Влияние терапии современными сахароснижающими препаратами на показатели костного обмена

Сахарный диабет является независимым фактором риска низкотравматичных переломов. При этом сахароснижающие препараты могут оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на костное ремоделирование. В статье «Влияние терапии современными сахароснижающими препаратами на показатели костного обмена в условиях экспериментальной модели сахарного диабета и овариэктомии» Н. В. Тимкина и соавт. рассматривают параметры костного обмена при применении агониста рецепторов глюкагоноподобного пептида 1 типа лираглутида (ЛИРА) и ингибитора натрий-глюкозного котранспортера 2 типа канаглифлозина (КАНА).

Остеопороз представляет собой социально значимое заболевание, так как переломы могут приводить к длительной потере трудоспособности, инвалидности, а также повышают смертность. Согласно данным ВОЗ, около 500 млн человек старше 50 лет по всему миру страдают остеопорозом [1]. Женщины в первую очередь подвержены этому метаболическому заболеванию скелета: заболеваемость составляет 6,3 % среди мужчин старше 50 лет и 21,2 % среди женщин того же возраста [2]. Основная причина таких различий — превалирование постменопаузального остеопороза в структуре заболеваний скелета среди женского населения [3]. Потеря костной массы за первые 5–7 лет менопаузы может достигать 12 % [4, 5].

Заболеваемость сахарным диабетом 2 типа (СД2) составляет около 480 млн человек и неуклонно растёт. В отличие от остеопороза, распространённость СД2 среди мужчин и женщин существенно не отличается, но увеличивается с возрастом [6]. СД2 существенно повышает вероятность низкотравматичных переломов вследствие хронической гипергликемии, оксидативного стресса, снижения инкретинового эффекта.

Хронические осложнения СД могут нарушать костный обмен и повышать риск переломов как напрямую, как это происходит при вторичном гиперпаратиреозе на поздних стадиях диабетической нефропатии, так и косвенно, при повышении риска падений вследствие диабетической полинейропатии и ретинопатии [7, 8]. В различных исследованиях показано, что при СД2 минеральная плотность костной ткани (МПКТ) нормальна или даже повышена [9], а риск переломов при СД2 не зависит от индекса массы тела [10, 11] и увеличивается с длительностью заболевания [12], что указывает на СД2 как на независимый фактор риска переломов.

В клинических исследованиях выявлен повышенный риск переломов бедра, позвоночника и переломов в целом у женщин в постменопаузе, применяющих тиазолидиндионы, в связи с чем не рекомендуется использовать данный класс препаратов при наличии факторов риска переломов [13]. Влияние приёма метформина, препарата первой линии при лечении СД2, в настоящее время оценивается как нейтральное [14] или слабо положительное [15, 16]. Производные сульфонилмочевины оказывают нейтральное воздействие на уровень маркеров костной резорбции [17]. В то же время показано, что на фоне лечения препаратами данной группы повышается риск невертебральных переломов у пожилых мужчин с СД [7].

Алгоритмы по ведению пациентов с СД2 на первый план выводят препараты из групп агонистов рецепторов глюкагоноподобного пептида-1 (арГПП-1) и ингибиторов натрий-глюкозного котранспортера-2 (иНГЛТ-2), которые не только эффективно контролируют уровень гликемии, но и обладают плейотропными эффектами [18, 19]. Известно, что применение арГПП-1 снижает риски первичных и повторных сердечно-сосудистых событий, а также значимо уменьшает массу тела. Имеются данные о положительном влиянии арГПП-1 на костный обмен [20, 21], но иНГЛТ-2 по результатам некоторых исследований, напротив, могут оказывать негативное воздействие на костное ремоделирование [22, 23]. Таким образом, авторы отмечают, что изучение особенностей костного ремоделирования при сочетании СД и менопаузы представляется актуальным в настоящее время.

Экспериментальные исследования в данной области позволяют не только исключить посторонние факторы, но и оценить гистоморфометрические показатели костной ткани. Современные сахароснижающие препараты, которые доказали своё превосходство в отношении сердечно-сосудистого риска, требуют изучения для поиска прочих органных эффектов. Авторами был выбран низкоселективный иНГЛТ-2 канаглифлозин (КАНА), показавший повышение риска переломов в исследовании CANVAS (Canagliflozin Cardiovascular Assessment Study) [23], для сравнения с арГПП-1 лираглутидом (ЛИРА), который был нейтрален в отношении риска низкотравматичных переломов в клинических исследованиях, несмотря на положительные результаты in vitro [24].

Экспериментальное поперечное исследование с использованием самок крыс Wistar проводилось на базе Центра доклинических и трансляционных исследований Института экспериментальной медицины НМИЦ им. В. А. Алмазова в период с февраля 2020 г. по апрель 2022 г. Авторы отмечают, что в ходе исследования были сформированы одна контрольная группа — «ОЭ+СД» (самки после овариэктомии (ОЭ) с СД, n=4) и 2 экспериментальных — «ОЭ+СД+ЛИРА» (самки после ОЭ с СД, получавшие ЛИРА 0,06 мг/кг подкожно 1 раз в сутки 8 недель, n=5) и «ОЭ+СД+КАНА» (самки после ОЭ с СД, получавшие КАНА 25 мг/кг в сутки перорально через желудочный зонд 8 недель, n=4). Для уменьшения эффекта экспериментатора животные были распределены на группы случайным образом. Все животные прошли акклиматизационный период, затем содержались в клетках по 2–5 голов, потребление корма и воды было неограниченным (за исключением 12‑часового голодания перед проведением перорального глюкозотолерантного теста (ПГТТ)). Поддерживался постоянный температурный, световой режимы и стабильная влажность воздуха. После прохождения акклиматизационного периода самки получали высокожировой корм, через 2 недели после начала содержания на высокожировом корме для моделирования менопаузы всем самкам проводилась двусторонняя овариэктомия (ОЭ). Для моделирования СД через 4 недели от начала содержания на высокожировой диете и через 2 недели после ОЭ внутрибрюшинно вводился раствор никотинамида 230 мг/кг, через 15 мин — раствор стрептозотоцина 60 мг/кг [25, 26]. На 2‑е и 3‑и сутки в случайной точке определялся уровень глюкозы в венозной крови. СД диагностировался при гликемии, равной или более 11,1 ммоль/л, зафиксированной в двух измерениях в разные дни.

Животные, у которых не развился СД или выявлялись признаки абсолютной инсулиновой недостаточности (похудание, жажда, снижение активности), исключались из эксперимента. Через 4 недели после моделирования СД случайным образом сформированы следующие группы: «ОЭ+CД» (самки после ОЭ с СД без терапии, n=4), «ОЭ+СД+ЛИРА» (самки после ОЭ с СД, получавшие ЛИРА 0,06 мг/кг подкожно 1 раз в сутки 8 недель, n=5), «ОЭ+СД+КАНА» (самки после ОЭ с СД, получавшие КАНА 25 мг/кг в сутки перорально через желудочный зонд 8 недель, n=4). Измерение гликемии проводили через 4 недели эксперимента (на 2‑й и 3‑й день после введения стрептозотоцина), в конце 8 недели, затем каждый 3 день в течение 8 недель лечения в одно и то же время дня (измерение гликемии проводилось не натощак), через 5 часов после лечения. Измерение массы тела производилось 2 раза в неделю. Лечение и наблюдение за животными продолжались ещё 8 недель, суммарная длительность исследования — 16 недель. Затем во всех группах производился забор крови из нижней полой (каудальной) вены под общей анестезией для определения показателей фосфорно-кальциевого обмена и маркеров костного ремоделирования (кальций общий, фосфор неорганический, фактор роста фибробластов-23 (ФРФ-23), остеокальцин, склеростин, остеопротегерин (ОПГ), лиганд активатора рецептора ядерного фактора каппа-В (RANKL)) с вычислением соотношения ОПГ/RANKL. После эвтаназии осуществлялся забор биоматериала бедренных костей для гистологического исследования.

Основными исходами данного исследования являются изменения концентраций маркеров костного ремоделирования и параметров гистоархитектоники костной ткани, а также гликемии на фоне терапии КАНА и ЛИРА.

В группе «ОЭ+СД» уровни гликемии и веса были значимо выше, чем в группах лечения. Статистически значимых различий по гликемии и весу между самками «ОЭ+СД+ЛИРА» и «ОЭ+СД+КАНА» не было на протяжении всего эксперимента. Значимых корреляций между весом и лабораторными показателями, а также количеством костных балок не было. Уровень гликемии также не коррелировал ни с лабораторными, ни с гистологическими данными.

В группе «ОЭ+СД+ЛИРА» зафиксирован наименьший уровень кальция (2,64 [2,58; 2,73] ммоль/л), самый высокий уровень фосфора (2,85 [2,54; 3,24] ммоль/л) и ФРФ-23 (1,23 [0,35; 1,78] пмоль/л), однако различия между группами не были статистически значимыми.

По параметру костного ремоделирования в группе «ОЭ+СД+КАНА» был зафиксирован наименьший уровень остеокальцина (10 [8,85; 10,8] нг/мл) и склеростина (9,4 [5,29; 14,1] пмоль/л), однако различия между группами не были достоверными. Значимых статистических различий в уровне RANKL между группами не было. Вместе с тем уровень ОПГ был наиболее высоким в группе «ОЭ+СД» (9,1 [7,81; 10,0] пмоль/л), различия были достоверны по сравнению как с группой «ОЭ+СД+КАНА» (2,33 [1,84; 5,84] пмоль/л, p=0,003), так и с группой «ОЭ+СД+ЛИРА» (1,7 [1; 2] пмоль/л, p=0,003). Различий в уровне ОПГ между животными, пролеченными разными препаратами, не было. Аналогичные данные были получены в отношении значения ОПГ/RANKL.

Гистологическое исследование костной ткани показало, что в группе «ОЭ+СД» в зоне эпифиза бедренной кости трабекулярное строение сохранено, костные балки формируют крупно-петлистую сеть. Площадь костных балок равна 30,4 %. Метаэпифизарная пластинка выражена, представлена зрелыми костными балками, встречаются балки с неровными краями и трещинами в костном матриксе, растущие балки практически не встречаются. Площадь костных балок в зоне метаэпифиза 35,4 %. Средняя толщина костных балок 80,3 рх. Пространство между балками заполнено клеточным костным мозгом и адипоцитами в равном соотношении.

В группе «ОЭ+СД+КАНА» в зоне эпифиза бедренной кости трабекулярное строение сохранено, костные балки формируют крупно-петлистую сеть. Площадь костных балок равна 23,8 %. Метаэпифизарная пластинка истончена, представлена зрелыми костными балками. Балки истончены, встречаются балки с неровными краями и трещинами в костном матриксе, растущие балки практически не встречаются. Площадь костных балок в зоне метаэпифиза 26,0 %. Средняя толщина костных балок 79,2 рх. Пространство между балками заполнено клеточным костным мозгом и адипоцитами в равном соотношении.

В группе «ОЭ+СД+ЛИРА» в зоне эпифиза бедренной кости трабекулярное строение сохранено, костные балки формируют крупно-петлистую сеть. Площадь костных балок равна 28,9 %. Метаэпифизарная пластинка выражена, однако растущие балки практически не встречаются. В метаэпифизарной зоне преобладают зрелые костные балки с неровными краями. Площадь костных балок в зоне метаэпифиза 30,1 %. Средняя толщина костных балок 81,7 рх. Пространство между балками заполнено клеточным костным мозгом и адипоцитами, преобладают адипоциты. Однако при статистической обработке данных при применении КАНА отмечено меньшее количество костных балок в зоне эпифиза бедра по сравнению с животными без лечения (р=0,042). В отношении метаэпифиза такие же изменения были значимы лишь на уровне тенденции (р=0,082). Толщина костных балок между группами значимо не отличалась.

Н. В. Тимкина и соавторы отмечают, что при сочетании менопаузы и СД скорость костного обмена имеет свои особенности в силу разнонаправленного влияния дефицита эстрогенов при менопаузе и сложного патогенеза СД. Многие экспериментальные исследования указывают на замедление костного обмена при СД и менопаузе [27–29]. Влияние сахароснижающих препаратов на костную ткань в экспериментальных исследованиях довольно широко обсуждается в литературе.

Авторы отмечают, что в их исследовании лечение ни КАНА, ни ЛИРА значимо не повлияло на фосфорно-кальциевый обмен, концентрации склеростина и остеокальцина. Однако они также упоминают, что ограничения и полученные результаты проведённого исследования могут быть связаны с небольшим объёмом выборки. При лечении КАНА, как и ЛИРА, замечено снижение концентрации ОПГ и соотношения ОПГ/RANKL (без отличий между двумя препаратами). Это может говорить о некоторой активации костной резорбции на фоне терапии обоими препаратами. С другой стороны, на фоне терапии неселективным иНГЛТ-2 отмечено меньшее количество костных балок в метаэпифизе и эпифизе по сравнению с группой без лечения; при применении ЛИРА такой тенденции не было. Несмотря на то что вес животных, пролеченных КАНА и ЛИРА, был одинаково снижен по сравнению с группой СД, именно лечение КАНА было ассоциировано со снижением количества костных балок. Данные изменения могут говорить о более выраженном влиянии КАНА на костный обмен в виде активации костной резорбции.

Также авторы подчёркивают, что для сравнения были выбраны всего два сахароснижающих препарата. Таким образом, для подтверждения класс-эффекта необходимы расширение выборки и дополнительное исследование с другими препаратами из групп арГПП-1 и иНГЛТ-2.