The effect of vitamin D deficiency on inflammation, apoptosis and glucose metabolism: a comparison of patients with type 2 diabetes mellitus and a control group


Cite item

Full Text

Abstract

Vitamin D is an important modulator of immune response, inflammatory reactions, and apoptosis mechanisms. Its deficiency is widespread among patients with type 2 diabetes mellitus (T2DM) and is associated with disease progression, as well as dysfunction of the endothelium, immune system, and cellular defense mechanisms. One of the key factors involved in these processes is the heat shock protein HSP-70, which possesses cytoprotective properties, along with netrin-1, which regulates inflammation and apoptosis. However, the correlation between changes in these biomarker levels and the severity of vitamin D deficiency, as well as the underlying mechanisms of these processes, remains insufficiently studied. The aim. To assess the impact of varying levels of vitamin D deficiency on inflammatory processes, apoptosis, and carbohydrate metabolism in patients with T2DM, with a focus on changes in netrin-1 and HSP-70 levels. Materials and Methods. The study included 160 participants, comprising 130 patients diagnosed with T2DM and 30 healthy individuals. All participants were further divided into groups based on their vitamin D levels. Biomarker analysis was performed using enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), and statistical data processing was conducted using nonparametric statistical methods. Results. Patients with severe vitamin D deficiency exhibited reduced levels of netrin-1 and HSP-70, indicating impaired protective mechanisms. After vitamin D correction, a positive trend was observed, accompanied by a decrease in inflammatory and apoptotic processes. Conclusions. Vitamin D deficiency is a significant factor contributing to the progression of pathological changes in T2DM. Its supplementation may have a beneficial effect on inflammatory and apoptotic processes, highlighting the need for further research in this area.

Full Text

Введение. Витамин D является важным регулятором не только минерального обмена, но и множества биологических процессов, включая иммунный ответ, воспаление и метаболизм углеводов [1]. В последние годы все больше исследований подтверждают его роль в патогенезе сахарного диабета 2 типа (СД2), связывая дефицит витамина D с нарушениями углеводного обмена, хроническим воспалением и изменением апоптотической активности клеток. Эти процессы играют ключевую роль в прогрессировании диабета и его осложнений, что делает изучение влияния витамина D на данные механизмы особенно актуальным [2].

Одним из важных медиаторов воспалительных и апоптотических процессов является нетрин-1 — молекула, обладающая мощным иммуномодулирующим эффектом. Она снижает активность провоспалительных клеток, ограничивает инфильтрацию макрофагов и тем самым способствует уменьшению воспаления. В нормальных условиях нетрин-1 поддерживает баланс между защитными и повреждающими реакциями организма, но при дефиците витамина D его уровень может снижаться, что приводит к усилению хронического воспаления, особенно в условиях инсулинорезистентности и гипергликемии, характерных для СД2 [3].

Другим значимым белком, вовлеченным в процессы воспаления и клеточной защиты, является БТШ-70. Этот стресс-индуцируемый белок выполняет важные цитопротекторные функции, предотвращая повреждение клеток в условиях оксидативного стресса, регулируя сворачивание белков и обеспечивая их стабильность [4]. Исследования показывают, что при СД2 уровень БТШ-70 может быть изменен, что отражает активацию стрессовых механизмов в клетках под воздействием хронической гипергликемии и воспалительного ответа. Дефицит витамина D также может оказывать влияние на уровень БТШ-70, что делает его перспективным биомаркером для оценки воспалительного статуса и тяжести метаболических нарушений.

Сравнение пациентов с СД2 и лиц без метаболических нарушений позволяет выявить закономерности изменений уровней нетрина-1 и БТШ-70 в условиях недостатка витамина D. Анализ этих данных может способствовать более глубокому пониманию патофизиологических механизмов, лежащих в основе воспалительных и апоптотических процессов при диабете, а также определить новые терапевтические стратегии, направленные на коррекцию дефицита витамина D и модуляцию воспаления.

Цель работы. Изучить влияние дефицита витамина D на воспалительные процессы, апоптоз и углеводный обмен путем сравнения уровней нетрина-1 и БТШ-70 у пациентов с сахарным диабетом 2 типа и в контрольной группе, а также выявить возможные патофизиологические механизмы, лежащие в основе данных изменений.

Материалы и методы исследования. В исследовании были проанализированы данные 160 человек, обратившихся за медицинской помощью в БУЗ ВО «Воронежская городская клиническая поликлиника № 18». Из них 130 пациентов имели диагноз СД2, а 30 человек составили контрольную группу. Все участники были распределены на две основные группы: контрольную, включавшую 30 человек, и основную, состоящую из 130 пациентов с сахарным диабетом 2 типа.

В дальнейшем пациенты с диабетом были разделены на четыре подгруппы в зависимости от уровня витамина D: с целевым уровнем (10 человек), недостатком (66 человек), дефицитом (42 человека) и выраженным дефицитом (12 человек). Гендерный состав во всех группах был сбалансирован.

Пациенты первой подгруппы с целевым уровнем витамина D получали только стандартную терапию сахарного диабета 2 типа. Участникам остальных подгрупп, помимо стандартного лечения, проводилась коррекция дефицита витамина D с использованием масляного раствора колекальциферола в необходимых терапевтических дозах.

В ходе исследования проводился анализ образцов сыворотки крови, включающий определение концентрации витамина D, выявление мутаций в его рецепторном гене, а также измерение уровня глюкозы, HbA1c, нетрина-1 и БТШ-70.

Статистическая обработка данных включала анализ различий между группами до начала терапии с применением критерия Манна-Уитни (p < 0,05). Динамика изменений количественных показателей оценивалась с помощью критерия Уилкоксона (p < 0,05), а сравнение групп проводилось с использованием критерия Краскела-Уоллиса (p < 0,05). Для описания данных использовались медиана (Me) и межквартильный размах [Q1; Q3]. Все участники подписали информированное согласие на участие в исследовании.

Результаты исследования. Статистический анализ показателей выявил существенные различия между группами с разными уровнями витамина D, а также показал влияние его коррекции на биомаркеры воспаления и апоптоза.

До начала терапии уровень нетрина-1 в контрольной группе был значительно выше, чем в группах с дефицитом и недостаточностью витамина D. В частности, в группе с выраженным дефицитом (подгруппа 4) медиана уровня нетрина-1 составила 5,02 [4, 27-5, 43], что существенно ниже по сравнению с контрольной группой, где этот показатель равнялся 77,85 [75, 5-79, 8] (р<0,001). В группе с дефицитом витамина D (подгруппа 3) уровень нетрина-1 также оказался значительно ниже, составив 20,03 [16, 59-22, 03] (р<0,001). Подобные различия были выявлены и в подгруппах 2 и 1, однако они были менее выражены.

Что касается БТШ-70, то уровень этого биомаркера был ниже у пациентов с дефицитом витамина D. В подгруппе 4 медиана БТШ-70 составила 0,56 [0, 48-0, 63], в то время как в контрольной группе этот показатель был значительно выше – 1,66 [1, 58-1, 75] (р<0,001). Снижение уровня БТШ-70 у пациентов с дефицитом витамина D свидетельствует о нарушении защитных и восстанавливающих механизмов клеток.

После проведения терапии наблюдались значительные изменения уровней исследуемых биомаркеров. У пациентов, получавших коррекцию дефицита витамина D, зафиксировано значительное повышение уровня нетрина-1 и БТШ-70. В частности, в подгруппе 4 уровень нетрина-1 повысился с 5,02 [4, 27-5, 43] до 43,01 [41, 17-45, 33] (р<0,001), а в группе 3 – с 20,03 [16, 59-22, 03] до 57,03 [54, 77-60, 26] (р<0,001). Эти изменения свидетельствуют о восстановлении нейропротекторных и регенеративных процессов.

После лечения уровень БТШ-70 значительно увеличился во всех группах, получавших витамин D. В группе 4 показатель повысился с 0,56 [0, 48-0, 63] до 1,49 [1, 46-1, 51] (р<0,001), а в группе 3 – с 1,24 [1, 10-1, 35] до 1,46 [1, 41-1, 51] (р<0,001). Это подтверждает восстановление клеточной защиты и снижение стрессовой нагрузки.

Заключение. Результаты исследования показали, что дефицит витамина D оказывает значительное влияние на воспалительные процессы и клеточную защиту у пациентов с сахарным диабетом 2 типа. Снижение уровней нетрина-1 и БТШ-70 свидетельствует о нарушении нейропротекции и клеточной защиты, что способствует усилению воспаления и клеточного стресса, играющих роль в патогенезе заболевания.

Коррекция дефицита витамина D приводила к положительным изменениям: повышение уровней нетрина-1 и БТШ-70 подтверждает восстановление нейропротекции и улучшение клеточной защиты. Эти данные подчеркивают, что дефицит витамина D нарушает нормальные механизмы клеточной защиты, что может ускорять прогрессирование сахарного диабета 2 типа.

Дефицит витамина D активирует несколько патофизиологических механизмов, таких как окислительный стресс, повреждение β-клеток поджелудочной железы, нарушение инсулиновой секреции, усиление воспалительных процессов, что препятствует утилизации глюкозы. Кроме того, дефицит витамина D нарушает баланс клеточного стресса и апоптоза, ослабляя защиту клеток через снижение уровня БТШ-70.

Таким образом, дефицит витамина D способствует развитию и прогрессированию сахарного диабета 2 типа, активируя окислительный стресс, воспаление и дисфункцию клеточной защиты. Коррекция дефицита витамина D может восстановить нормальные клеточные механизмы и улучшить состояние пациентов.

×

About the authors

Valeria Alexandrovna Dugusheva

Voronezh State Medical University named after N. N. Burdenko

Email: semikolenovaval@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7342-2218

Assistant, Department of Clinical Laboratory Diagnostics

Russian Federation, 394036, Russia, Voronezh, 10 Studencheskaya St.

Viktoria Evgenievna Shchegoleva

Voronezh State Medical University named after N. N. Burdenko

Author for correspondence.
Email: vikaut0vaz@list.ru
ORCID iD: 0009-0008-3336-5758

Student

Russian Federation, 394036, Russia, Voronezh, 10 Studencheskaya St.

Yulia Alexandrovna Kotova

Voronezh State Medical University named after N. N. Burdenko

Email: kotova_u@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0003-0236-2411

MD, PhD, Associate Professor, Head of the Department of Clinical Laboratory Diagnostics

Russian Federation, 394036, Russia, Voronezh, 10 Studencheskaya St.

References

  1. Степанова, А.П. Роль дефицита витамина D в развитии сахарного диабета 2 типа и диабетической нейропатии / А.П. Степанова, Т.Л. Каронова, А.А. Быстрова, В.Б. Бреговский // Сахарный диабет. – 2018. – №4–21. – С. 301-306. doi: 10.14341/DM9583.
  2. Булгакова, С.В. Дефицит витамина D у больных сахарным диабетом 2 типа пожилого возраста / С.В. Булгакова, С.А. Башинская, Н.О. Захарова // Клиническая геронтология. – 2021. – №27 – С. 50-55.
  3. Nekrasova, E.V. The regulation between netrin-1 and apolipoprotein A-I on the transcriptional level / E.V. Nekrasova, K.V. Danko, D.O. Kuzmina, S.V. Orlov // VI Международная конференция молодых ученых: биофизиков, биотехнологов, молекулярных биологов и вирусологов. – 2019. – C. 572-573.
  4. Кузнецов, Д.С. Оценка роли белка теплового шока 70 у пациентов с острым инфарктом миокарда и сахарным диабетом 2 типа / Д.С. Кузнецов, Ю.А. Котова, С.Н. Лагутина // Научно-медицинский вестник Центрального Черноземья. – 2024. – №2–96. – С. 48-50.

Supplementary files

There are no supplementary files to display.

This website uses cookies

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

About Cookies