Роль міокінів у розвитку інсулінорезистентності у дітей, хворих на цукровий діабет 1 типу
DOI:
https://doi.org/10.30978/UJPE2021-2-19Ключові слова:
діти; цукровий діабет; інсулінорезистентність; міокіниАнотація
Мета роботи — дослідити роль міокінів у розвитку інсулінорезистентності у дітей, хворих на цукровий діабет (ЦД) 1 типу.
Матеріали та методи. Під наглядом перебували 68 дітей, хворих на ЦД 1 типу, віком від 11 до 17 років. Залежно від рівня глікемічного контролю пацієнтів розподілили на три групи. До контрольної групи залучено 20 практично здорових дітей. У всіх пацієнтів проводили визначення м’язової маси, індексу скелетної мускулатури, жирової маси та відсотка жиру в організмі. Втрату м’язової сили оцінювали за допомогою 6-бального теста Ловетта. Оцінку інсулінорезистентності проводили опосередковано за тригліцерид-глюкозним індексом (TyG). Визначали рівень у сироватці крові міостатину, іризину, інтерлейкіну-6 та інтерлейкіну-13.
Результати та обговорення. Встановлено, що з погіршенням рівня глікемічного контролю у дітей, хворих на ЦД 1 типу, відбувався перерозподіл складу тіла з підвищенням частки жирової маси та зменшенням м’язової маси, що призводило до опосередкованого інсуліном зниження поглинання глюкози, про що свідчило статистично значуще збільшення вмісту TyG порівняно з контрольною групою. Аналіз показників цитокінів у сироватці крові виявив статистично значуще підвищення рівня міостатину та інтерлейкіну-6 порівняно з контрольною групою і тенденцію до збільшення вмісту інтерлейкіну-13 та іризину в сироватці крові дітей, хворих на ЦД 1 типу. Підвищення концентрації міостатину у хворих на ЦД 1 типу асоціювалося зі збільшенням вмісту тригліцеридів (r = 0,44, p < 0,05) та підвищенням індексу TyG (r = 0,33, р < 0,05), що свідчило про тісний взаємозв’язок між високим рівнем міостатину та розвитком інсулінорезистентності.
Висновки. У дітей, хворих на ЦД, при погіршенні стану глікемічного контролю відбувається зниження м’язової сили та маси, що супроводжується розвитком інсулінорезистентності. Провідну роль у формуванні інсулінорезистентності у дітей, хворих на ЦД 1 типу, поряд з хронічною гіперглікемією та діабетичною міопатією відіграє порушення синтезу міокінів, що виявляється збільшенням продукції міостатину та інтерлейкіну-6 за відсутності активації синтезу іризину та інтерлейкіну-13.
Посилання
Demidova TYu, Zenina SG. The role of insulin resistance in the development of saccharic Diabeta and others. Moving corrections (Rus). Russkij mediczinskij zhurnal. Mediczinskoe obozrenie.[Russian Medicine Magazine. Medical Purpose.] (Rus). 2019;10(2):116-122.
Dydyshko YuV, Shepelkevich AP. Patterns of rates of a musical component in Normo and with Saharn Diabetes(Rus).Mediczinskaya panorama[MedicalPanorama] (Rus).2015;5:45-50.
Kapilevich LV, Dyakova EYu, Zakharova AN, Kabachkova AV, Kalinnikova YuG, Klimanova EA, Orlov SN. Skeletnye myshczy kak endokrinnyj organ [Skeletalmuscleasanendocrineorgan] (Rus). – Tomsk :Izdatel`skij Dom Tomskogo gosudarstvennogo universiteta,2018. – 190 s.
Misyura E. V. The relationship of dyslipidemia with inflammation and insulin resistance in persons with different body weight (Rus). Klіnіchna Endocrinologia Ta Endocinnna Khіruurgіya.[Clinical Endocrinology and Endocrine Surgery](Ukr).2017;4(60):118771. doi.org/10.24026/1818-1384.4(60).2017.118771.
Olkhovik AV. Diagnostika rukhovikh mozhlivostej u prakticzi fizichnogo terapevta [Diagnostics of motor capabilities in practice of physical therapist] (Ukr) – Sumi: SumDU, 2018. – 146 s.
Onuchina YuS, Gureva IV. The relationship of sarkopenia and type 2 diabetes (Rus) Endokrinologiya: Novosti. Mneniya. Obuchenie [Endocrinology: News. Opinions. Training](Rus). 2018;4(25):32-41. doi:10.24411/2304-9529-2018-14004.
Perczeva NO, Marczinik EN, Chursinova TV. Manifestations of insulin resistance in patients who are long-suffering from 1-type diabetes, the path of its correction (Rus) Mezhdunarodnyj endokrinologicheskij zhurnal [International Endocrinology Journal] (Rus).2017; 13(1):13-17. doi: 10.22141/2224-0721.13.1.2017.96750.
Akay AF et al. Body mass index, body fat percentage, and the effect of body fat mass on SWL success. International urology and nephrology. 2007;39(3): 727-730.doi:10.1007/s11255-006-9133-2.
Allen DL, Hittel DS, McPherron AC. Expression and function of myostatin in obesity, diabetes, and exercise adaptation .Medicine and science in sports and exercise. 2011; 43(10):1828.doi 10.1249 / mss.0b013e3182178bb4.
AmorM. etal.Serum myostatin is upregulated in obesity and correlates with insulin resistance in humans. Exp. Clin. Endocrinol. Diabetes.2019; 127:550-556.doi.org/10.1055/a-0641-5546.
Asghar A, Sheikh N. Role of immune cells in obesity induced low grade inflammation and insulin resistance. Cellular immunology.2017;315:18-26. doi.org/10.1016/j.cellimm.2017.03.001.
AtesI, Arikan MF., Erdogan K, Kaplan M, Yuksel M, Topcuoglu C, Yilmaz N, Guler S. Factorsassociatedwithincreasedirisinlevelsinthetype 1 diabetesmellitus. EndocrRegul. 2017;51:1-7. https://doi.org/10.1515/enr-2017-0001.
Biensø RS, Ringholm S, Kiilerich K, Aachmann-Andersen NJ, Krogh-Madsen R, Guerra B. GLUT4 and Glycogen Synthase are key players in bed rest-induced insulin resistance.Diabetes. 2012; 61:1090–1099. doi: 10.2337/db11-0884.
Boer P. Estimated lean body mass as an index for normalization of body fluid volumes in humans. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 1984; 247(4):F632-F636. doi: 10.1152/ajprenal.1984.247.4.F632.
Chang SC, Yang WCV. Hyperglycemiainducesalteredexpressionsofangiogenesisassociatedmoleculesinthetrophoblast.Evid. Bas. Complem. Altern. Med. 2013; 2013:1–11. https://doi.org/10.1155/2013/457971.
Cleasby ME, Jarmin S, Eilers W, Elashry M, Andersen DK, Dickson G, Foster K. Local overexpression of the myostatin propeptide increases glucose transporter expression and enhances skeletal muscle glucose disposal. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2014;306:E814–23. https://doi.org/10.1152/ajpendo.00586.2013.
Coleman SK et al. Skeletal muscle as a therapeutic target for delaying type 1 diabetic complications. World journal of diabetes.2015;6(17):1323.doi: 10.4239 / wjd.v6.i17.1323.
Coleman SK, Rebalka, IA, D’Souza, DM, Deodhare, N, Desjardins, EM, &Hawke, TJ. Myostatin inhibition therapy for insulin-deficient type 1 diabetes. Scientific reports. 2016;6(1):1-9. DOI: 10.1038/srep32495.
Cree-Green M. et al. Delayed skeletal muscle mitochondrial ADP recovery in youth with type 1 diabetes relates to muscle insulin resistance. Diabetes. 2015; 64(2): 383-392. https://doi.org/10.2337/db14-0765.
Crujeiras AB. et al. Association between circulating irisin levels and the promotion of insulin resistance during the weight maintenance period after a dietary weight-lowering program in obese patients. Metabolism.2014; 63(4):520-531. https://doi.org/10.1016/j.metabol.2013.12.007
Deurenberg P., Weststrate J. A., Seidell J. C. Body mass index as a measure of body fatness: age-and sex-specific prediction formulas.British journal of nutrition.1991; 65(2): 105-114. doi:10.1079/bjn19910073.
Dikaiakou E. et al. Τriglycerides-glucose (TyG) index is a sensitive marker of insulin resistance in Greek children and adolescents. Endocrine.2020; 70(1):58-64. https://doi.org/10.1007/s12020-020-02374-6.
Dimitriadis G. D. et al. Regulation of Postabsorptive and Postprandial Glucose Metabolism by Insulin-Dependent and Insulin-Independent Mechanisms: An Integrative Approach. Nutrients.2021; 13(1):159.https://doi.org/10.3390/nu13010159.
Dong J. et al. Inhibition of myostatin in mice improves insulin sensitivity via irisin-mediated cross talk between muscle and adipose tissues. International journal of obesity. 2016;40( 3):434-442. https://doi.org/10.1038/ijo.2015.200.
Faienza MF, Brunetti G, Sanesi L, Colaianni G, Celi M, Piacente L, Grano M. High irisin levels are associated with better glycemic control and bone health in children with Type 1 diabetes. Diabetes research and clinical practice. 2018;141:10-17. https://doi.org/10.1016/j.diabres.2018.03.046.
Festa A, DAgostino R Howard Jr. G Chronicsubclinicalinflammationaspartoftheinsulinresistancesyndrome: theInsulinResistanceAtherosclerosisStudy (IRAS). Circulation. 2000;102(1):42–47. https://doi.org/10.1161/01.CIR.102.1.42.
Fosgerau K, Galle P, Hansen T. et al. Interleukin-6 autoan-tibodies are involved in the pathogenesis of a subset of type 2 diabetes. J. Endocrinol. 2010; 204:265—273. DOI: 10.1677/JOE-09-0413.
Gordon CS, Serino AS, Krause MP, Campbell JE, Cafarelli E, Adegoke OA, Hawke TJ, Riddell MC. Impaired growth and force production in skeletal muscles of young partially pancreatectomized rats: a model of adolescent type 1 diabetic myopathy. PloS one. 2010; 5(11): e14032. DOI: 10.1371/journal.pone.0014032.
Gouni-Berthold I, Berthold HK, Huh JY, Berman R, Spenrath N, Krone W. Effects of lipid-lowering drugs on irisin in human subjects in vivo and in human skeletal muscle cells ex vivo.PloS one. 2013; 8(9):e72858. doi: 10.1371/journal.pone.0072858. 1.
Guerrero-Romero F, Villalobos-Molina R, Jiménez-Flores JR, Simental-Mendia LE, Méndez-Cruz R, Murguía-Romero M, Rodríguez-Morán M. Fasting triglycerides and glucose index as a diagnostic test for insulin resistance in young adults. Archives of medical research. 2016;47(5):382-387. https://doi.org/10.1016/j.arcmed.2016.08.012
Honka M.-J., Latva-Rasku A., Bucci M., Virtanen K. A., Hannukainen J. C., Kalliokoski K. K., Nuutila P. Insulin-stimulated glucose uptake in skeletal muscle, adipose tissue and liver: a positron emission tomography study. European journal of endocrinology. 2018; 178(5):523-531. https://doi.org/10.1530/EJE-17-0882
Huh JY, Panagiotou G, Mougios V, Brinkoetter M, Vamvini MT, Schneider BE, Mantzoros CS. FNDC5 and irisin in humans: I. Predictors of circulating concentrations in serum and plasma and II. mRNA expression and circulating concentrations in response to weight loss and exercise. Metabolism.2012; 61(12): 1725-1738. https://doi.org/10.1016/j.metabol.2012.09.002.
Janssen I, Heymsfield S, Ross R. Low relative skeletal muscle mass (sarcopenia) in older persons is associated with functional impairment and physical disability. Journal of the American Geriatrics Society.2002.50(5):889-896. doi: 10.1046/j.1532-5415.2002.50216.x
Jeong J, Conboy MJ, Conboy IM. Pharmacological inhibition of myostatin/TGF-β receptor/pSmad3 signaling rescues muscle regenerative responses in mouse model of type 1 diabetes. Acta Pharmacologica Sinica. 2013;34(8):1052-1060. DOI: 10.1038/aps.2013.67.
Krause MP, Al-Sajee D, D’Souza DM, Rebalka IA, Moradi J, Riddell MC, Hawke TJ. Impaired macrophage and satellite cell infiltration occurs in a muscle-specific fashion following injury in diabetic skeletal muscle.PloS one. 2013;8(8):e70971.DOI: 10.1371/journal.pone.0070971
Krause MP, Moradi J, Nissar AA, Riddell MC, Hawke TJ. Inhibition of plasminogen activator inhibitor-1 restores skeletal muscle regeneration in untreated type 1 diabetic mice. Diabetes. 2011;60.(7):1964-1972. DOI: 10.2337/db11-0007.
Krause MP, Riddell MC, Hawke TJ. Effects of type 1 diabetes mellitus on skeletal muscle: clinical observations and physiological mechanisms. Pediatric diabetes. 2011;12(4pt1): 345-364.DOI: 10.1111/j.1399-5448.2010.00699.x.
Kurdiova T, Balaz M, Vician M, Maderova D, Vlcek M, Valkovic L., Effects of obesity, diabetes and exercise on Fndc5 gene expression and irisin release in human skeletal muscle and adipose tissue: in vivo and in vitro studies.The Journal of physiology. 2014; 592(5): 1091-1107.doi: 10.1113/jphysiol.2013.264655.
Liu S, Du F, Li X, Wang M, Duan R, Zhang J. Effects and underlying mechanisms of irisin on the proliferation and apoptosis of pancreatic β cells. PloS one. 2017;12( 4):e0175498.doi: 10.1371/journal.pone.0175498.
Liu, XH, Bauman, WA, Cardozo, CP. Myostatin inhibits glucose uptake via suppression of insulin‐dependent and‐independent signaling pathways in myoblasts. Physiological reports. 2018;6(17): e13837. https://doi.org/10.14814/phy2.13837.
Llauradó G, Gallart L, Tirado R, Megia A, Simón I, Caixàs A, González-Clemente JM. Insulin resistance, low-grade inflammation and type 1 diabetes mellitus. Acta diabetologica. 2012;49(1):33-39. doi:10.1007/s00592-011-0257-1.
Maratova K, Soucek O, Matyskova J, Hlavka Z, Petruzelkova L, Obermannova B, Sumnik Z. Muscle functions and bone strength are impaired in adolescents with type 1 diabetes. Bone. 2018;106:22-27.https://doi.org/10.1016/j.bone.2017.10.005.
Monaco CMF, Perry CGR, Hawke TJ, Diabetic Myopathy: current molecular understanding of this novel neuromuscular disorder./Current opinion in neurology. 2017;30.(5):545-552. http://dx.doi.org/doi:10.1097/wco.0000000000000479.
Mori H, Kuroda A, Araki M, Suzuki R, Taniguchi S, Tamaki M, Matsuhisa M. Advanced glycation end‐products are a risk for muscle weakness in Japanese patients with type 1 diabetes. Journal of diabetes investigation.2017;8(3): 377-382.https://doi.org/10.1111/jdi.12582.
Morley JE. Diabetes, sarcopenia, andfrailty. Clin. Geriatr. Med. 2008;24(3): 455-469. https://doi.org/10.1016/j.cger.2008.03.00.Natalicchio A, Marrano N, Biondi G, Spagnuolo R, Labarbuta R, Porreca I, Cignarelli A, Bugliani M, Marchetti P, Perrini S, Laviola L, Giorgino F. The myokine irisin is released in response to saturated fatty acids and promotes pancreatic β-cell survival and insulin secretion. Diabetes. 2017;66(11):2849-2856.https://doi.org/10.2337/db17-0002.
Olefsky JM, Glass CK Macrophages, inflammation, and insulin resistance.Annual review of physiology. 2010;72:219-246.doi.org/10.1146/annurev-physiol-021909-135846.
Park KH, Zaichenko L, Brinkoetter M, Thakkar B, Sahin-Efe A, Joung KE, Tsoukas MA. Circulating irisin in relation to insulin resistance and the metabolic syndrome.The journal of clinical endocrinology & metabolism.2013; 98(12):4899-4907. doi: 10.1210/jc.2013-2373.
Park MJ, Kim DI, Choi JH, Heo YR, Park SH. New role of irisin in hepatocytes: The protective effect of hepatic steatosis in vitro.Cellular signalling. 2015;27(9):1831-1839.doi: 10.1016/j.cellsig.2015.04.010.
Perandini LA, Chimin P, Lutkemeyer D da S, Câmara NOS. Chronic inflammation in skeletal muscle impairs satellite cells function during regeneration: can physical exercise restore the satellite cell niche. The FEBS journal. 2018; 285(11):1973-1984.doi:10.1111/febs.14417
Peters AM, Snelling HLR, Glass DM, Bird NJ. Estimation of Lean Body Mass in Children. Survey of Anesthesiology.2012;56(1):26-27. doi: 10.1097/01.SA.0000410700.55371.0f.
Rizk FH, Elshweikh SA, Abd El-Naby AY. Irisin levels in relation to metabolic and liver functions in Egyptian patients with metabolic syndrome. Canadian journal of physiology and pharmacology. 2016;94(4):359-362. doi: 10.1139/cjpp-2015-0371
Zhang Y, Li R, Meng Y, Li S, Donelan W, Zhao Y. Irisin stimulates browning of white adipocytes through mitogen-activated protein kinase p38 MAP kinase and ERK MAP kinase signaling. Diabetes. 2014;63(2):514-525.doi: 10.2337/db13-1106.
