OXIDATIVE MODIFICATIONS OF LIPOPROTEINS IN PATIENTS WITH VIBRATION DISEASE AND METABOLIC DISORDERS



Cite item

Abstract

Introduction: Diabetes mellitus (DM) and metabolic syndrome (MS) are characterized by development of atherosclerosis and cardiovascular pathology. Vibration disease (VD) affects oxidative metabolism leading to the development of microangiopathies. However, the evidence on the combined effect of VD and DM or MS on oxidative modification of lipids remains limited. Aim: To study oxidative modification of lipoproteins in individuals with vibrationa disease and metabolic disorders. Metods: In total, 59 patients with VD (group I), 73 people with VD combined with MS (group II) and 35 people with VD and type 2 diabetes (group III) took part in the study. We assessed concentrations of total cholesterol, low density lipoproteins (LDL), oxidized low density lipoproteins (oxLDL), antibodies to oxLDL and thiol status. Results: Serum levels of total cholesterol, oxLDL and antibodies to oxLDL in all groups exceeded the reference values. The proportion of people with a high content of oxLDL varied between 61 % to 72 %. Increased levels of antibodies to oxLDL were observed in 63 % - 85 % of patients in all groups. The concentration of LDL cholesterol was the highest in group II: 3,6 (3,2-4,2) mM/l. Concentrations of oxLDL correlated with the levels of total cholesterol and LDL cholesterol. Lower thiol concentrations were found in 57 % of cases in group II). Conclusion: Our results suggest that individuals with VD have hypercholesterinemia, increased oxidative lipid metabolism and increased production of antibodies to oxLDL independently of metabolic disorders Patients with VD and type 2 diabetes may have decrease antioxidant defense.

Full Text

Введение (МС) формируется комплекс нарушений в липидном Сахарный диабет (СД) является одним из самых и углев°да°м обменах таторіьш способствуют ршвдраспространенных неинфекционных заболеваний, тию атеросклеротических процессов. Также при СД причем численность больных ежегодно увеличивается и МС отмечается увеличение активности перекисных [5]. При развитии СД и метаболического синдрома процессов, способствующих развитию окислительного 51 Оригинальные статьи Экология человека 2021, № 10, с. 51-56 стресса - важного звена атерогенеза. Изменение в липидном обмене, в частности повышение уровней циркулирующих липидов, создает еще более благоприятные условия для усиления процессов перекисно-го окисления липидов (ПОЛ). Липопротеины низкой плотности (ЛПНП) играют важную роль в развитии сосудистой патологии, при этом их окисленные формы обладают более выраженными атерогенными свойствами [15]. Многочисленные исследования указывают на диагностическую и прогностическую значимость изменений уровней окисленных липо-протеинов низкой плотности (окЛПНП) и антител к ним при развитии, течении и исходе заболеваний сердечно-сосудистой системы [4, 23] Много работ направлено на изучение различных аспектов формирования и протекания МС и СД 2 типа [2, 15, 18], но остаются недостаточно освещенными моменты, касающиеся влияния метаболических нарушений на активность окислительных и атерогенных процессов у лиц, работающих в контакте с профессиональными вредностями, которые также способны оказывать влияние на их уровень. В структуре профессиональной заболеваемости одну из лидирующих позиций занимает патология, вызванная воздействием вибрации. При вибрационной болезни (ВБ) имеют место полиневритический и ангиодистонический синдромы, отмечаются изменения окислительного метаболизма, развивается окислительный стресс, который играет значимую роль в развитии микроангиопатий [8]. Накопление продуктов ПОЛ в стадии его некомпенсированной активации и истощения антиоксидантной защиты сопровождается дегенеративными изменениями клеточных мембран эритроцитов, тромбоцитов, сосудистого эндотелия и их морфофункциональных свойств, что способствует нарушению микроциркуляции и гемостаза [3]. С учетом вышеизложенного целью исследования явилось изучение показателей окислительного метаболизма липопротеинов у лиц с ВБ и метаболическими нарушениями. Методы Проведено одномоментное поперечное исследование, в котором участвовали 167 мужчин с ВБ в возрасте 40-66 лет после подписания ими информированного согласия на обследование, одобренное Комитетом по биомедицинской этике ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований». Критерием исключения из исследования являлось наличие в анамнезе онкологических заболеваний, почечной и печеночной недостаточности, инсульта, инфаркта миокарда, ишемической болезни сердца. Из обследованных лиц сформированы три группы. Группа I состояла из 59 пациентов с ВБ (средний возраст (50,0 ± 0,9) года), группа II - из 73 человек с ВБ в сочетании с МС (средний возраст (51,2 ± 0,8) года), группа III включала 35 лиц, имеющих ВБ и СД 2 типа (средний возраст (58,1 ± 0,7) года). Уровень общего холестерина (ОХ) определяли спектрофотометрическим методом на биохимическом анализаторе «Labio 200» реагентами фирмы «Human» (Германия), холестерина в липопротеинах низкой плотности (ХС ЛПНП) - расчетным методом по формуле Фрид-вальда. Тиоловый статус, уровни окЛПНП и антител к ним (АТ к окЛПНП) исследовали в сыворотке крови иммуноферментным анализом с применением коммерческих наборов реагентов «Thiol-status» («Immundiagnostik», Германия), «MDA-oxLDL» («Biomedica», Австрия) и «IMTEC-oxLDL-Antibodies Ig(GM)» («Human», Германия) соответственно. Статистическую обработку полученных результатов выполняли при помощи непараметрических тестов (Краскела - Уоллиса, Манна - Уитни, ранговой корреляции Спирмена), так как распределение признаков в выборке не соответствовало нормальному (метод Шапиро - Уилка). Результаты представлены в виде медианы, диапазона 25 и 75 квартилей, Ме (Q25-Q75). Сравнение частот встречаемости отклонений изучаемых показателей от референтных уровней осуществляли при помощи критерия хи-квадрат (х2), результаты которого представлены в виде процентов и доверительного интервала (ДИ). Критический уровень статистической значимости различий (р) составил 0,05 для критерия х2, Краскела - Уоллиса и ранговой корреляции Спирмена, для критерия Манна - Уитни - 0,017 (с учетом поправки Бонферрони). Результаты По данным литературы [7], у лиц с ВБ отмечаются изменения в липидном обмене проатерогенной направленности. При оценке показателей липидограммы в общей выборке лиц с ВБ установлено, что среднегрупповое значение ОХ было выше референтного уровня (табл. 1). Также превышали референтные диапазоны средние значения содержания окЛПНП и АТ к окЛПНП. Поскольку при воздействии вибрации может происходить нарушение не только липидного, но и углеводного обмена, приводящее к развитию МС [6, 7], анализ показателей окислительного метаболизма липопротеинов осуществлялся в группах пациентов с ВБ в зависимости от наличия метаболических нарушений (МС и СД). Установлено, что среднегрупповые значения ОХ во всех группах превышали референтные уровни. В группе II его содержание было незначительно выше по сравнению с группами I и III (р = 0,038 и р = 0,079 соответственно). Доля лиц с гиперхолистери-немией в группах варьировала от 61 до 72 % (р = 0,157, р = 0,514 и р = 0,616 при сравнении групп I и II, I и III, II и III соответственно) (табл. 2). Концентрация ХС ЛПНП была наиболее высокой у пациентов с ВБ и МС, статистически значимо различалась с показателями группы I (р = 0,006) и имела тенденцию к различиям по сравнению с группой III (р = 0,026). В группах пациентов с ВБ без метаболических нарушений и с таковыми доля лиц с повышенным уровнем ХС ЛПНП не различалась 52 Ekologiya cheloveka (Human Ecology) 2021, 10, pp. 51-56 Original Articles Таблица 1 Показатели окислительного метаболизма липопротеинов у лиц с вибрационной болезнью и метаболическими нарушениями, Med (LQ-UQ) Показатель Все п = 167 Группа I п = 59 Группа II п = 73 Группа III п = 35 Референтный диапазон рдисп ОХ, мМ/л 5,45 (4,80-6,00) 5,25 (4,60-5,90) 5,60 (5,0-6,10) 5,47 (4,70-5,80) 3,0-5,2 0,065 ХС ЛПНП, мМ/л 3,44 (2,80-3,95) 3,22 (2,35-3,76) 3,55*' (3,2-4,23) 3,21#" (2,66-3,91) Не более 3,8 0,009 окЛПНП, мЕ/л 134,3 (107,8-157,5) 131,1 (104,0-168,5) 135,0 (111,3-160,3) 131,7 (87,7-152,7) 26-117 0,474 AT к окЛПНП, мЕ/мл 44,4 (32,1-68,8) 41,9 (32,1-50,8) 45,4 (39,0-78,8) 41,1 (28,2-55,6) Менее 30 0,138 Тиоловый статус, мкМ/мл 452,0 (406,0-517,4) 471,2 (418,3-517,2) 457,6 (392,5-521,5) 425,1 (392,5-482,1) 430-660 0,190 Примечание. рдисп - уровень статистической значимости различий по тесту Краскела - Уоллиса; *I - различия статистически значимы по сравнению с группой I, р < 0,016; #п - тенденция к различиям по сравнению с группой II, 0,016 < p < 0,033. Таблица 2 Частота отклонений показателей окислительного метаболизма липопротеинов у лиц с вибрационной болезнью и метаболическими нарушениями, % (ДИ) Показатель Отклонение от нормы Все п = 167 Группа I п = 59 Группа II п = 73 Группа III п = 35 Холестерин общий Выше 61,68 (54,30-69,05) 55,00 (42,41-67,59) 67,12 (56,35-77,90) 61,76 (45,43-78,10) ХС ЛПНП Выше 25,30 (18,69-31,91) 23,33 (12,63-34,04) 24,66 (14,77-34,55) 30,30 (14,62-45,98) окЛПНП Выше 67,05 (57,22-76,87) 60,87 (40,92-80,82) 72,09 (58,68-85,50) 63,64 (43,54-83,74) AT кокЛПНП Выше 76,83 (67,70-85,96) 75,00 (56,0-93,98) 85,00 (73,93-96,07) 63,64#" (43,54-83,74) Тиоловый статус Ниже 39,13 (25,03-53,23) 25,00 (7,68-42,32) 57,00* (31,07-82,93) 50,00 (15,35-84,65) Примечание. * - различия статистически значимы по сравнению с группой I, р < 0,05; #п - тенденция к различиям по сравнению с группой II, 0,05 < p < 0,10. (р = 0,788, р = 0,460 и р = 0,589 для групп I и II, I и III, II и III соответственно). Несмотря на межгрупповые различия в уровнях ХС ЛПНП, при оценке содержания окЛПНП и антител к ним статистически значимых различий установлено не было. Следует отметить, что во всех группах средние значения окЛПНП и AT к окЛПНП превышали референтные уровни. Частота встречаемости повышенных концентраций окЛПНП в группах I-III варьировала от 61 до 72 % и статистически значимо не различалась (р = 0,368, р = 0,826, р = 0,508 для групп I и II, I и III, II и III соответственно). Доля лиц с повышенным содержанием AT к окЛПНП составляла почти три четверти от обследованных и не различалась между группами I и II (р = 0,328), I и III (р = 0,399). Выявлена тенденция к снижению частоты встречаемости их повышенных уровней среди пациентов с ВБ и СД по сравнению с группой лиц, имеющих ВБ и МС (р = 0,058). Различий по уровню тиолового статуса (суммарный уровень SН-групп белков и свободных SН-групп) в зависимости от наличия метаболических нарушений не установлено. Среднегрупповое значение этого показателя у лиц с ВБ и СД было ниже референтного уровня. Частота встречаемости пониженного содержания тиоловых групп среди пациентов с метаболическими нарушениями была выше, но статистически значимыми были различия только между группами I и II (р = 0,049). Доля лиц с пониженным уровнем этого показателя между группами I и III, а также II и III не различалась (р = 0,186 и р = 0,751 соответственно). При анализе корреляционных связей установлено, что во всех группах отмечены корреляции между содержанием окЛПНП и такими показателями, как уровни ОХ и ХС ЛПНП, при этом сила этих связей была наименьшей в группе II (табл. 3). Следует отметить, что только в группе II была выявлена ассоциация между уровнями окЛПНП и AT к окЛПНП, сила связи была слабой, а направленность зависимости - обратной. Таблица 3 Корреляционные связи между показателями липидограммы и оксидативного статуса у лиц с вибрационной болезнью в сочетании с метаболическими нарушениями Показатель Коэффициент ранговой корреляции Группа I Группа II Группа III окЛПНП - ОХ 0,640 0,470 0,665 окЛПНП - ХС ЛПНП 0,678 0,398 0,828 окЛПНП - АТ к окЛПНП - -0,328 - Примечание. В таблице представлены значения ранговой корреляции (R) для случаев p < 0,05; « -» - корреляционная связь не является статистически значимой. Обсуждение результатов Анализируя изменения показателей липидного обмена, можно отметить повышенные средние уровни ОХ во всех группах, а также увеличение содержания ХС ЛПНП в группах пациентов, име 53 Оригинальные статьи Экология человека 2021, № 10, с. 51-56 ющих метаболические нарушения. Поскольку при гиперхолистеринемии запускается неконтролируемый скэвенджер-захват ЛПНП и активность их эндоци-тоза становится выше, чем реэндоцитоза, можно предположить, что в эндотелиальных клетках будут образовываться липидные вакуоли и эндотелиоциты будут трансформироваться в пенистые клетки. Известно, что в норме инсулин ингибирует липолиз. Поэтому нарушение обмена глюкозы, которое характерно для МС и СД 2 типа, приводит к повышению уровня свободных жирных кислот (СЖК) и стабилизации аполипопротеина в составе ЛПОНП. Кроме того, у этих лиц происходит снижение активности липопротеинлипазы, что вызывает повышение уровня липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП). Внедрение атерогенных ЛПОНП в стенку сосудов и нарушение обратного транспорта холестерина из стенки сосудов на фоне сниженного уровня ЛПВП способствуют развитию дисфункции эндотелия и атерогенезу [9, 13]. Известно, что повышенное содержание триглицеридов активирует перекисное окисление липидов и способствуют усиленному образованию в кровотоке окисленных ЛПНП, которые обладают сильными про-атерогенными свойствами и способствуют процессам атерогенеза [13, 22]. Повышенные во всех группах обследованных уровни окЛПНП также указывают на усиление процессов пероксидации. Кроме того, при окислении ЛПНП происходит модификация как липидов, так и основного белка липопротеинов - апопро-теина В, и они воспринимаются иммунной системой как чужеродные, выступая в качестве аутоантигенов, к которым вырабатываются антитела [18, 22]. Повышение уровней АТ к окЛПНП, которое было характерно для всех групп обследованных, с одной стороны, можно рассматривать в качестве протективного действия, так как антитела оказывают регулирующее действие на уровень антигенов (окЛПНП) и этим ингибируют процесс атерогенеза [17, 19, 23]. С другой стороны, повышенный уровень АТ к окЛПНП может выступать в качестве маркера сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ), ассоцииру-щегося с прогрессированием атеросклероза, тяжестью ожирения, индексом массы тела и определяет высокий риск развития инфаркта миокарда [10]. Также существует мнение о том, что с риском развития ССЗ и их тяжестью связаны окЛПНП, а не антитела к ним [20]. Несмотря на кажущуюся очевидность зависимости уровней АТ к окЛПНП от содержания окЛПНП, данные литературы о связи содержания окЛПНП и АТ к ним весьма противоречивы, что, по мнению некоторых исследователей, может быть связано с неоднозначностью методик, используемых при их изучении [23]. Так, установлена прямая сильная связь между концентрацией окЛПНП и антител к ним в группе здоровых мужчин [12], в то время как у пациентов с атеросклеротическим поражением сосудов изменения уровней окЛПНП и АТ к окЛПНП происходили независимо друг от друга [4, 19]. Полученные нами данные позволили установить слабую отрицательную корреляционную связь между содержанием окЛПНП и АТ к ним в группе II. Эта связь может быть обусловлена тем, что антитела способны регулировать уровень антигенов, блокируя поглощение oкЛПНП макрофагами [21]. Основную роль в защите от окисления играет антиоксидантная система. Одним из ее компонентов является тиолдисульфидная система, состояние которой отражает тиоловый статус (суммарный уровень SН-групп свободных и белков). Тиоловые соединения являются основными тканевыми антиоксидантами, так как способны легко окисляться с образованием сульфокислот, дисульфидов и сульфиновых групп [11]. При повышенном образовании реакционноспособных радикалов и снижении активности антиоксидантной защиты, которые характерны для многих заболеваний, происходит снижение тиолового статуса [2, 14]. Учитывая, что в группах II и III доля лиц с низким тиоловым статусом была выше, а у лиц с СД его среднегрупповое значение выходило за пределы нижней референтной границы, можно заключить, что у пациентов с метаболическими нарушениями (МС и СД) происходит снижение антиоксидантной защиты. Таким образом, у лиц с вибрационной болезнью независимо от наличия или отсутствия сопутствующих метаболических нарушений отмечается гиперхоли-стеринемия и усиление окислительного метаболизма липидов, на что указывают повышенные уровни ОХ и окЛПНП. Во всех группах отмечается увеличение содержания АТ к окЛПНП, которое, возможно, связано с регуляцией ими уровня окЛПНП. У пациентов с метаболическими нарушениями изменения в липидном обмене сопровождаются ослаблением антиоксидантной защиты, о чем свидетельствует сниженный тиоловый статус. Выявленные изменения в окислительном метаболизме липидов и антиоксидант-ной защите способствуют развитию эндотелиальной дисфункции и атеросклероза в большей степени у лиц с коморбидной патологией.
×

About the authors

L. B. Masnavieva

East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research

Email: masnavieva_luda@mail.ru
Angarsk, Russia

I. V. Kudaeva

East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research

Angarsk, Russia

K. A. Avramenko

East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research

Angarsk, Russia

N. P. Chistova

East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research

Angarsk, Russia

O. A. Dyakovich

East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research

Angarsk, Russia

References

  1. Авалиани В. М., Попов В. А., Мартюшов С. И. Новые взгляды на механизм развития атеросклероза. Обзор литературы // Экология человека. 2005. № 4. С. 24-30
  2. Азизова Г. И., Дадашова А. Р., Амирова М. Ф. Биомаркеры оксидативного стресса и состояние антиоксидантной системы при сахарном диабете типа 2 // Universum: Медицина и фармакология: электрон. научн. журн. 2014. № 6 (7). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/biomarkery-oksidativnogo-stressa-i-sostoyanie-antioksidantnoy-sistemy-pri-saharnom-diabete-tipa-2 (дата обращения: 01.04.2020)
  3. Антошина Л. И., Сааркоппель Л. М., Павловская Н. А. Действие вибрации на биохимические показатели, характеризующие окислительный метаболизм, иммунитет, обмен мышечной и соединительной тканей (Обзор литературы) // Медицина труда и промышленная экология. 2009. № 2. С. 32-37
  4. Голухова Е. З., Кузнецова Е. В. Реваскуляризация миокарда у больных ИБСвсочетании с сахарным диабетом 2 типа: обзор современных технологий // Сахарный диабет. 2016. № 5 (19). C. 406-413. doi: 10.14341/DM8031
  5. Кирьяков В. А., Крылова И. В., Алиев А. Ф., Иванова Д. С. Факторы риска развития метаболического синдрома у рабочих при воздействии вибрации // Медицина труда и промышленная экология. 2009. № 12. С. 19-22
  6. Лапко И. В., Кирьяков В. А., Антошина Л. И., Павловская Н. А., Кондратович С. В. Влияние вибрации, шума, физических нагрузок и неблагоприятного микроклимата на показатели углеводного обмена у рабочих горнодобывающих предприятий и машиностроения // Медицина труда и промышленная экология. 2014. № 7. С. 32-36
  7. Мухин Н. А., Бабанов С. А. Профессиональные болезни. М.: ГЭОТАР-медиа, 2018. 576 с
  8. Порядин Г. В., Осколок Л. Н. Патофизиологические аспекты метаболического синдрома // Лечебное дело. 2011. № 4. С. 4-10
  9. Рагино Ю. И., Воевода М. И., Малютина С. К., Гафаров В. В., Шишкин С. В., Богатырев С. Н., и др. Связь атерогенных окислительно-антиоксидантных изменений липопротеинов низкой плотности с неблагоприятным отдаленным прогнозом в мужской популяции // Российский кардиологический журнал. 2016. Т. 21, № 12. С. 45-48
  10. Соколовский В. В. Тиолдисульфидная система в реакции организма на факторы окружающей среды. СПб.: Наука, 2008. 111 с
  11. Фефелова Е. В., Максименя М. В., Терешков П. П., Цыбиков Н. Н. Влияние курения и артериальной гипертензии на содержание окисленных липопротеинов низкой плотности и антител к ним у практически здоровых лиц и пациентов с ишемической болезнью сердца // Забайкальский медицинский вестник. 2014. № 4. С. 154-158
  12. Шварц В. Воспаление жировой ткани. Часть 3. Патогенетическая роль в развитии атеросклероза // Проблемы эндокринологии. 2009. Т. 55, № 6. С. 40-45
  13. Altiparmak I. H., Erku§ M. E., Sezen H., Demirbag R., Gunebakmaz O., Kaya Z. et al. The relation of serum thiol levels and thiol/disulphide homeostasis with the severity of coronary artery disease. Kardiol Pol. 2016, 74 (1 1), pp. 13461353. doi: 10.5603/KPa2016.0085.
  14. Ayilavarapu S. Diabetes-Induced Oxidative Stress Is Mediated by Ca+-Independent Phospholipase A2 in Neutrophils. J Immunol. 2010, 184, pp. 1507-1515.
  15. Berliner J. A., Subbanagounder G., Leitinger N., Watson A. D., Vora D. Evidence for a role of phospholipid oxidation products in atherogenesis. Trends Cardiovasc Med. 2001, 1 1 (3-4), pp. 142-147.
  16. Garrido-Sanchez L., Garcia-Fuentes E., Cardona F., Rojo-Martinez G., Soriguer F., Tinahones F. J. Cardona Anti-oxidized LDL antibody levels are reduced in women with hypertension. Eur J Clin Invest. 2009, 36 (9), pp. 800-806.
  17. Lankin V. Z., Tikhaze A. K. Free Radical Processes Play an Important Role in the Etiology and Pathogenesis of Atherosclerosis and Diabetes. Kardiologiia. 2016, 56 (12), pp. 97-105.
  18. Lopes-Virella M. F., Virella G. Clinical significance of the humoral immune response to modified LDL. Clin Immunol. 2010, 134 (1), pp. 55-65. doi: 10.1016/j.clim.2009.04.001.
  19. Sevinc Ok E. Kircelli F., Asci G., Altunel E., Ertilav M., Sipahi S. et al. Neither oxidized nor anti-oxidized low-density lipoprotein level is associated with atherosclerosis or mortality in hemodialysis patients. Hemodial Int. 2012, 16 (3), pp. 334341. doi: 10.1111/j.1542-4758.2012.00683.x.
  20. Shaw P. X., Hörkkö S., Tsimikas S., Chang M. K., Palinski W., Silverman G. J. et al. Human-derived antioxidized LDL autoantibody blocks uptake of oxidized LDL by macrophages and localizes to atherosclerotic lesions in vivo. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2001, 21, pp. 1333-1339. doi: 10.1161/hq0801.093587.
  21. Suciu C. F., Prete M., Ruscitti P., Favoino E., Giacomelli R., Perosa F. Oxidized low density lipoproteins: The bridge between atherosclerosis and autoimmunity. Possible implications in accelerated atherosclerosis and for immune intervention in autoimmune rheumatic disorders. Autoimmun Rev. 2018, 17 (4), pp. 366-375. DOI: 10.1016/j. autrev.2017.1 1.028.
  22. van den Berg V. J., Vroegindewey M. M., Kardys I., Boersma E., Haskard D., Hartley A. et al. Anti-Oxidized LDL Antibodies and Coronary Artery Disease: A Systematic Review. Antioxidants (Basel). 2019, 15, 8 (10). doi: 10.3390/antiox8100484.

Copyright (c) 2021 Masnavieva L.B., Kudaeva I.V., Avramenko K.A., Chistova N.P., Dyakovich O.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies