Biosci Rep. 2018 Oct 31; 38(5): BSR20180660.
doi.org
Altered brain metabolites in patients with diabetes mellitus and related complications – evidence from 1H MRS study
Xue Zhao, Qing Han, Xiaokun Gang, Guixia Wang
Изменение метаболизма головного мозга у пациентов с сахарным диабетом и связанные с ним осложнения – данные исследования 1H MRS
Аннотация
Сахарный диабет (СД) представляет собой глобальное бремя с высокими показателями заболеваемости и смертности. В 2013 году Международная федерация диабета (IDF) сообщила, что глобальный уровень заболеваемости СД и нарушения толерантности к глюкозе (IGT) составил 6,9 и 8,3% соответственно. Было предсказано, что распространенность СД и IGT достигнет 8,0 и 10,1% к 2035 году. Дополнительно к впечатляющим данным эпидемиологии диабета, СД становится причиной многочисленных осложнений, таких как диабетическая ретинопатия (DR), диабетическая болезнь почек (DKD), диабетическая периферическая невропатия (DPN) и диабетическая кардиомиопатия (DCM). Неудовлетворительный контроль гликемии в сочетании с длительным течением СД приводит к более тяжелому течению этих сопутствующих состояний и увеличивает смертность от СД.
В последние годы появились новые доказательства того, что прогрессирование СД влияет на метаболические процессы, протекающие в головном мозге, что в конечном итоге приводит к связанным с СД метаболическим нарушениям в центральной нервной системе (ЦНС). Термин «диабетическая энцефалопатия» обозначает тесную взаимосвязь между СД и дисфункцией головного мозга, особенно при старении, болезни Альцгеймера (БА) и депрессии. Многочисленные исследования выявили, что длительная гипергликемия способствует когнитивной дисфункции и увеличивает риск развития деменции.
Дисфункция головного мозга при СД
Однако конкретный механизм метаболических изменений мозга, вызванных СД, оставался неясен. Исследования показали, что СД может вызывать значительные различия в уровнях метаболитов мозга как у животных моделей, так и у людей. Таким образом, изучение уровней метаболитов в мозге на различных стадиях прогрессирования СД может помочь определить, каким образом СД механистически способствует возникновению мозговых расстройств, таких как БА и депрессия. Однако число доступных обзоров, посвященных метаболитам головного мозга у пациентов с диабетом, ограничено.
Магнитно-резонансная спектроскопия (MRS), будучи наиболее современным методом биохимического анализа, обнаруживает изменения в метаболических нейрохимических уровнях и энергетическом потенциале в различных областях мозга in vivo. Учитывая, что MRS является одновременно безопасным и неинвазивным методом, исследователи применили MRS (особенно 1H-MRS) для изучения причин многих неврологических заболеваний, таких как БА и СД. На сегодняшний день с помощью высокоточных систем МРТ/MRS на животных моделях было обнаружено более 20 метаболитов головного мозга. Эти метаболиты включают лактат (Lac), аланин (Ala), γ-аминомасляную кислоту (ГАМК), N-ацетиласпартат (NAA), N-ацетиласпартилглутамат (NAAG), глутамат (Glu), глутамин (Gln), глутатион (GSH) аспартат (Asp), фосфокреатин (PCr), креатин (Cr), фосфрилхолин (ChoP), глицерилфосфорилхолин, таурин (Tau), сцилло-инозитол, мио-инозитол (mI), глицин, аскорбат (Asc), глюкозу и фосфорилэтаноламин. Мониторинг изменений уровня каждого метаболита и соотношения метаболитов может предоставить информацию о повреждениях нейронов, дисфункциях мембранного метаболизма и дефектах нейротрансмиссии, возникающих при неврологических заболеваниях.
Изменения метаболитов головного мозга могут быть неинвазивными биомаркерами СД и осложнений, связанных с СД.
Кроме того, платформа theMRS может отражать влияние неврологических состояний на метаболические пути в определенных частях мозга.
В настоящем обзоре мы обобщили доступные данные об уровнях метаболитов в головном мозге у пациентов с СД и сопутствующими осложнениями, связанными с СД, с целью выявления неинвазивных биомаркеров метаболических изменений в мозге, вызванных диабетом, во время прогрессирования заболевания.
Кроме того, данные MRS о метаболитах головного мозга не только служат биомаркерами, но и могут пролить свет на мониторинг лечения диабета. Например, физические упражнения могут восстанавливать измененные уровни метаболитов в головном мозге и оказывать благотворное влияние на когнитивные функции у пациентов с СД. Будущие исследования должны подтвердить вышеуказанные результаты в больших популяциях и раскрыть механизмы повреждений головного мозга, вызванных СД.
Перевод на русский язык научной статьи осуществлен в соответствии с условиями открытой лицензии Creative Commons Attributions (CC BY) (Creative Commons — Attribution 4.0 International — CC BY 4.0)
