Нарушение антиоксидантной функции у детей с диабетическим кетоацидозом

Распространенность и заболеваемость сахарным диабетом (СД) 1-го типа у детей и подростков увеличивается во всем мире [1][2]. Диабетический кетоацидоз (ДКА) является наиболее частым и тяжелым осложнением данного заболевания, которое характеризуется усилением глюконеогенеза, гликогенолиза и метаболического ацидоза на фоне неконтролируемой гипергликемии [3][4].

Гипергликемия в рамках ДКА вызывает окислительный стресс (ОС), стимулируя выработку митохондриальных активных форм кислорода, что вызывает последующую резистентность к инсулину [4][5]. ОС характеризуется дисбалансом между образованием свободных радикалов и снижением антиоксидантной функции (АФ) организма [6]. Негативное действие свободных радикалов нейтрализуется эндогенными биологическими антиоксидантами, такими как: глутатионпероксидаза (ГП), супероксиддисмутаза (СОД) каталаза, витамины и др. [6]. Гипергликемия и перепроизводство супероксид-анионов на фоне СД 1-го типа угнетают эндогенную антиоксидантную систему, что может инициировать диабетические осложнения и утяжелять течение СД [5].

При развитии СД 1-го типа количество свободных радикалов на фоне ОС увеличивается, а количество антиоксидантных ферментов снижается [7]. СОД обеспечивает первую линию защиты от чрезмерной выработки супероксидов и повреждения клеток от ОС [8]. Приводятся данные о снижении СОД у детей с СД 1-го типа [9]. ГП, работающая параллельно с СОД, защищает клеточные белки и мембраны от окислительного повреждения и количество этого фермента может быть снижено у пациентов с СД 1-го типа [10].

Цель настоящей работы состояла в исследовании уровней антиоксидантных ферментов в крови на фоне ДКА при СД 1-го типа у детей и подростков.

Материалы и методы

В открытое слепое контролируемое исследование вошло 74 ребенка (38 мальчиков и 36 девочек, средний возраст 10,06 ± 0,38 года), из них 50 детей составили пациенты с СД 1-го типа (группа исследования) и 24 условно здоровых детей (группа контроля). В группу исследования вошли 26 мальчиков и 24 девочки (средний возраст – 10,89 ± 0,74 года), в группу контроля – 12 мальчиков и 12  девочек (средний возраст – 10,69 ± 0,9 года). 27 детей 54%) из группы исследования составили дети с ДКА с впервые выявленной формой СД 1-го типа (1-я подгруппа) и 23 ребенка (46%) с ДКА с хронической формой СД 1-го типа (2-я подгруппа). Общая длительность заболевания СД 1-го типа у детей из 2-й подгруппы составила 5,04 ± 0,69 года. По данным анамнеза дополнительно у детей оценивали общее количество экстренных госпитализаций с ДКА в палаты реанимации и интенсивной терапии (ПРИТ), которое в среднем составило 2 госпитализации [1–3].

Родители или официальные представители детей оформляли добровольное информированное согласие на участие в исследовании. Соответствие международному исследованию (в том числе Хельсинкской декларации в редакции 2013 г.) и российскому законодательству о правовых и этических принципах проведения научных исследований с участием человека было подтверждено решением локального этического комитета Ставропольского государственного медицинского университета (протокол № 100 от 17.06.2021 г.).

На момент исследования все пациенты с СД 1-го типа были экстренно госпитализированы в ПРИТ с ДКА. Из клинических проявлений отмечались: тахипноэ, сухость кожных покровов, тошнота и рвота, боли в животе, запах ацетона изо рта, нарушение уровня сознания до оглушения. Средний уровень гипергликемии составил 15,8 ± 0,87 ммоль/л, уровень кетоновых тел в моче – 14,2 ± 1,02 ммоль/л. При поступлении все дети получали лечение: инфузионная терапия (0,9% NaCl, 10% глюкоза, 0,9% NaCl) из расчета суточной физиологической потребности + 20–50 м/кг/сут исходя из степени дегидратации; 4% KаCl в/в капельно в рамках инфузионной терапии, в дозе 3–6 мэкв/кг/сут; инсулины короткого действия (Актрапид) – 1 ЕД/кг/сут в/в через инфузомат, энтеросгель 15 г – 4 раза в сутки. Все дети были проконсультированы эндокринологом, педиатром, неврологом и окулистом.

В контрольную группу были включены дети, которые были госпитализированы в хирургическое отделение по поводу планового грыжесечения (условно здоровые дети, средний возраст – 10,69 ± 0,9 года).

Критерии включения в группу исследования:

• пациенты с диагнозом СД 1-го типа, осложненным ДКА и подтвержденными клинико-лабораторными критериями;
• возраст детей от 3 до 18 лет.

Критерии исключения из группы исследования:

• наличие любой другой острой патологии или сопутствующей хронической патологии;
• отказ родителей или законных представителей от участия детей в исследовании.

Критерии включения в контрольную группу:

• отсутствие любой острой патологии или сопутствующей хронической патологии;
• возраст детей от 3-х до 18 лет.

Критерии исключения из контрольной группы:

• отказ родителей или законных представителей от участия детей в исследовании.

Пробы венозной крови на концентрацию антиоксидантных ферментов брали всем детям непосредственно при поступлении в стационар. Пациентам из группы исследования забор крови проводился в круглосуточном режиме, пациентам из контрольной группы – в утренние часы, в день планового поступления в клинику. Исследование проводилось при помощи иммуноферментного анализа (ИФА) с использованием наборов реагентов компании Cloud-Clone Corp., USA. Исследования проводились на базе лаборатории ООО «Центр клинической фармакологии и фармакотерапии» (научный руководитель проф. В.А. Батурин, лицензия № Л041-01197-26/00365439). При определении концентрации маркеров применялись общепринятые методы, которые были основаны на конкурентном ИФА с моноклональными антителами, специфичными к определяемым антигенам [11]. В качестве показателей «условной нормы» принимались средние значения маркеров АФ у детей контрольной группы.

Обработка данных проводилась с использованием статистического программного пакета Statistica (StatSoftInc., США) 10.0. С помощью критериев Шапиро – Уилка и Колмогорова – Смирнова оценивали нормальность распределения. В зависимости от распределения средние данные представлены в виде среднего арифметического и ошибки средней (M ± m) или в виде медианы и межквартильного размаха (Me 25–75‰). Для оценки различия средних величин двух несвязанных выборок применяли критерий Манна – Уитни. Для оценки средних величин трех выборок использовался критерий Краскела – Уоллиса. Для изучения взаимосвязей рассчитывали коэффициент ранговой корреляции Спирмена. Уровень статистической значимости (р-value) был принят за p < 0,05.

Результаты исследования

Анализ средних показателей маркеров АФ показал достоверное снижение показателей СОД (Pg/ml) и ГП (Ng/ml) у детей с СД 1-го типа на фоне ДКА по сравнению с условно здоровыми детьми (табл. 1). Обращает на себя внимание тот факт, что снижение средних значений ГП (Ng/ml) у пациентов с ДКА, было более выраженным при сравнении со значениями «условной нормы» у контрольных детей.

При дальнейшем анализе двух подгрупп детей с ДКА выявлены изменения в уровнях маркеров АФ организма в зависимости от длительности течения СД 1-го типа (табл. 2). Так, минимальные показатели СОД (Pg/ml) были обнаружены именно у детей с ДКА при хроническом течении СД 1-го типа (1-я подгруппа). У пациентов с дебютом заболевания и ДКА средние показатели СОД (Pg/ml) были приближены к значениям «условной нормы» детей из контрольной группы. Средние значения ГП (Ng/ml) также имели минимальные показатели у детей с ДКА из 2-й подгруппы (хроническое течение СД 1-го типа). У пациентов с ДКА из 1-й подгруппы (впервые выявленная форма СД 1-го типа) показатели ГП (Ng/ml) были гораздо выше и приближались к значениям у условно здоровых детей.

Проведенный дополнительный корреляционный анализ выявил достоверную связь практически между всеми исследуемыми признаками (табл. 3). Например, выявлена сильная положительная корреляционная связь между возрастом пациентов, длительностью заболевания и количеством поступлений в ПРИТ с ДКА в анамнезе и сильная отрицательная связь между возрастом пациентов и показателями СОД и ГП. Длительность заболевания имела сильную положительную корреляционную связь с количеством поступления в ПРИТ в анамнезе и умеренную отрицательную связь с показателями СОД и ГП. Среднее количество поступлений с ДКА в ПРИТ в анамнезе отрицательно коррелировала со значениями СОД и ГП (умеренная связь). Показатели СОД и ГП имели умеренную положительную корреляционную связь между собой.

Обсуждение полученных данных

Анализ полученных данных указывает на нарушение АФ организма у детей с СД 1-го типа на фоне ДКА. Обнаружено снижение антиоксидантных ферментов (СОД и ГП) у пациентов с проявлениями ДКА. Если снижение уровня СОД и ГП при СД 1-го типа в педиатрической практике было отмечено и другими авторами [9][10], то низкие показатели данных ферментов в рамках ДКА, по-видимому, отмечены нами впервые. Интересно, что снижение показателей СОД и ГП на фоне ДКА имели минимальные значения именно у детей с хроническим течением СД 1-го типа, что подтверждает данные о том, что проявления ОС нарастают по ходу течения этого заболевания [12]. Выявлена достоверная корреляционная связь между возрастом, длительностью заболевания, количеством декомпенсаций и снижением антиоксидантных ферментов. Таким образом, можно говорить о снижении АФ организма у детей на фоне ДКА с ухудшением в течение развития СД 1-го типа, что говорит о нарастании проявлений ОС.

Полученные нами результаты подтверждают данные, что гипергликемия на фоне ДКА может провоцировать ОС с параллельным снижением АФ организма [13]. ОС может утяжелять течение ДКА, в том числе за счет развития осложнений, однако литературные данные по этой проблематике приводятся только по взрослой популяции или по СД 2-го типа [13][14]. Выявленное нами снижение АФ на фоне ДКА зафиксировано именно у детей и подростков с СД 1-го типа, что ранее не было отмечено в других исследованиях.

Заключение

Определение маркеров антиоксидантной функции имеет большое значение для диагностики оксидативного стресса в рамках диабетического кетоацидоза у детей и подростков с сахарным диабетом (СД) 1-го типа. Своевременная коррекция нарушений антиоксидантных систем снижает риск осложнений диабетического кетоацидоза и повторных декомпенсаций при лечении СД 1-го типа в педиатрической популяции.

Конфликт интересов: авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Источник финансирования: авторы заявляют о финансировании проведенного исследования из собственных средств.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования – БЮВ, БВА

Сбор и обработка материала – БЮВ, ВАП, ВАА

Статистическая обработка данных – БЮВ

Анализ и интерпретация данных – БЮВ, БВА, ВАП, ВАА

Написание и редактирование текста – БЮВ, БВА, ВАП