Показатели митохондриального функционирования у девочек-подростков с синдромом поликистозных яичников с учетом наличия метаболических нарушений и избыточного веса

Хащенко Е.П., Суханова Ю.А., Пятаева С.В., Володина М.А., Тарасова Н.В., Цвиркун Д.В., Уварова Е.В., Высоких М.Ю.

1ФГБУ Научный центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова Минздрава России, Москва; 2НИИ Физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ, Москва, Россия
Цель исследования. Изучить особенности митохондриального функционирования и системного воспаления у девочек пубертатного возраста с разными метаболическими фенотипами синдрома поликистозных яичников (СПКЯ) в сравнении со здоровыми девочками. Материал и методы. В исследование были включены 95 девочек с СПКЯ согласно Роттердамским критериям от 15 до 17 лет включительно. Группу контроля составили 30 здоровых девочек с регулярным менструальным циклом аналогичного возраста. Всем участницам было проведено полное клиническое и инструментальное обследование, оценка уровня С-реактивного белка (СРБ), малонового диальдегида (МДА), мембранного потенциала митохондрий мононуклеарных клеток (МНК) периферической крови и фракции МНК с высокополяризованными митохондриями. Определяли уровень глутатиона (GSH) и соотношение его окисленной формы к восстановленной (GSSG)/GSH, ферментативную активность каталазы, глутатионредуктазы и глутатионпероксидазы. Результаты. Пациентки с СПКЯ с нормальным весом в отсутствии метаболических нарушений (СПКЯ-МН/НВ) характеризовались в сравнении со здоровыми девочками более низкой концентрацией МДА, пониженной активностью глутатионредуктазы, более высоким уровнем восстановленной формы GSH и более высоким процентом МНК с высокополяризованными митохондриями (р<0,05 для всех параметров). Пациентки СПКЯ-МН/НВ в сравнении с группой с избыточным весом в отсутствии метаболических нарушений (СПКЯ-МН/ИВ) характеризовались более низким уровнем СРБ и МДА (p<0,05). Девочки с избыточным весом и метаболическими нарушениями СПКЯ+МН/ИВ в сравнении с СПКЯ-МН/НВ характеризовались более высоким уровнем СРБ, активности глутатионредуктазы и МДА (р<0,05). При сравнении девочек СПКЯ+МН/ИВ с группой СПКЯ+МН/НВ выявлено значимое повышение уровня СРБ и МДА, активности глутатионредуктазы (р<0,05). Девочки СПКЯ-МН/ИВ в сравнении с СПКЯ+МН/НВ характеризовались более высоким уровнем МДА (р<0,05). В группе СПКЯ+МН/НВ по сравнению со здоровыми девочками наблюдали снижение уровня МДА, повышение содержания восстановленной формы GSH и понижение активности глутатионредуктазы (р<0,05). Выявленные особенности подтверждены корреляционным анализом и результатами двухфакторного дисперсионного анализа. Заключение. У подростков с СПКЯ и нормальным весом реализуется адаптивный механизм снижения проявлений оксидативного стресса и системного воспаления при высоком сопряжении митохондриального дыхания и уровня антиоксидантной защиты. У подростков с СПКЯ и повышенным весом выражены проявления оксидативного стресса, опосредованные разобщением митохондрий вследствие нарушения метаболизма холестерола и глюкозы, что усиливается при присоединении нарушений углеводного обмена. У подростков с СПКЯ и повышенным весом на фоне инсулинорезистентности митохондриальная дисфункция сопряжена с активацией системного воспалительного ответа.

Ключевые слова

синдром поликистозных яичников
инсулинорезистентность
системное воспаление
митохондриальная дисфункция
глутатион
глутатионредуктаза
глутатионпероксидаза

Синдром поликистозных яичников (СПКЯ) является одной из наиболее распространенных причин нарушений репродуктивного здоровья и обычно проявляется в подростковом возрасте [1]. Для пациенток с СПКЯ характерны множественные метаболические нарушения, изменяющиеся с возрастом – от инсулинорезистентности (ИР) у подростков до дислипидемии, ожирения, в особенности висцерального, артериальной гипертензии, жирового гепатоза, сахарного диабета второго типа и риска инфаркта миокарда в более зрелом возрасте [2–4]. У пациенток с СПКЯ в подростковом периоде частота выявления метаболических нарушений достигает 33% и в 3–5 раз превышает таковую в группе здоровых девушек аналогичного возраста и индекса массы тела [5].

На сегодняшний день растет число публикаций, посвященных взаимосвязи хронического системного воспаления и митохондриальной дисфункции, а также их значению в генезе СПКЯ и его отдаленных последствий [2, 6, 7]. Установлено, что развитие СПКЯ у пациенток репродуктивного периода сопровождается нарастанием оксидативного стресса на фоне митохондриальной дисфункции и снижения антиоксидантной защиты [7–9]. Показано, что в сравнении со здоровыми женщинами репродуктивного возраста наличие СПКЯ ассоциировано с повышенным содержанием в крови концентрации лимфоцитов и моноцитов, С-реактивного белка, провоспалительных цитокинов, продуктов перекисного окисления липидов и карбонилирования белков [10, 11].

Известно, что активация системного воспалительного ответа сопряжена с повышением продукции активных форм кислорода (АФК), что потенцирует митохондриальную дисфункцию, играющую ключевую роль в нарастании окислительного стресса и прогрессировании воспалительных реакций. В ответ на избыточную продукцию АФК происходит компенсаторное увеличение глютатиона (GSH) и закономерное повышение активности антиоксидантных ферментов – глутатионредуктазы, глутатионпероксидазы, супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы [12]. У пациенток репродуктивного возраста с СПКЯ в сравнении со здоровыми женщинами выявлены более низкие концентрации восстановленного GSH и гаптоглобина в периферической крови, повышение активности глутатионпероксидазы, СОД и каталазы, в том числе при нормальном индексе массе тела [6–8].

Описанные закономерности определены для взрослой популяции пациенток СПКЯ, имеющей достаточно длительную историю заболевания и наличие метаболических осложнений, тогда как манифестация заболевания приходится на пубертатный период. В связи с этим гипотетически возможно отсутствие или менее выраженный системный воспалительный ответ и митохондриальная дисфункция у девочек-подростков с клиническими проявлениями СПКЯ. Подтверждение гипотезы может лечь в основу разработки профилактических мероприятий и терапии для предотвращения прогрессирования заболевания и его осложнений.

Цель исследования: изучение особенностей митохондриального функционирования у девочек пубертатного возраста с разными метаболическими фенотипами СПКЯ.

Материал и методы исследования

В исследование были включены 95 девочек в возрасте от 15 до 17 лет включительно, имеющих как минимум два из трех Роттердамских критериев СПКЯ. Кроме того, критериями включения были: указание на менархе не менее 2 лет назад; отсутствие иных эндокринных болезней; отсутствие приема лекарств в течение 3 месяцев и более до начала исследования; информированное согласие пациентки и ее законного представителя на включение в исследование. Критериями исключения служили: опухоли органов малого таза; обострение хронических и острых соматических и/или инфекционных заболеваний; психические заболевания; генетические синдромы и пороки развития. Группу контроля составили 30 сверстниц, отнесенных к первой группе здоровья, с регулярными менструациями без гинекологической и эндокринной патологии.

Всем участницам исследования было проведено общеклиническое обследование, включавшее подробный сбор анамнеза, изучение жалоб, измерение антропометрических показателей (рост, индекс массы тела (ИМТ), соотношение объема талии (ОТ) к объему бедер (ОБ)), оценку выраженности избыточного оволосения.

Всем участницам исследования определяли концентрацию в венозной крови общего белка, мочевой кислоты, креатинина, прямого и общего билирубина, глюкозы, Ca2+, Fe2+/3+ и высокочувствительного С-реактивного белка (СРБ). Оценку липидного состава крови проводили по показателям общего холестерина, триглицеридов (ТГ), липопротеинов низкой (ЛПНП) и высокой (ЛПВП) плотности, коэффициенту атерогенности (КА). Исследования проводили фотометрическим и турбидиметрическим методом на автоматических анализаторах BA-400 и A-25 с использованием реагентов Biosystems (Испания). Пероральный глюкозотолерантный тест (ПГТТ) проводили спустя 12–16 часов после последнего приема пищи. Уровень глюкозы и иммунореактивного инсулина определяли в цельной венозной крови натощак, и спустя 120 минут после приема 75 г глюкозы. Рассчитывали гомеостатический индекс НОМА-IR. Для косвенной оценки объема абдоминальной жировой ткани использовали индекс висцерального ожирения (Visceral Adiposity Index) [13] по формуле:

VAI=(ОТ÷(36.58+(1.89 × ИМТ))×(ТГ÷0.81)×(1.52 ÷ЛПВП),

где ОТ измеряется см, ИМТ – кг/м2, ТГ и ЛПВП – ммоль/л.

Всем девочкам было проведено ультразвуковое исследование органов малого таза на 3–5-й день спонтанного или индуцированного гестагенами менструального цикла и изучен расширенный гормональный профиль крови.

Анализ трансмембранного потенциала митохондрий проводили в мононуклеарных клетках периферической крови (МНК), выделенных из периферической венозной крови. МНК окрашивали флуоресцентным красителем JC1 (Life technologies, США) по рекомендованному производителем протоколу. Интенсивность окрашивания клеток в зеленом и красном канале оценивали на проточном цитофлюориметре BD FACSCaliburÔ (BD Biosciences, США). Измеряли долю МНК с высокополяризованными митохондриями, а также рассчитывали интегральный показатель энергопреобразующей функции по разности трансмембранных электрических потенциалов высокополяризованных митохондрий:

ΔΨ=(М красный1 ÷ М зеленый1) − (М красный2 ÷ М зеленый2)

где М красный1 и М зеленый1 – медианы интенсивности свечения на длинах волн 590 и 529 нм в интактной пробе, а М красный2 и М зеленый2 – в пробе после добавления разобщителя дыхания митохондрий − карбонилцианид-4-(трифторметил)-фенилгидразона в конечной концентрации 7 µМ (Sigma, США).

Концентрацию малонового диальдегида (МДА) как маркера перекисного окисления липидов определяли с использованием модифицированного метода Женча [14], основанного на реакции МДА с 2-тиобарбитуровой кислотой в результате которой образуется окрашенный комплекс с максимумом поглощения при длине волны в 535 нм.

Для оценки состояния антиоксидантной системы измеряли содержание общего глутатиона (tGSH) и соотношение концентраций его восстановленной и окисленной форм (GSH/GSSG) в образцах крови пациенток. Измерение проводили на спектрофотометре Agilent Cary 300 (Великобритания) по методике, описанной D. Giustarini и соавт. [15]. Активность антиоксидантных ферментов глутатионредуктазы и глутатионпероксидазы определяли по результатам оценки сопряженной работы ферментов в присутствии НАДФН. Измеряли оптическое поглощение НАДФН при длине волны 340 нм на спектрофотометре Agilent Cary 300. Ферментативную активность каталазы в плазме крови определяли методом полярографии высокого разрешения с помощью электрода Кларка по модифицированному методу Рота и Дженсена на оксиграфе (Hansatech, UK).

Статистическую обработку данных проводили в программах MS Excel и Statistica 8. Сравнение переменных, имеющих нормальное распределение, проводили методами дисперсионного анализа ANOVA. Сравнение множества групп попарно проводили пост-хок методом апостериорных множественных сравнений с подсчетом наименьшей значимой разницы Фишера (Least Significant Difference test, LSD). Показатели, для которых распределение значений в исследуемой выборке не соответствовало нормальному, сравнивали с использованием критерия Краскела–Уоллиса (Kruskal–Wallis rank tests). В последующем оценивали межгрупповые различия пост-хок тестом по критерию Данна или Сьегля–Кастеллана. Корреляции оценивали с использованием коэффициента ранговой корреляции Спирмена.

Результаты исследования

По результатам обследования было обнаружено, что 58 из 95 (61,1%) девочек с СПКЯ не имели отклонений ПГТТ и индекса НОМА-IR, тогда как у 37 (38,9%) подростков обнаружено нарушение толерантности к глюкозе и/или ИР (HOMA-IR≥3,46 у.е.). Первые были условно выделены в подгруппу без метаболических нарушений (МН−), вторые – составили подгруппу с метаболическими нарушениями (МН+). Притом, 15 из 37 (40,5%) девочек с МН+ были отнесены к подгруппе по сочетанию результатов ПГТТ и НОМА-IR, 14 (37,8%) – только по данным ПГТТ и 8 (21,6%) девочек только по данным НОМА-IR. Анализ ИМТ в подгруппах пациенток с СПКЯ выявил, что большинство (48 – 82,8%) девочек в группе без МН имели ИМТ в пределах возрастных нормативов (<24 кг/м2), в то время как в группе с МН+ только 13 (35,1%) девочек имели нормативные показатели ИМТ. В контрольной группе все 30 девочек не имели МН и были с нормативными для подростков показателями ИМТ и НОМА-IR.

Для независимого анализа влияния нарушений углеводного обмена и избыточной массы тела всех пациенток разделили на группы в зависимости от значения ИМТ. В результате такого разделения были сформированы 5 групп девочек. В первую группу включены 48 девочек с СПКЯ без МН с нормальным весом (СПКЯ и МН−/НВ), во вторую – 10 подростков с СПКЯ без МН с избыточным весом (СПКЯ и МН−/ИВ), третью – 13 пациенток с СПКЯ с МН и нормальным весом (СПКЯ и МН+/НВ), четвертую – 24 девочки с СПКЯ и МН и избыточным весом (СПКЯ и МН+/ИВ). Пятую группу составили 30 девочек контрольной группы (контроль и МН−/НВ).

Биохимический анализ крови позволил выявить значимые отличия пациенток из группы с СПКЯ и МН–/НВ от сверстниц контрольной группы, что выразилось более высоким содержанием общего белка (73,2±5,3 против 70,6±4,6, p=0,0431) и прямого билирубина (4,5±2,0 против 3,1±1,0, p=0,0251). В то же время девочки с СПКЯ и МН+/НВ значимо отличалась от пациенток СПКЯ и МН−/НВ только более высоким содержанием железа (23,8±8,0 против 16,6±6,8, p=0,0423), а от девочек контрольной группы – более высоким содержанием общего и прямого билирубина (19,0±5,5 против 11,1±4,2, p=0,0076 и 5,1±3,6 против 3,1±1,0, p=0,0155 соответственно) и железа (23,8±8,0 против 16,6±6,8, p=0,0343).

Анализ липидного профиля крови пациенток группы СПКЯ и МН–/НВ не выявил отличий от девочек контрольной группы по изученным показателям (табл. 1). Группа с СПКЯ и МН+/НВ отличалась от группы СПКЯ и МН−/НВ более высоким содержанием ТГ (p=0,0056) и значением КА (p=0,0262) и более низким уровнем ЛПВП (p=0,0391). Притом, значимое отличие от контрольной группы наблюдали только для показателя КА, который был повышен в группе девушек с СПКЯ и МН+/НВ (p=0,0206).

Пациентки с СПКЯ и МН+/ИВ в сравнении с девочками контрольной группы характеризовались, что было ожидаемо, не только значимо более высокими значениями НОМА-IR (р=0,0026) и глюкозы натощак (р=0,0021), но также более высоким уровнем ТГ (р=0,0237) и КА (р=0,0010) при более низком содержании ЛПВП (р=0,0459) и повышенным риском сердечно-сосудистой патологии по индексу VAI (р=0,0105). Как следует из данных табл. 1, пациентки с СПКЯ и МН+/ИВ имели аналогичные отличия и от группы с СПКЯ и МН−/НВ (табл. 1).

Из литературных данных известно, что у женщин с СПКЯ в репродуктивном возрасте наблюдают нарушения липидного состава крови и более высокие значения НОМА-IR не только при избыточном, но и при нормальном весе [1, 2]. Полученные данные исследуемой выборки свидетельствуют об отсутствии значимого влияния только избыточного веса на изученные показатели липидного спектра крови у девушек с СПКЯ, если развитие заболевания не ассоциировано с отклонениями углеводного обмена и инсулинорезистентностью. Напротив, сочетание избыточного веса и метаболических нарушений уже в подростковом периоде обусловливает появление достаточно выраженной дислипидемии и повышение атерогенности, а также увеличение сердечно-сосудистого риска.

При анализе маркера системного воспаления, СРБ, в группах с СПКЯ и избыточной массой тела обнаружено более высокое его содержание в плазме крови по сравнению с группами с нормативными показателями ИМТ, как на фоне МН, так и без (р=0,0127 и р=0,0226 соответственно) (табл. 1). Притом у подростков с СПКЯ и МН+/ИВ уровень СРБ был значимо выше по сравнению с больными с МН−/НВ (р=0,0011) и девочками контрольной группы (р=0,0239). По литературным данным, в том числе мета-анализов, у взрослых пациенток с СПКЯ имеется обусловленность более высокого уровня СРБ не фактом ожирения, а наличием самого заболевания [16, 17]. В представленной нами выборке девочек подросткового возраста не было обнаружено выраженного влияния фактора СПКЯ и наличия метаболических нарушений на уровень СРБ. По результатам корреляционного (r=0,29; р<0,05) и двухфакторного анализа (р=0,0028) значимое прямое влияние было подтверждено только для избыточного веса.

При анализе показателей оксидативного стресса и антиоксидантной активности на выборке девочек-подростков также выявлены закономерности, нехарактерные для взрослых женщин (табл. 2).

Так, у пациенток группы СПКЯ и МН−/НВ наблюдали более низкую концентрацию маркера перекисного окисления липидов – МДА (р=0,0271), более высокий уровень восстановленной формы антиоксиданта GSH (р=0,0051) и его отношения к окисленной форме (р=0,0361), пониженную активность антиоксидантного фермента глутатионредуктазы (р<0,0005) по сравнению с девочками контрольной группы. Наблюдавшиеся отличия свидетельствовали о сниженном уровне окислительного стресса у девочек в группе СПКЯ и МН–/НВ. Снижение активности глутатионредуктазы может объясняться высоким содержанием восстановленной формы GSH, то есть отсутствием необходимости в ее восполнении и соответствующим ингибированием фермента по типу обратной связи. Одновременно с этим у пациенток в данной группе СПКЯ наблюдали более высокую, по сравнению с девочками контрольной группы долю МНК с высокополяризованными митохондриями (р=0,0129), что свидетельствует о высоком уровне сопряжения митохондриального дыхания.

Подростки с СПКЯ и МН+/НВ достоверно не отличались от группы с СПКЯ и МН−/НВ по измеренным показателям окислительного стресса и антиоксидантной защиты. В группе СПКЯ и МН+/НВ также наблюдали тенденцию к поддержанию уровня перекисного окисления липидов на более низком уровне по сравнению со «здоровыми» девочками. Это проявлялось в более низком уровне МДА (р=0,0174), повышенном содержании восстановленной формы GSH (р=0,0112) и низкой активностью глутатионредуктазы (р=0,0042).

При этом для групп пациенток с СПКЯ с избыточным весом была характерна активация процессов перекисного окисления липидов – уровень МДА в плазме крови был значимо выше как у девочек с СПКЯ и МН−/ИВ в сравнении со сверстницами с СПКЯ и МН+/НВ (р=0,0336), так и в группе с СПКЯ и МН+/ИВ в сравнении с МН+/НВ (р=0,0005) и в сравнении с МН−/НВ (р=0,0002). Вместе с тем у девочек с более высоким ИМТ и МН+ отмечена активация антиоксидантного фермента глутатионредуктазы (р=0,0091) для восполнения уровня восстановленного антиоксиданта и нейтрализации перекисей при нарастании оксидативного стресса.

Для анализа влияния факторов избыточного веса и наличия метаболических нарушений на измеренные показатели на фоне СПКЯ был проведен двухфакторный дисперсионный анализ. Было показано, что фактор избыточного веса оказывает независимое влияние на уровень МДА (р<0,0001), активность глутатионредуктазы (р=0,0088) и процент МНК с высокополяризованными митохондриями (р=0,0286) в плазме крови. В то же время фактор наличия метаболических нарушений не оказывал независимого влияния на изучаемые параметры. Однако было выявлено статистически значимое взаимодействие факторов избыточного веса и наличия метаболических нарушений на уровень МДА (р=0,0273) (рисунок). Таким образом, у девочек с избыточным весом присоединение метаболических нарушений сопровождалось более выраженным повышением уровня МДА, чем у аналогичной группы девочек, но без МН. Притом, девочкам с нормативными параметрами ИМТ наличие МН, напротив, обусловило более низкий уровень МДА, чем аналогичной группе с МН, что говорит о компенсаторном механизме регуляции оксидативного стресса в подростковом возрасте.

При оценке влияния фактора наличия заболевания СПКЯ на изучаемые параметры и его взаимодействие с факторами повышенного веса и МН с помощью дисперсионного факторного анализа было установлено, что фактор СПКЯ оказывал независимое отрицательное влияние на активность глутатионредуктазы (р=0,0051) и положительное влияние на содержание восстановленной формы GSH (р=0,0026). Притом, факторы наличия СПКЯ и избыточного веса оказывали разнонаправленное влияние на активность глутатионредуктазы. У больных подростков с избыточным весом активность глутатионредуктазы была несколько выше, но не достигла значений у девочек из группы контроля.

Данные о влиянии избыточного веса и МН на изучаемые показатели подтверждались также результатами корреляционного анализа. В общей группе пациенток СПКЯ были выявлены положительные корреляции между ИМТ и активностью глутатионредуктазы (r=0,46; р<0,05, здесь и далее коэффициент ранговой корреляции Спирмена), а также между ИМТ и уровнем МДА (r=0,34; р<0,05). Положительную корреляцию между уровнем МДА и весом (r=0,41; р<0,05) наблюдали в том числе отдельно в группе с СПКЯ и МН−/НВ.

Также найдены отрицательные корреляции между параметрами ИМТ и отношением ОТ/ОБ, являющимся косвенным показателем висцерального ожирения, с уровнем восстановленного GSH (r=-0,30 и r=-0,35; р<0,05) у пациенток с СПКЯ. Следует подчеркнуть, что описанные выше зависимости не были характерны для контрольной группы девочек с нормативными показателями ИМТ, что говорит о реализации других механизмов поддержания гомеостаза в данной группе, отсутствии патологической активации оксидативного стресса и значимого сдвига антиоксидантной активности при повышении ИМТ.

Нарастание уровня оксидативного стресса и снижение емкости защитных антиоксидантных систем происходит не только при увеличении массы тела и нарастании степени висцерального ожирения, но и при присоединении нарушений углеводного обмена. Так, в общей группе пациенток с СПКЯ при повышении уровня инсулина на фоне ПГТТ отмечено увеличение уровня МДА (r=0,47; р<0,05). Выявлено, что дислипидемия у пациенток с СПКЯ в подростковом возрасте при более высоких концентрациях триглицеридов и коэффициента атерогенности ассоциирована со сниженной активностью защитного фермента, катализирующего восстановление перекисей – глутатионпероксидазы (r=-0,27 и -0,34; р<0,05 соответственно). Напротив, в группе контроля выявлена значимая обратная корреляция индекса НОМА-IR и уровня МДА (r=-0,27 и -0,34; р<0,05), то есть при повышении индекса ИР в норме срабатывает компенсаторный защитный механизм снижения интенсивности процессов перекисного окисления липидов и контроля развития оксидативного стресса.

Таким образом, в подростковом возрасте для пациенток с СПКЯ при нормативных значениях ИМТ характерно подавление уровня окислительного стресса и выраженное снижение перекисного окисления липидов за счет более высокого уровня антиоксидантной защиты по сравнению со здоровыми девочками. В то же время избыточный вес и нарушение углеводного обмена, в особенности их сочетание, потенцируют значимую активацию процессов перекисного окисления липидов и оксидативного стресса, при истощении уровня восстановленной формы антиоксиданта GSH и компенсаторном повышении активности антиоксидантных защитных ферментов.

Также выявлена положительная зависимость между повышенным весом и выраженностью системного воспаления, проявляющегося более высокими значениями СРБ в периферической крови (r=0,29; р<0,05) у пациенток с СПКЯ в целом. Важно отметить, что повышенный уровень СРБ у подростков с СПКЯ ассоциирован с накоплением МДА (r=0,45; р<0,05) при симультанной активации антиоксидантного фермента, направленного на нейтрализацию перекисей, каталазы (r=0,31; р<0,05) и снижения содержания восстановленной формы GSH с одновременным повышением концентрации его окисленной формы (r=-0,28; р<0,05). В группе здоровых девочек на момент исследования подобных корреляций обнаружено не было.

Таким образом, для пациенток с СПКЯ в подростковом возрасте характерна ассоциация процессов системного воспаления и оксидативного стресса на фоне митохондриальной дисфункции по типу положительной обратной связи, выраженная при отягощении течения СПКЯ избыточным весом и/или метаболическими нарушениями.

Обсуждение

На основании проведенного исследования можно заключить, что наблюдаемые изменения митохондриального функционирования при СПКЯ в подростковом возрасте имеют разные патогенетические механизмы у пациенток с нормальным и повышенным весом на фоне или в отсутствие МН. Полученные данные позволяют предположить, что у пациенток с СПКЯ с нормативными показателями ИМТ, но без МН срабатывает адаптивный компенсаторный механизм контроля и поддержания на низком уровне процессов перекисного окисления липидов и системного воспалительного ответа. Возможным механизмом реализации данной защитной модели на фоне нормального веса может быть исчерпание пула молекул НАДФ-Н в циклах синтеза и распада гема. Косвенным подтверждением участия билирубин-биливердинового цикла как защитного антиоксидантного механизма у пациенток с СПКЯ служат данные биохимического профиля крови. Выявлено, что концентрация билирубина в крови пациенток с СПКЯ на фоне нормативного ИМТ была значимо выше по сравнению со здоровыми девочками.

С другой стороны, митохондриальный контроль окислительного стресса и переключение стратегии клетки на исчерпание пула восстановленных молекул НАДФН в циклах синтеза и деградации гема обусловливает ограничение использования данного энергетического субстрата ферментом НАДФН-оксидазой иммунных клеток. Реализация данного защитного антиоксидантного механизма может обусловливать снижение показателей системного воспалительного ответа у пациенток с СПКЯ с нормативными показателями ИМТ в подростковом возрасте, наблюдаемое в нашей работе, и повышенную склонность девочек-подростков к неспецифическим инфекционным и соматическим заболеваниям, показанную в работе отечественных авторов [18].

Как известно, физиологический уровень продуктов перекисного окисления липидов и АФК, деликатный баланс про- и антиоксидантов на системном и локальном уровне необходим для развития и функционирования всех клеточных систем [19], в том числе для индукции пролиферации клеток, роста и созревания фолликулов, а также для овуляции [20, 21]. Параллельное поддержание физиологического диапазона уровня АФК и высоко энергетических молекул аденозинтрифосфата, мембранного потенциала митохондрий и уровня неповрежденной митохондриальной ДНК необходимо для запуска и обеспечения процессов клеточной пролиферации [22]. На сегодняшний день в культурах in vitro и на моделях животных выявлено, что избыточно низкое локальное содержание АФК в яичниках при повышенной концентрации антиоксидантов оказывает негативное влияние на процесс созревания и оплодотворения фолликула [20, 21]. С другой стороны, избыточная продукция АФК, превосходящая возможности антиоксидантной защиты, является проапоптотическим фактором и индуцирует повреждение клетки [8, 19]. Наблюдаемое в нашей работе чрезмерное подавление уровня оксидативного стресса у пациенток с СПКЯ с нормативными показателями ИМТ при отсутствии МН в сравнении с девочками контрольной группы может быть одним из механизмов нарушенного фолликулогенеза и ановуляции у данной группы пациенток.

В то же время при избыточном весе МН приводят к накоплению жирных кислот при одновременном снижении утилизации глюкозы. Известно, что накопление свободных жирных кислот в тканях, кроме прямого токсического действия, обусловливает повышение уровня перекисного окисления фосфолипидов и ТГ, увеличение проницаемости митохондрий и их дисфункцию, запуск каскадов реакций, приводящих к апоптозу [23]. Кроме того, свободные жирные кислоты оказывают прямое разобщающее действие на процессы дыхания и синтеза макроэргических молекул в митохондриях, снижая тем самым потенциал на мембране митохондрий. В связи с общностью происхождения митохондрий с бактериями попадающие в циркуляцию поврежденные белки матрикса митохондрий, компоненты митохондриальных мембран, молекулы митохондриальной ДНК рассматриваются иммунными клетками как чужеродные агенты, в ответ на которые происходит активация иммунного ответа [24].

Свободные жирные кислоты способны активировать сигнальный путь провоспалительного фактора NF-κB (nuclear factor kB) и индуцировать продукцию провоспалительных цитокинов МНК и клетками белой жировой ткани у пациенток с СПКЯ в репродуктивном возрасте [25, 26]. Кроме того, при гипергликемии на фоне ИР повышенное окисление глюкозы МНК в пентозофосфатном пути также сопровождается активацией сигнального пути NF-κB и повышением уровня провоспалительных цитокинов и АФК [2]. Интересно отметить, что у женщин с СПКЯ данные механизмы развития хронического системного воспаления описаны на фоне не только избыточного, но и нормального веса в отсутствии МН [25, 26].

Таким образом, в исследуемой выборке девочек с СПКЯ не было обнаружено активации системного воспаления и оксидативного стресса при нормативных показателях ИМТ в отсутствии МН. Однако чрезмерное снижение уровня АФК и оксидативного стресса в этой группе девочек может обусловливать нарушение межклеточного взаимодействия, необходимого для роста и развития фолликула и овуляции, наблюдаемое при СПКЯ.

При отягощении течения СПКЯ у пациенток подросткового возраста избыточным весом и МН выявлено разобщение митохондриального дыхания, активация оксидативного стресса и системного воспаления, что характерно и для взрослых пациенток с СПКЯ, видимо, в связи с перенапряжением деятельности гомеостатических систем и срывом адаптации. Понимание фундаментальных механизмов развития СПКЯ в начале формирования заболевания позволит разработать терапевтические подходы для предотвращения его дальнейшего прогрессирования.

Выводы

  1. У подростков с СПКЯ и нормальным весом реализуется адаптивный механизм снижения проявлений оксидативного стресса, опосредованный активацией защитного антиоксидантного цикла метаболизма гема в высоко сопряженных митохондриях.
  2. У подростков с СПКЯ и повышенным весом на фоне угнетения метаболизма гема выражены проявления оксидативного стресса, опосредованные раз­­общением митохондрий вследствие нарушения метаболизма холестерола и глюкозы, что усиливается при присоединении нарушений углеводного обмена.
  3. У подростков с СПКЯ и повышенным весом на фоне ИР митохондриальная дисфункция сопряжена с активацией системного воспалительного ответа.

Список литературы

1. El Hayek S., Bitar L., Hamdar L.H., Mirza F.G., Daoud G. Poly cystic ovarian syndrome: an updated overview. Front. Physiol. 2016; 7: 124. Published online 2016; Apr 5. doi: 10.3389/fphys.2016.00124.

2. Rojas J., Chávez M., Olivar L., Rojas M., Morillo J., Mejías J. et al. Polycystic ovary syndrome, insulin resistance, and obesity: navigating the pathophysiologic labyrinth. Int. J. Reprod. Med. 2014; 2014: 719050. doi: 10.1155/2014/719050.

3. Sousa S.M., Norman R.J. Metabolic syndrome, diet and exercise. Best Pract. Res. Clin. Obstet. Gynaecol. 2016; 37: 140-51. doi: 10.1016/j.bpobgyn.2016.01.006.

4. Чернуха Г.Е., Блинова И.В., Купрашвили М.И. Эндокринно-метаболические характеристики больных с различными фенотипами синдрома поликистозных яичников. Акушерство и гинекология. 2011; 2: 70-6.

5. Goodman N.F., Cobin R.H., Futterweit W., Glueck J.S., Legro R.S., Carmina E. American association of clinical endocrinologists, american college of endocrinology, and androgen excess and pcos society disease state clinical review: guide to the best practices in the evaluation and treatment of polycystic ovary syndrome- part 1. Endocr. Pract. 2015; 21(11): 1291-300. doi: 10.4158/EP15748.DSC.

6. Turan V., Sezer E.D., Zeybek B., Sendag F. Infertility and the presence of insulin resistance are associated with increased oxidative stress in young, non-obese Turkish women with polycystic ovary syndrome. J. Pediatr. Adolesc. Gynecol. 2015; 28(2): 119-23. doi: 10.1016/j.jpag.2014.05.003.

7. Murri M., Luque-Ramírez M., Insenser M., Ojeda-Ojeda M., Escobar-Morreale H.F. irculating markers of oxidative stress and polycystic ovary syndrome (PCOS): a systemic review and meta-analysis. Hum. Reprod. Update. 2013; 19(3): 268-88. doi: 10.1093/humupd/dms059.

8. Zuo T., Zhu M., Xu W. Roles of oxidative stress in polycystic ovary syndrome and cancers. Oxid. Med. Cell. Longev. 2016; 2016: 8589318. doi: 10.1155/2016/8589318.

9. Tao T., Li S., Zhao A., Zhang Y., Liu W. Expression of the CD11c gene in subcutaneous adipose tissue is associated with cytokine level and insulin resistance in women with polycystic ovary syndrome. Eur. J. Endocrinol. 2012; 167(5): 705-13. doi: 10.1530/EJE-12-0340.

10. Repaci A., Gambineri A., Pasquali R. The role of low-grade inflammation in the polycystic ovary syndrome. Mol. Cell. Endocrinol. 2011; 335(1): 30-41. doi: 10.1016/j.mce.2010.08.002.

11. Sathyapalan T., Atkin S.L. Mediators of inflammation in polycystic ovary syndrome in relation to adiposity. Mediators Inflamm. 2010; 2010: 758656. doi: 10.1155/2010/758656.

12. Zorov D.B., Juhaszova M., Sollott S.J. Mitochondrial reactive oxygen species (ROS) and ROS-induced ROS release. Physiol. Rev. 2014; 94(3): 909-50. doi: 10.1152/physrev.00026.2013.

13. Amato M.C., Guarnotta V., Forti D., Donatelli M., Dolcimascolo S., Giordano C. Metabolically healthy polycystic ovary syndrome (MH-PCOS) and metabolically unhealthy polycystic ovary syndrome (MU-PCOS): a comparative analysis of four simple methods useful for metabolic assessment. Hum. Reprod. 2013; 28(7): 1919-28. doi: 10.1093/humrep/det105.

14. Jentzsch A.M., Bachmann H., Fürst P., Biesalski H.K. Improved analysis of malondialdehyde in human body fluids. Free Radic. Biol. Med. 1996;20(2): 251-6.

15. Giustarini G., Dalle-Donne I., Milzani A., Fanti P., Rossi R. Analysis of GSH and GSSG after derivatization with N-ethylmaleimide. Nat. Protoc. 2013; 8(9): 1660-9. doi: 10.1038/nprot.2013.095.

16. Escobar-Morreale H.F., Luque-Ramírez M., González F. Circulating inflammatory markers in polycystic ovary syndrome: a systematic review and meta-analysis. Fertil Steril. 2011; 95(3): 1048-58. doi: 10.1016/j.fertnstert.2010.11.036.

17. Lee H., Oh J.Y., Sung Y.A. Adipokines, insulin-like growth factor binding protein-3 levels, and insulin sensitivity in women with polycystic ovary syndrome. Korean J. Intern. Med. 2013; 28(4): 456-63. doi: 10.3904/kjim.2013.28.4.456.

18. Мадянов И.В., Мадянова Т.С. Синдром поликистозных яичников у девочек-подростков: клинико-метаболические особенности и перспективы применения метформина. Практическая медицина. 2010; 43(4): 86-9.

19. Fujii J., Iuchi Y., Okada F. Fundamental roles of reactive oxygen species and protective mechanisms in the female reproductive system. Reprod. Biol. Endocrinol. 2005; 3: 43.

20. Prasad S., Tiwari M., Pandey A.N., Shrivastav T.G., Chaube S.K. Impact of stress on oocyte quality and reproductive outcome. J. Biomed. Sci. 2016; 23: 36. doi: 10.1186/s12929-016-0253-4.

21. Gupta S., Ghulmiyyah J., Sharma R., Halabi J., Agarwal A. Power of proteomics in linking oxidative stress and female infertility. Biomed. Res. Int. 2014; 2014: 916212. doi: 10.1155/2014/916212.

22. Martínez-Reyes I., Diebold L.P., Kong H., Schieber M., Huang H., Hensley C.T. et al. TCA cycle and mitochondrial membrane potential are necessary for diverse biological functions. Mol. Cell. 2016; 61(2): 199-209. doi: 10.1016/j.molcel.2015.12.002.

23. Kim J., Wei Y., Sowers J.R. Role of mitochondrial dysfunction in insulin resistance. Circ. Res. 2008; 102(4): 401-14. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.107.165472.

24. Wenceslau C.F., McCarthy C.G., Szasz T., Spitler K., Goulopoulou S., Webb R.C.; Working Group on DAMPs in Cardiovascular Disease. Mitochondrial damage-associated molecular patterns and vascular function. Eur. Heart J. 2014; 35(18): 1172-7. doi: 10.1093/eurheartj/ehu047.

25. González F. Nutrient-induced inflammation in polycystic ovary syndrome: role in the development of metabolic aberration and ovarian dysfunction. Semin. Reprod. Med. 2015; 33(4): 276-86. doi: 10.1055/s-0035-1554918.

26. Boden G. Obesity, insulin resistance and free fatty acids. Curr. Opin. Endocrinol. Diabetes Obes. 2011; 18(2): 139-43.

Поступила 16.12.2017

Принята в печать 23.12.2017

Об авторах / Для корреспонденции

Хащенко Елена Петровна, врач 2-го гинекологического отделения (гинекологии детского и юношеского возраста) ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России. Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (495) 438-85-42. Е-mail: khashchenko_elena@mail.ru
Суханова Юлия Алексеевна, м.н.с. лаборатории митохондриальной медицины ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России.
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (495) 438-76-33, доб. 1472. E-mail: suhanova_julia@hotmail.com
Пятаева Софья Владимировна, к.б.н., н.с. лаборатории митохондриальной медицины ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России.
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (495) 438-76-33, доб. 1472. E-mail: biosonya@gmail.com
Володина Мария Александровна, к.б.н., н.с. лаборатории митохондриальной медицины ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России.
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (495) 438-76-33, доб. 1472. E-mail: m_volodina@oparina4.ru
Тарасова Надежда Валерьевна, к.б.н., н.с. лаборатории митохондриальной медицины ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России.
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (495) 438-76-33, доб. 1472. E-mail: n_tarasova@oparina4.ru
Цвиркун Дарья Викторовна, к.б.н., ст.н.с. лаборатории митохондриальной медицины ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России.
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (495) 438-76-33, доб. 1472. E-mail: darunyat@gmail.com
Уварова Елена Витальевна, д.м.н., профессор, заведующая 2-м гинекологическим отделением (гинекологии детского и юношеского возраста)
ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России.
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (495) 438-85-42. Е-mail: elena-uvarova@yandex.ru
Высоких Михаил Юрьевич, к.б.н., зав. лабораторией митохондриальной медицины ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России,
зав. лабораторией молекулярных механизмов старения НИИФХБ им. А.Н. Белозерского МГУ.
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (495) 438-76-33, доб. 1472. E-mail: m_vysokikh@oparina4.ru

Для цитирования: Хащенко Е.П., Суханова Ю.А., Пятаева С.В., Володина М.А.,
Тарасова Н.В., Цвиркун Д.В., Уварова Е.В., Высоких М.Ю. Показатели митохондриального функционирования у девочек-подростков с синдромом поликистозных яичников с учетом наличия
метаболических нарушений и избыточного веса.
Акушерство и гинекология. 2017; 7: 104-13.
http://dx.doi.org/10.18565/aig.2017.7.104-13

Также по теме

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.