yandex track
Связь между стойкими органическими загрязнителями и диабетом 1 типа
Сахарный диабетЭндокринология

Связь между стойкими органическими загрязнителями и диабетом 1 типа

При диабете 1 типа (СД1) гипергликемия возникает в результате потери выработки инсулина, вызванной дисфункцией β-клеток поджелудочной железы или их разрушением в результате аутоиммунного процесса.


При диабете 2 типа (СД2) гипергликемия возникает в результате резистентности к инсулину и сниженной или недостаточной компенсаторной выработки инсулина.


Факторы образа жизни, такие как диета и отсутствие физической активности, считаются сильными регуляторами резистентности к инсулину. А факторы окружающей среды, провоцирующие дисфункцию или разрушение β-клеток, изучены недостаточно.


Ученые из Норвегии и США рассмотрели в качестве фактора риска СД1 воздействие стойких органических загрязнителей (СОЗ) на организм молодого поколения[1].

Что такое СОЗ и чем они опасны?

СОЗ — антропогенные химические вещества, которые широко используются в промышленной деятельности. Из-за их высокой устойчивости к биологическому разложению и длительного периода полураспада СОЗ очень распространены повсеместно, и их часто называют «вечными химическими веществами»[2]


Пример известных СОЗ — хлорорганические пестициды, которые широко используются в сельском хозяйстве, и полихлорированные бифенилы (ПХБ), которые применяют в гидравлическом оборудовании, красках, пластмассах и резиновых изделиях[1].


Хотя большинство СОЗ запрещены на протяжении десятилетий, некоторые страны по-прежнему производят и используют эти химические вещества, а изменения климата, вероятно, вызовут неконтролируемый выброс СОЗ из ледяных и почвенных отложений в ближайшие годы.


Сегодня хлорорганические пестициды и ПХБ повсеместно присутствуют в пищевых продуктах, и люди подвергаются воздействию этих химических веществ на протяжении всей своей жизни.


Исследование Lee et al. 2014 г. показало, что воздействие СОЗ, особенно хлорорганических пестицидов и ПХБ, было связано с более высоким риском развития СД2[3].


СОЗ могут изменять инсулинзависимый белок-переносчик глюкозы GLUT4, нарушать сигнальные пути инсулина и функцию митохондрий, а также способствуют хроническому слабо выраженному воспалению[5].


Хотя связь между СОЗ и СД2 доказана, влияние этих загрязнителей окружающей среды на СД1 неопределено, а механизмы, лежащие в основе потенциального воздействия СОЗ на β-клетки поджелудочной железы, остаются в значительной степени неизвестными.


Чтобы восполнить эти пробелы в знаниях, исследователи проверили гипотезу о том, что СОЗ связаны с СД1 и непосредственно вызывают дисфункцию или разрушение β-клеток поджелудочной железы.

Кого исследовали и что определяли?

Ученые использовали данные и образцы плазмы крови пациентов 10-22 лет из исследования SEARCH for Diabetes in Youth Case Control Study (SEARCH-CC). Участников разделили на три группы:

  • контрольная группа (пациенты без диабета);
  • СД1 с нормальной чувствительностью к инсулину (СД1/ИС);
  • СД1 с резистентностью к инсулину (СД1/ИР).

Ученые оценили концентрации полихлорированных бифенилов и хлорорганических пестицидов в плазме крови пациентов и оценили вероятность развития СД1 с помощью многопараметрической логистической регрессии.


Для каждого типа соединений создали 10 наборов аналитических данных для использования в моделировании.


В процесс импутации (замещения ошибочных, противоречивых и отсутствующих ответов в процессе редактирования данных другими ответами — значениями показателей) включили СОЗ и характеристики участников (тип диабета, возраст, пол, расу и этническая принадлежность, общий холестерин, липопротеиды высокой и низкой плотности, триглицериды и др.).


После завершения импутации скорректированные по липидам концентрации СОЗ (СОЗ / общие липиды; общие липиды = 2,27 × общий холестерин + триглицериды + 62,3) разделили на терцили.


Также исследователи провели эксперименты in vitro с панкреатическими β-клетками E. Клетки обрабатывали 2,2,4,4,5,5-гексахлорбифенилом (PCB-153) или дихлордифенилдихлорэтиленом (p,p'-DDE) в дозах, соответствующих окружающей среде.


Эксперты измерили продукцию и секрецию инсулина и оценили экспрессию мРНК ключевых регуляторов, участвующих в синтезе инсулина (Ins1 , Ins2 , Pdx1 , Mafa, Pcsk1/3 и Pcsk2), восприятии глюкозы (Slc2a2 и Gck ) и секреции инсулина (Abcc8 , Kcnj11 , Cacna1d , Cacna1b , Stx1a , Snap25 и Sytl4 ). Также в исследовании рассмотрели влияние PCB-153 и p,p'-DDE на жизнеспособность β-клеток.

Результаты исследования

В исследовании участвовало 442 молодых людей: у ​​112 не было диабета (контрольная группа), у 330 диагностировали СД1. Из них у 182 человека отнесли в группу СД1/ИС и 148 — в группу СД1/ИР. Средний возраст пациентов с СД1/ИИ и СД1/ИР составлял 13,5 и 16,1 года. 


Среди хлорорганических пестицидов p,p'-DDE и гексахлорбензол обнаружили почти у каждого участника, независимо от группы (случай или контроль). Третьим по распространенности у был транс-нонахлор.


Среди ПХД наиболее распространенными соединениями были 2,4,4'-трихлорбифенил (PCB-28) и PCB-153 (рис. 1).


Рис. 1


После поправки на различные факторы ученые выявили ​​значительную связь между СД1/ИИ и несколькими СОЗ, включая p,p'-DDE, транс-нонахлор и PCB-153.


Вероятность развития СД1/ИИ была значительно выше среди молодых людей во 2-м (отношение шансов (ОШ) 2,0, 95% и доверительный интервал (ДИ) 1,0, 3,8) и 3-м терцилях (ОШ 2,4, 95% ДИ 1,2, 5,0) уровней p,p-DDE в сыворотке.


Точно так же и 2-й, и 3-й терцили сывороточного уровня транс-нонахлора были связаны со значительным повышением шансов (ОШ 2,5, 95% ДИ 1,3, 5,0 и ОШ 2,3, 95% ДИ 1,1, 5,1 соответственно).


Что касается уровней PCB-153 в сыворотке, вероятность СД1/ИИ была значительно выше среди молодых людей в 3-м терциле (ОШ 2,3, 95% ДИ 1,1, 4,6).


Аналогичных связей не наблюдали у молодых людей с СД1/ИР, и только гептахлор был положительно связан с СД1/ИР (ОШ 2,1, 95% ДИ 1,0, 4,7) для 2-го терциля. Подобные данные представлены в таблице 1.


Таблица 1. Связь между сахарным диабетом и различными уровнями СОЗ после поправки на факторы риска



В экспериментах in vivo ученые выявили, что PCB-153 и p,p'-DDE сильно снижали экспрессию мРНК Ins1 и Ins2 даже при низких концентрациях. Это нарушало способность β-клеток поджелудочной железы продуцировать и секретировать инсулин в ответ на глюкозу.


Среди различных генов-мишеней PCB-153 значительно снижал экспрессию экспрессию генов, участвующих в восприятии глюкозы (Slc2a2 и Gck), p,p'-DDE в основном воздействовал на АТФ-чувствительные калиевые каналы Abcc8 и Kcnj11.


Кратковременное воздействие (в течение двух дней) PCB-153 или p,p'-DDE не влияло на жизнеспособность β-клеток, а более длительное применение этих СОЗ постепенно убивало β-клетки. Патогенез представлен на рис. 2.


Рис. 2

Выводы

  • Повышенные концентрации в плазме p,p'-DDE, транс-нонахлора и PCB-153 связаны с более высокими шансами развития СД1/ИИ, но не СД1/ИР.
  • PCB-153 и p,p'-DDE значительно снижают внутриклеточное содержание инсулина и секрецию инсулина в клетках поджелудочной железы.
  • PCB-153 и p,p'-DDE снижают экспрессию мРНК Ins1 и Ins2. PCB-153 нарушает экспрессию генов, участвующих в восприятии глюкозы, эффект p,p'-DDE в основном фокусируется на АТФ-чувствительных калиевых каналах.
  • При длительном воздействии PCB-153 и p,p'-DDE жизнеспособность клеток поджелудочной железы постепенно снижается.
Источники

1. Bresson SE, Isom S, Jensen ET, Huber S, Oulhote Y, Rigdon J, Lovato J, Liese AD, Pihoker C, Dabelea D, Ehrlich S, Ruzzin J. Associations between persistent organic pollutants and type 1 diabetes in youth. Environ Int. 2022 May;163:107175.


2. J. Ruzzin Public health concern behind the exposure to persistent organic pollutants and the risk of metabolic diseases BMC Public Health, 12 (2012), p. 298, 10.1186/1471-2458-12-298.


3. D.H. Lee, M. Porta, D.R. Jacobs Jr., L.N. Vandenberg Chlorinated persistent organic pollutants, obesity, and type 2 diabetes Endocr Rev, 35 (4) (2014), pp. 557-601.

Авторы

Комментарии • 0

Коваль Валерий Иванович

Актуальная и интересная статья Спасибо Коваль

Чтобы оставить комментарий, пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.

Комментарии • 0

Коваль Валерий Иванович

Актуальная и интересная статья Спасибо Коваль

Чтобы оставить комментарий, пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.