазмі крові натще і при СГТТ (М±m)

Критерієм наявності атерогенної дисліпідемії є ІА >3 у.о. У зв’язку з цим вплив вживання Лізоферрину оцінювали як у загальній групі, так і в двох підгрупах залежно від початкової величини ІА (табл. 3).

Таблиця 3. Показники ліпідного спектру сироватки крові (М±m)

У загальній групі виявлено лише тенденцію до зниження рівнів ЗХС, ХС ЛПНЩ та ІА. У підгрупі з початковими показниками ІА >3 у.о. під впливом вживання Лізоферрину виявлено статистично значиме зниження рівня ЗХС, ХС ЛПНЩ та ІА. Це означає, що зменшилася вираженість атерогенної дисліпідемії.

До включення у дослідження дисфункція ендотелію мікросудин виявлена у 26 із 30 осіб у групі вживання Лізоферрину і у 25 із 30 осіб контрольної групи. Про наявність дисфункції ендотелію свідчать показники ОШШКмакс. при реактивній гіперемії <5 мл/хв на 100 г тканини: в контрольній групі — 4,38±0,26 мл/хв на 100 г тканини, в групі вживання Лізоферрину — 4,13±0,18 мл/хв на 100 г тканини.

У обстежених контрольної групи при застосуванні плацебо показники мікроциркуляції і вазомоторної функції ендотелію мікросудин залишилися без змін (табл. 4).

Таблиця 4. Показники кровотоку в мікросудинах шкіри та функції ендотелію мікросудин (М±m)

У групі пацієнток, які вживали Лізоферрин, зафіксовано статистично значиме підвищення ОШШК в стані спокою, що свідчить про покращання мікроциркуляції. Крім цього, виявлені статистично значимі зміни інших показників — підвищення ОШШКмакс. та приріст ОШШК при пробі з реактивною гіперемією, збільшився і час відновлення ОШШК до початкового рівня після проби з реактивною гіперемією. Зміни всіх цих показників у групі вживання Лізоферрину статистично значимо відрізнялися від таких в контрольній групі.

У проведеному дослідженні вперше показано, що поєднане вживання кверцетину, НЧОЗ та аскорбінової кислоти чинить нормалізуючий вплив на вуглеводний обмін у жінок із МС. Про це свідчить зниження рівня глюкози в крові натще і через 2 год після СГТТ. Отриманий ефект може бути зумовлений дією антиоксиданта кверцетину, який нормалізує підвищений рівень глюкози в крові та знижує інсулінорезистентність [5, 7, 9]. У дослідженні на тваринах із експериментальним ЦД 2-го типу використання НЧОЗ зумовлювало нормалізацію гомеостазу глюкози [15]. Це дає підстави стверджувати, що при вживанні Лізоферрину відбувається взаємне потенціювання сприятливих ефектів впливу на вуглеводний обмін антиоксиданта кверцетину та НЧОЗ.

Атерогенна дисліпідемія є одним із головних чинників ризику розвитку атеросклерозу, ішемічної хвороби серця та їх ускладнень [24]. Нами встановлено сприятливий вплив вживання нанокомпозиції на ліпідний спектр крові у жінок із МС, який характеризується зниженням концентрації ЗХС та ЛПНЩ в сироватці крові осіб із атерогенною дисліпідемією.

Важливим фактором ризику розвитку і прогресування гіпертонічної хвороби, атеросклерозу, ішемічної хвороби серця, ЦД 2-го типу є дисфункція ендотелію [25]. Корекція ендотеліальної дисфункції має важливе значення для попередження захворювань серцево-судинної системи, сповільнення їх прогресування, підвищення ефективності лікування. Для діагностики дисфункції ендотелію мікросудин використовують метод лазерної допплерівської флоуметрії шкіри у поєднанні з функціональною пробою на створення реактивної гіперемії шляхом перетиснення плечової артерії [23]. Отримані нами результати свідчать про покращання функціонального стану ендотелію мікросудин у пацієнток із МС при поєднаному вживанні кверцетину, НЧОЗ та аскорбінової кислоти. Цей ефект зумовлений як антиоксидантними та ендотеліопротекторними властивостями кверцетину [8, 9], так і сприятливим впливом НЧОЗ на ендотеліальні клітини [26].

У проведеному дослідженні вперше продемонстровано сприятливі ефекти поєднаного вживання кверцетину, НЧОЗ та аскорбінової кислоти щодо впливу на чинники кардіоваскулярного ризику у пацієнтів із МС.

Висновки

1. У жінок з МС при вживанні Лізоферрину (кверцетин, НЧОЗ, аскорбінова кислота) знижується рівень глюкози в крові натще і через 2 год після СГТТ.

2. У хворих з атерогенною дисліпідемією вживання Лізоферрину сприяє зниженню рівнів ЗХС, ХС ЛПНЩ та ІА, а також поліпшенню функціонального стану ендотелію мікросудин.



Список використаної літератури

1. 1. Grundy S., Cleeman J., Daniels S. et al. (2005) Diagnosis and management of the metabolic syndrome: an American Heart Association/National Heart, Lung, and Blood Institute Scientific Statement. American Heart Association; National Heart, Lung, and Blood Institute. Circulation, 112(17): 2735–2752. doі: 10.1161/CIRCULATIONAHA.105.169404.
2. 2. Guembe M., Fernandez-Lazaro C., Sayon-Orea C.; RIVANA Study Investigators (2020) Risk for cardiovascular disease associated with metabolic syndrome and its components: a 13-year prospective study in the RIVANA cohort. Cardiovasc. Diabetol., 19(1): 195. doі: 10.1186/s12933-020-01166-6.
3. 3. James M., Varghese T.P., Sharma R., Chand S. (2020) Association Between Metabolic Syndrome and Diabetes Mellitus According to International Diabetic Federation and National Cholesterol Education Program Adult Treatment Panel III Criteria: a Cross-sectional Study. J. Diabetes Metab. Disord., 19(1): 437–443. doі: 10.1007/s40200-020-00523-2.
4. 4. American Diabetes Association (2021) Prevention or Delay of Type 2 Diabetes: Standards of Medical Care in Diabetes-2021. Diabetes Care, 44(1): 34–39. doі: 10.2337/dc21-S003.
5. 5. Hosseini A., Razavi B.M., Banach M., Hosseinzadeh H. (2021) Quercetin and metabolic syndrome: A review. Phytother. Res., 35(10): 5352–5364. doі: 10.1002/ptr.7144.
6. 6. Popiolek-Kalisz J., Fornal E. (2022) The Effects of Quercetin Supplementation on Blood Pressure — Meta-Analysis. Curr. Probl. Cardiol., 47(11): 101350. doі: 10.1016/j.cpcardiol.2022.101350.
7. 7. Huang H., Liao D., Dong Y., Pu R. (2020) Effect of quercetin supplementation on plasma lipid profiles, blood pressure, and glucose levels: a systematic review and meta-analysis. Nutr. Rev., 78(8): 615–626. doі: 10.1093/nutrit/nuz071.
8. 8. Tamtaji O.R., Milajerdi A., Dadgostar E. et al. (2019) The Effects of Quercetin Supplementation on Blood Pressures and Endothelial Function Among Patients with Metabolic Syndrome and Related Disorders: A Systematic Review and Meta-analysis of Randomized Controlled Trials. Curr. Pharm. Des., 25(12): 1372–1384. doі: 10.2174/1381612825666190513095352.
9. 9. Shatylo V., Antoniuk-Shcheglova I., Naskalova S. et al. (2021) Cardio-metabolic benefits of quercetin in elderly patients with metabolic syndrome. PharmaNutrition, 15: 100250. doі: 10.1016/j.phanu.2020.100250.
10. 10. Dallet L., Stanicki D., Voisin P. et al. (2021) Micron-sized iron oxide particles for both MRI cell tracking and magnetic fluid hyperthermia treatment. Sci. Rep., 11(1): 3286. doі: 10.1038/s41598-021-82095-6.
11. 11. Dulińska-Litewka J., Łazarczyk A., Hałubiec P. et al. (2019) Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles-Current and Prospective Medical Applications. Materials (Basel), 12(4): 617. doі: 10.3390/ma12040617.
12. 12. Liu X., Zhang Y., Wang Y. et al. (2020) Comprehensive understanding of magnetic hyperthermia for improving antitumor therapeutic efficacy. Theranostics, 10(8): 3793–3815. doі: 10.7150/thno.40805.
13. 13. Włodarczyk A., Gorgoń S., Radoń A., Bajdak-Rusinek K. (2022) Magnetite Nanoparticles in Magnetic Hyperthermia and Cancer Therapies: Challenges and Perspectives. Nanomaterials (Basel), 12(11): 1807. doі: 10.3390/nano12111807.
14. 14. Macdougall I.C., Strauss W.E., McLaughlin J. et al. (2014) A randomized comparison of ferumoxytol and iron sucrose for treating iron deficiency anemia in patients with CKD. Clin. J. Am. Soc. Nephrol., 9(4): 705–712. doі: 10.2215/CJN.05320513.
15. 15. Ali L.M.A., Shaker S.A., Pinol R. et al. (2020) Effect of superparamagnetic iron oxide nanoparticles on glucose homeostasis on type 2 diabetes experimental model. Life Sci., 245: 117361. doі: 10.1016/j.lfs.2020.117361.
16. 16. Sharifi S., Daghighi S., Motazacker M.M. et al. (2013) Superparamagnetic iron oxide nanoparticles alter expression of obesity and T2D-associated risk genes in human adipocytes. Sci. Rep., 3: 2173. doі: 10.1038/srep02173.
17. 17. Alsenousy A.H.A., El-Tahan R.A., Ghazal N.A. et al. (2022) The Anti-Obesity Potential of Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles against High-Fat Diet-Induced Obesity in Rats: Possible Involvement of Mitochondrial Biogenesis in the Adipose Tissues. Pharmaceutics, 14(10): 2134. doі: 10.3390/pharmaceutics14102134.
18. 18. Enteshari Najafabadi R., Kazemipour N., Esmaeili A. et al. (2018) Using superparamagnetic iron oxide nanoparticles to enhance bioavailability of quercetin in the intact rat brain. BMC Pharmacol. Toxicol., 19(1): 59. doі: 10.1186/s40360-018-0249-7.
19. 19. Ebrahimpour S., Esmaeili A., Beheshti S. (2018) Effect of quercetin-conjugated superparamagnetic iron oxide nanoparticles on diabetes-induced learning and memory impairment in rats. Int. J. Nanomedicine, 13: 6311–6324. doі: 10.2147/IJN.S177871.
20. 20. Amanzadeh E., Esmaeili A., Abadi R.E.N. et al. (2019) Quercetin conjugated with superparamagnetic iron oxide nanoparticles improves learning and memory better than free quercetin via interacting with proteins involved in LTP. Sci. Rep., 9(1): 6876. doі: 10.1038/s41598-019-43345-w.
21. 21. Halbedel B., Prikhna T., Quiroz P. et al. (2018) Iron oxide nanopowder synthesized by electroerosion dispersion (EED) — Properties and potential for microwave applications. Curr. Applied Physics., 8: 1410–1414. doі.org/10.1016/j.cap.2018.08.006.
22. 22. Cosentino F., Grant P.J., Aboyans V. et al. (2020) ESC Scientific Document Group. 2019 ESC Guidelines on diabetes, pre-diabetes, and cardiovascular diseases developed in collaboration with the EASD. Eur. Heart J., 41(2): 255–323. doі: 10.1093/eurheartj/ehz486.
23. 23. Korkushko O.V., Gorban E.M., Bondarenko O.V. et al. (2020) Application of quercetin for correction of the impairement of the functional state of the endothelius of vessels (clinical and experimental study). Probl. Radiac. Med. Radiobiol., 25: 321–337. doі: 10.33145/2304-8336-2020-25-321-337.
24. 24. Kaze A.D., Santhanam P., Musani S.K. et al. (2021) Metabolic Dyslipidemia and Cardiovascular Outcomes in Type 2 Diabetes Mellitus: Findings From the Look AHEAD Study. J. Am. Heart Assoc., 10(7): e016947. doі: 10.1161/JAHA.120.016947.
25. 25. Daiber A., Steven S., Weber A. et al. (2017) Targeting vascular (endothelial) dysfunction. Br. J. Pharmacol., 174(12): 1591–1619. doі: 10.1111/bph.13517.
26. 26. Duan J., Du J., Jin R. et al. (2019) Iron oxide nanoparticles promote vascular endothelial cells survival from oxidative stress by enhancement of autophagy. Regen Biomater., 6(4): 221–229. doі: 10.1093/rb/rbz024.

Надійшла до редакції/Received: 19.06.2023
Прийнято до друку/Accepted: 28.06.2023