Динамика гормонально-метаболических факторов, маркеров «метаболической памяти» и фенотипических особенностей зрелых и прогениторных клеток жировой ткани на фоне постбариатрической ремиссии сахарного диабета 2 типа

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-15-00365

НазваниеДинамика гормонально-метаболических факторов, маркеров «метаболической памяти» и фенотипических особенностей зрелых и прогениторных клеток жировой ткани на фоне постбариатрической ремиссии сахарного диабета 2 типа

Руководитель Шестакова Марина Владимировна, Доктор медицинских наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр эндокринологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации , г Москва

Конкурс №68 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-207 - Эндокринология и обмен веществ

Ключевые слова сахарный диабет, ожирение, метаболическая память, мезенхимальные стромальные клетки жировой ткани, конечные продукты гликирования, рецептор конечных продуктов гликирования, бариатрическая хирургия, термогенез, прогениторные клетки, белая жировая ткань, бежевая жировая ткань

Код ГРНТИ76.29.37

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Ожирение по своей распространенности занимает одно из ведущих мест в структуре заболеваемости и выступает одной из основных причин смертности во всем мире. Выраженному ожирению часто сопутствует целый спектр различных патологических состояний, среди которых инсулинорезистентность, латентное системное воспаление, оксидативный стресс, что способствует развитию сахарного диабета 2 типа (СД2) и других хронических заболеваний. Хотя существует множество терапевтических возможностей в виде соблюдения диеты с расширением физической активности, медикаментозного лечения и проведения бариатрических операций, приводящих к снижению массы тела и нормогликемии, во многих случаях не удаётся достичь полного регресса уже существующих метаболических изменений, вызванных ожирением и СД2. Данный феномен может быть обусловлен эффектом «метаболической памяти», когда отрицательные воздействия СД2 и ожирения длительно сохраняются даже после нормализации веса и углеводного обмена. В условиях ожирения, особенно, сцепленного с СД2, увеличивается образование конечных продуктов гликирования (AGE). Активация рецептора конечных продуктов гликирования (RAGE) инициирует воспалительный сигнальный каскад, который приводит к транскрипции воспалительных цитокинов, чему придается значимая роль в развитии ожирения и его сопутствующих заболеваний. Таким образом, ослабление передачи сигналов RAGE может рассматриваться как перспективный подход к лечению ожирения и СД2. Фундаментальная часть проекта направлена на изучение влияния метаболических факторов на судьбу и память мезенхимных стромальных клеток жировой ткани (МСК ЖТ). В настоящее время одним из наиболее эффективных подходов к коррекции СД2, инсулинорезистентности и ожирения является бариатрическая хирургия. К важнейшим последствиям бариатрической операции для пациента стоит отнести повышение инсулиновой чувствительности, усиление секреции инкретиновых гормонов, а также снижение веса и возможность ремиссии СД2. Ранее было продемонстрировано, что фракция МСК ЖТ, которая содержит прогениторные клетки жировой ткани и обладает иммуномодулирующими свойствами, значительно изменяет свои свойства при переходе от ожирения к СД2: нарушается их пролиферативный потенциал, усиливается активность воспалительных каскадов, изменяется их дифференцировочный потенциал и т.д. В текущем проекте будет проведена оценка возможности обратить патологические нарушения в составе МСК ЖТ пациентов с ожирением и наличием/отсутствием СД2 с помощью бариатрической операции. Предыдущие работы показывают существенные нарушения свойств МСК ЖТ в части образования новых термогенных адипоцитов при переходе от ожирения к СД2, а новые подходы к коррекции СД2 все больше основываются на использовании процесса термогенной дифференцировки. Данный проект направлен на изучение МСК ЖТ от пациентов с ожирением и наличием/отсутствием СД2 в отношении вариабельности содержания различных прогениторных клеток, коммитированных к дифференцировке в термогенном направлении. В ходе выполнения проекта будет оценена связь между количеством и свойствами предшественников термогенных адипоцитов в составе жировой ткани пациентов с ожирением и развитием СД2. Результаты проекта будут способствовать пониманию фундаментальных механизмов клеточной памяти и обратимости данных процессов, а также разработке новых подходов к коррекции инсулинорезистентности и СД2.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Шестакова М.В., Шестакова Е.А., Скляник И.А., Стафеев Ю.С. Ожирение и сахарный диабет – всегда ли вместе? журнал "Терапевтический архив", Журнал "Терапевтический архив"; том 94 (2022), №10, страницы: 1131–1135. DOI: 10.26442/00403660.2022.10.201880 (год публикации - 2022)
10.26442/00403660.2022.10.201880

2. Скляник И.А., Дубинный М.А., Шестакова М.В. НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИКИ МЕТАБОЛИЗМА ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА Сборник тезисов конференции по лечению и диагностике сахарного диабета «Фундаментальная и клиническая диабетология в 21 веке: от теории к практике», 07-08 сентября 2022 года – М.: 2022., cтр. 110 (год публикации - 2022)
10.14341/Conf7-8.09.22-110

3. Шестакова Е.А., Скляник И.А., Паневина А.С., Малышева Н.М. РАЗНОНАПРАВЛЕННАЯ ДИНАМИКА СЕКРЕЦИИ ОСНОВНЫХ ИНКРЕТИНОВЫХ ГОРМОНОВ (ГЛЮКАГОНОПОДОБНОГО ПЕПТИДА 1 ТИПА И ГЛЮКОЗОЗАВИСИМОГО ИНСУЛИНОТРОПНОГО ПОЛИПЕПТИДА) У ЛИЦ С ОЖИРЕНИЕМ НА ФОНЕ СНИЖЕНИЯ МАССЫ ТЕЛА Сборник тезисов конференции по лечению и диагностике сахарного диабета «Фундаментальная и клиническая диабетология в 21 веке: от теории к практике», 07-08 сентября 2022 года – М.: 2022., стр. 127 (год публикации - 2022)
10.14341/Conf7-8.09.22-127

Публикации

1. Cтафеев Ю.С., Мичурина С.С., Агарёва М.Ю., Зубкова Е.C., Скляник И.А., Шестакова Е.А., Гаврилова А.О., Cинеокая М.С., Ратнер Е.И., Меньшиков М.Ю., Парфёнова Е.В., Шестакова М.В. Visceral mesenchymal stem cells from type 2 diabetes donors activate triglycerides synthesis in healthy adipocytes via metabolites exchange and cytokines secretion International Journal of Obesity, volume 47, pages732–742 (2023) (год публикации - 2023)
10.1038/s41366-023-01317-1

2. Шестакова Е.А., Скляник И.А., Паневина А.С., Юрасов А.В., Яшков Ю.И., Синеокая М.С., Гаврилова А.О., Евдошенко В.В., Феденко В.В., Н.С. Бордан Н.С., Шестакова М.В. М-индекс как предиктор нормализации углеводного обмена в раннем послеоперационном периоде у пациентов с сахарным диабетом 2 типа после бариатрической хирургии Журнал "Сахарный диабет", Том 26, № 5 (2023) (год публикации - 2023)
10.14341/DM13045

3. Агарёва М .Ю., Стафеев Ю .С., Мичурина С .С., Болдырева М .А., Шестакова Е.А., Гаврилова А .О., Синеокая М.С., Меньшиков М.Ю., Парфенова Е .В., Шестакова М.В. БАРИАТРИЧЕСКАЯ ОПЕРАЦИЯ СПОСОБСТВУЕТ УВЕЛИЧЕНИЮ ПРОЛИФЕРАЦИИ МЕЗЕНХИМАЛЬНЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК ПОДКОЖНОЙ ЖИРОВОЙ ТКАНИ ПАЦИЕНТОВ С САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ 2 ТИПА Сборник тезисов III Конференции по лечению и диагностике сахарного диабета. ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ И КЛИНИЧЕСКАЯ ДИАБЕТОЛОГИЯ В 21 ВЕКЕ: ОТ ТЕОРИИ К ПРАКТИКЕ Москва, 25–26 мая 2023 года, Страницы: 8 (год публикации - 2023)
10.14341/DIAConfIII25-26.05.23-8

4. Томилова А.О., Шестакова Е.А., Самсонова М.Д., Шестакова М.В. Конечные продукты гликирования как один из «пусковых» факторов развития сахарного диабета 2 типа у лиц с ожирением журнал "Ожирение и метаболизм", Т. 21. – N 3. – С. 302-308 (год публикации - 2024)
10.14341/omet13059

5. Агарёва М.Ю., Стафеев Ю.С., Мичурина С.С., Зубкова Е.С, Шестакова Е.А., Гаврилова А.О., Синеокая М.С., Ратнер Е.И., Меньшиков М.Ю., Парфенова Е.В., Шестакова М.В. ИНЪЕКЦИИ СЕМАГЛУТИДА АКТИВИРУЮТ АДИПОГЕННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ МЕЗЕНХИМАЛЬНЫХ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК ПАЦИЕНТОВ С СД2Т Журнал "Гены и клетки", Том XVIII ,стр 54-55 (год публикации - 2023)

6. Гаврилова А.О., Шестакова Е.А., Шестакова М.В., Cинеокая М.C., Вознесенская А.А., Cамсонова М.Д. СРАВНЕНИЕ САХАРОСНИЖАЮЩЕГО ЭФФЕКТА И ВЛИЯНИЯ НА МАССУ ТЕЛА СЕМАГЛУТИДА 1,0 МГ И ЛИРАГЛУТИДА 3,0 МГ У ПАЦИЕНТОВ С ОЖИРЕНИЕМ И САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ 2 ТИПА III Конференция по лечению и диагностике сахарного диабета «Фундаментальная и клиническая диабетология в 21 веке: от теории к практике» сборник тезисов, c 30 (год публикации - 2023)
10.14341/DIAConfIII25-26.05.23-30

7. Агарёва М.Ю., Стафеев Ю.С., Мичурина С.С., Болдырева М.А., Шестакова Е.А., Гаврилова А.О., Синеокая М.С., Меньшиков М.Ю., Парфёнова Е.В., Шестакова М.В. Бариатрическая операция способствует снижению адипогенного потенциала мезенхимальных стволовых клеток пациентов с СД2Т и поддержанию липолитического фенотипа белых и бежевых адипоцитов STEMCELLBIO-2023. ТРАНСЛЯЦИОННАЯ МЕДИЦИНА – СПЕКТР ВОЗМОЖНОСТЕЙ. Сборник материалов конференции и Школы-конференции «Коллекции культур клеток человека и животных: современные вызовы и сетевые решения», сборник тезисов конференции, стр.73 (год публикации - 2023)

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В 2024 году закончен набор клинического материала (пациенты с ожирением и СД2 (группа БО и МТ) и без СД2 (группа БО)). Нами получено, что БО приводит к изменению композиционного состава тела со снижением веса, ИМТ, общего содержания мышц и жира в организме на всем периоде наблюдения у пациентов как с СД2, так и без СД2 (таблица 1,9). БО в обеих группах наблюдения приводит к снижению уровня гликированного гемоглобина, инсулинорезистентности и к коррекции гиперинсулинемии (таблица 3, 4, 11, 12), однако не снижает уровень одного из ключевых маркеров «метаболической памяти» - AGEs (advanced glycation end products, конечные продукты гликирования) в сыворотке крови и коже (оценка в коже методом аутофлуоресценции с помощью прибора AGE-reader) (таблица 7,14). Итоговый cтатистический анализ, направленный на определение различий в уровнях инсулинорезистентности, активности поджелудочной железы, маркеров метаболической памяти, композиционном составе тела, представлен в итоговом трехгодовом отчете по данному проекту. В ходе выполнения работ отчетного периода были полностью получены и охарактеризованы 10 клеточных линий пациентов до и после бариатрической операции. Анализ клинических данных продемонстрировал существенное снижение ИМТ, а также уровня глюкозы крови натощак, что сопровождалось снижением количества общего и висцерального жира у пациентов с СД2 после бариатрической операции. Наблюдалось снижение в два раза таких параметров, как HOMA-IR, концентрации С-пептида и иммунореактивного инсулина. Пролиферативная активность МСК ЖТ пациентов с СД2 после бариатрической операции увеличивается, что было детектировано с помощью MTT теста - количество жизнеспособных клеток возрастало после БО, и с помощью иммуноцитохимического окрашивания - стимулированная FBS экспрессия PCNA возрастает в МСК ЖТ после бариатрической операции. Анализ белой адипогенной дифференцировки МСК ЖТ пациентов с СД2 спустя 6 месяцев после БО продемонстрировал подавление белого адипогенеза, при этом морфология липидных капель характеризовалась увеличением числа мелких липидных капель, что свидетельствует о липолитическом фенотипе дифференцированных клеток. В результате анализа бежевого адипогенеза не было обнаружено изменения в количестве бежевых адипоцитов после БО, однако морфология клеток так же характеризовалась увеличением числа мелких липидных капель. Мы продемонстрировали, что полученные из МСК ЖТ белые адипоциты после БО показали 1,5-кратное увеличение термогенной активности и подавление включения [3H]-2-дезоксиглюкозы, как в базальном состоянии, так и в ответ на инсулин. Липогенез de novo, включая синтез глицерол-3-фосфата и жирных кислот, значительно снизился в белых адипоцитах после бариатрической операции. При этом экспрессия UCP1 не определялась в белых адипоцитах, как до, так и после бариатрической операции. Однако мы подтвердили, что бариатрическая хирургия не повлияла на экспрессию TOMM20 и субъединицы альфа F1 АТФ-синтазы. Бариатрическая хирургия стимулирует термогенез и подавляет липогенез в бежевых адипоцитах, полученных из МСК ЖТ. Липогенез de novo также был снижен после бариатрической операции, о чем свидетельствует более низкие уровни включения [14C] из глюкозы в глицерин и жирные кислоты, полученные из ТАГ. При этом в бежевых адипоцитах бариатрическая операция стимулировала экспрессию UCP1 и ингибировала экспрессию субъединицы альфа АТФ-синтазы F1, тогда как TOMM20 оставался неизменным. Таким образом, наше исследование показало, что бариатрическая операция влияет на метаболический фенотип недавно дифференцированных адипоцитов. БО способствует термогенезу и снижает синтез липидов в белых адипоцитах, при этом активирует термогенез в бежевых адипоцитах путем разобщения митохондриальной мембраны и снижения эффективности синтеза АТФ, что может служить потенциальными механизмами для благотворного влияния бариатрической хирургии на системный метаболизм. В результате работ 2024 года была выполнена метаболическая характеристика: была выполнена оценка термогенной активности и запасающей функций адипоцитов, полученных из специфических популяций CD140a- и CD140b high МСК ЖТ пациентов с наличием/отсутствием СД2, а также была проведена оценка их инсулиновой чувствительности. Оценка термогенной активности с помощью термочувствительного красителя ERthermAC продемонстрировала увеличение термогенеза в популяции клеток CD140a- МСК ЖТ у пациентов без СД2, по сравнению с пациентами с СД2, что также частично согласуется с количественным определением белка термогенной активности UCP1, экспрессия которого была повышена в популяции клеток CD140a- МСК ЖТ по сравнению с популяцией CD140b high вне зависимости от наличия СД2. Запасающая функция адипоцитов, полученных из популяции CD140b high, находится на более высоком уровне, по сравнению с адипоцитами из популяции CD140a-: уровень экспрессии белка V комплекса дыхательной цепи и FABP4 выше в адипоцитах, полученных из CD140b high популяции МСК ЖТ, в то время как экспрессия UCP1 в данной популяции намного ниже, чем в CD140a-, что свидетельствует о запасающем фенотипе данных адипоцитов. Данные по инсулиновой чувствительности показали увеличение потребления глюкозы в популяции CD140b high МСК ЖТ от пациентов с отсутствием СД2 в ответ на инсулиновый стимул, однако иных статистически значимых различий в данных популяциях МСК ЖТ нет. Таким образом, популяция клеток CD140a- МСК ЖТ пациентов демонстрирует склонность к бежевому фенотипу адипоцитов, а популяция CD140b high МСК ЖТ характеризуется высоким запасающим потенциалом адипоцитов

Публикации

1. Вознесенская А.А., Шестакова Е.А., Cинеокая М.C., Стафеев Ю.С., Ершова Е.В., Яшков Ю.И., Рогова Л.А., Гурдуза Д.М., Игнатов Н.А., Данилов Е.В., Шестакова М. В. ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ УРОВЕНЬ ГЛИКИРОВАННОГО ГЕМОГЛОБИНА, В ОТДАЛЕННОМ ПЕРИОДЕ ПОСЛЕ БАРИАТРИЧЕСКОГО ВМЕШАТЕЛЬСТВА Страницы: 167-168, ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЭНДОКРИНОЛОГИИ (ИТЭ 2024) Сборник тезисов V (XXX) Национального конгресса эндокринологов с международным участием. Москва, 2024 Издательство: Общество с ограниченной ответственностью "Типография "Печатных Дел Мастер" (год публикации - 2024)
10.14341/Cong21-24.05.24-167-168

2. Вознесенская А.А., Томилова А.О., Самсонова М.Д., Шестакова Е.А., Cинеокая М.C., Стафеев Ю.С., Ершова Е.В., Шестакова М.В. Клинический портрет бариатрического пациента - всегда ли он одинаков? Научно-практический журнал "Эндокринология: новости, мнения, обучение"., Т. 13, № 3. C. 61-69. (год публикации - 2024)
10.33029/2304-9529-2024-13-3-61-69

3. Шестакова Е.А., Томилова А.О., Вознесенская А.А., Яшков Ю.И., Шестакова М.В. Излечим ли сахарный диабет 2-го типа в XXI веке? Монография: "Сахарный диабет: "история болезни" сквозь призму научных открытий: в 2 томах/И.И. Дедов, М.В. Шестакова [и др.]. - Москва : ООО "Медицинское информационное агенство", 2025 - Т2 - 272 С.", Глава 16 "Излечим ли сахарный диабет 2-го типа в XXI веке" с.19-32. (год публикации - 2025)

4. Cтафеев Ю.С., Агарёва М.Ю., Мичурина С.С., Томилова А.О., Шестакова Е.А., Зубкова Е.C., Cинеокая М.С., Ратнер Е.И., Меньшиков М.Ю., Парфёнова Е.В., Шестакова М.В. Semaglutide 6-months therapy of type 2 diabetes mellitus restores adipose progenitors potential to develop metabolically active adipocytes European Journal of Pharmacology, том 970 (год публикации - 2024)
10.1016/j.ejphar.2024.176476

5. Шестакова Е.А., Стафеев Ю.C., Яшков Ю.I., Юрасов А.В., Томилова А.О., Парфенова Е.В., Шестакова М.В., Дедов И.И. Comparative effect of insulin resistance reduction and 2 hormonal alterations on type 2 diabetes remission after 3 bariatric surgery Journal of Clinical Medicine, том 13 ,выпуск 22 (год публикации - 2024)
10.3390/jcm13226998

6. Шестакова Е.А. , Томилова А.О. , Самсонова М.Д. , Вознесенская А.А. , Синеокая М.С. , Стафеев Ю.С. , Шестакова М.В. Динамика секреции ГПП-1, глюкагона, а также коагониста ГПП-1/глюкагона оксинтомодулина у лиц с ожирением и сахарным диабетом 2 типа на фоне снижения массы тела Журнал "Сахарный диабет" (год публикации - 2025)