СПОСОБ СКРИНИНГОВОЙ ДИАГНОСТИКИ ИНСУЛИНОРЕЗИСТЕНТНОСТИ
METHOD FOR SCREENING DIAGNOSIS OF INSULIN RESISTANCE

Изобретение относится к области медицины и может быть применено для диагностики инсулинорезистентности в клинической практике. Инсулинорезистентность - это первичное, селективное и специфичное нарушение биологического действия инсулина, сопровождающееся снижением потребления глюкозы тканями и приводящее к хронической компенсаторной гиперинсулинемии. Поскольку инсулинорезистентность является этиологической причиной формирования таких состояний, как сахарный диабет, атеросклероз, артериальная гипертензия, ожирение и т.д., то ее появление предшествует клинической манифестации этих заболеваний (Перова Н.В., Метельская В.А., Оганов Р.Г. Метаболический синдром: патогенетические взаимосвязи и направления коррекции // Кардиология. - 2001. -. N3. - С.4-9).
Таким образом, для выявления и своевременной коррекции метаболических нарушений чрезвычайно актуальным является ранняя диагностика инсулинорезистентности, поскольку именно на ранних этапах развития этого состояния возможно ее эффективное и безопасное лечение.
В настоящее время известны многие прямые, непрямые и косвенные методики, на основе которых проводится оценка инсулинорезистентности (Sheen A., Paquot N., Lefebore P. How to measure insulin action in vivo. Diab. Met. Rev. 1994; 10: 151-188).
К прямым (экзогенным) методам относятся инсулиновый тест толерантности (ИТТ), инсулиновый супрессивный тест (ИСТ) и эугликемический гиперинсулинемический клэмп тест (КЛЭМП). Данные методики определяют влияние инфузии инсулина на метаболизм глюкозы (Bergman R., Finegood D., Ader M. Assessment of insulin sensitivity in vivo// Endocrine Rev. 1985; 6: 45-86), (Mari A. Assessment of insulin sensitivity with minimal model: role of model assumptions. Am. J. Physiol. 1997; 272: 925-934).
Непрямые методы (эндогенные) оценивают действие эндогенного инсулина. Это пероральный глюкозо-толерантный тест (ПГТТ), внутривенный глюкозо-толерантный тест (ВВГТТ) и постоянная инфузия глюкозы с модельной оценкой (ПИГМО). В клинической практике также применяются косвенные методы, представляющие собой математические модели в виде различных индексов, характеризующих чувствительность тканей к инсулину (Ройтберг Г.Е, Струтынский А.В. Лабораторная и инструментальная диагностика заболеваний внутренних органов. Бином, 1999, 622 стр.)
Все прямые методы диагностики ИР являются наиболее информативными с высоким уровнем чувствительности и специфичность, однако к их недостаткам можно отнести инвазивность, высокую трудоемкость и стоимость.
Инсулиновый тест толерантности (ИТТ) заключается в болюсном внутривенном введении инсулина из расчета 0,1 Ед на 1 кг массы тела. Существуют две модификации теста: короткий (с ежеминутным определением уровня глюкозы крови в течение 15 минут) и длинный (с измерением уровня глюкозы каждые 5 минут с 10-й по 40-ю минуту от введения инсулина. Чувствительность к инсулину рассчитывается по формуле:
[глюкоза (0) * глюкоза (15)] / глюкоза (0);
где глюкоза (0) - базальный уровень глюкозы;
глюкоза (15) - уровень глюкозы на 15-й минуте от введения инсулина.
В ходе теста наблюдается линейное снижение уровня глюкозы крови, угол наклона линии рассчитывают по формуле: 0,693/период полувыведения глюкозы плазмы. Чем больше угол наклона, тем лучше чувствительность к инсулину.
Метод ИТТ прост в выполнении, экономичен, однако является инвазивным и не позволяет дать количественную оценку инсулинорезистентности. Кроме того, в ходе теста возможно развитие инсулининдуцированной гипогликемии, что ограничивает его применение.
Инсулиновый супрессивный тест (ИСТ) представляет собой методику, при которой пациенту с постоянной скоростью вводят глюкозу, одновременно проводят инфузию адреналина со скоростью 6 мг/мин (для подавления ответа бета-клеток) и пропранолола в дозе 80 мг/мин (для подавления способности адреналина стимулировать продукцию эндогенной глюкозы). Концентрация глюкозы в крови постепенно повышается до достижения стабилизации на уровне равновесного состояния, который определяет чувствительность к инсулину. Больший уровень глюкозы плазмы достигается при более низкой чувствительности к инсулину. В настоящее время ИСТ практически не используется в связи с возможными нарушениями ритма сердца под действием адреналина. Известна и вторая модификация метода, в которой для подавления эндогенной продукции инсулина используют инфузию соматостатина со скоростью 2 мг/ч.
Способ ИСТ более безопасный, однако введение экзогенного соматостатина вызывает ингибирование гастроинтестинальных гипофизарных и некоторых других гормонов.
2
Эугликемический гиперинсулинемический клэмп-тест (КЛЭМП) для определения инсулинорезистентности, описанный R.A. DeFronzo в 1979 г. (DeFronzo R., Tobin J., Andres R. Glucose clamp technique: a method for quantifying insulin secretion and resistance. Am. J. Physiol. 1979; 237: 214-223), признан «золотым стандартом». Согласно методике пациенту в течение 2 часов проводят постоянную инфузию инсулина в дозе 40 МЕ/мин на 1 м площади тела или 1 МЕ/мин на 1 кг массы тела для поддержания уровня инсулина плазмы выше базального уровня в пределах 100 МЕ/л. Одновременно проводят инфузию глюкозы для поддержания стабильного уровня гликемии. При этом каждые 5 мин определяется уровень глюкозы капиллярной крови. При снижении гликемии ниже базального уровня скорость инфузии глюкозы повышают, а при повышении уровня гликемии скорость инфузии глюкозы снижают. Два часа необходимы для достижения равновесного состояния, когда скорость инфузии глюкозы равна скорости периферической утилизации глюкозы, главным образом в скелетных мышцах. Для характеристики чувствительности тканей к инсулину осуществляется расчет общего потребления глюкозы организмом в мл/мин/кг на 1 мкМЕ инсулина. Чем больше глюкозы необходимо ввести за единицу времени для поддержания стабильного уровня гликемии, тем больше пациент чувствителен к действию инсулина. Если количество введенной глюкозы невелико, значит, пациент резистентен к инсулину.
Наряду с другими прямыми методами оценки ИР его преимуществами можно считать надежность и точность диагностики, возможность количественной оценки инсулинорезистентности, определение патогенетических механизмов пониженной чувствительности к инсулину (нарушение способности инсулина подавлять продукцию глюкозы в печени или стимулировать захват глюкозы периферическими тканями). Для его проведения требуется введение большого количества инфузионной жидкости, неоднократный забор и исследование капиллярной крови пациента, дополнительное техническое оснащение (калиброванные помпы для дозированной инфузии глюкозы и инсулина, два постоянных внутривенных доступа, оборудование для экспресс-анализа уровня глюкозы крови) и специально обученный персонал. Несмотря на наличие четких критериев интерпретации, клэмп-тест достаточно редко применяется для исследовательских целей, и практически не используется в клинической практике (Borona Е., Moghetti P., Zancanaro С, Cigolini М. et al. Estimates of in vivo insulin action in man: comparison of insulin tolerance tests with euglycemic and hyperglycemic clamp studies. J. Clin. Endocrinol Metab. 1989; 68: 374-378).
Также недостатком является использование в качестве биопробы капиллярной крови. В настоящее время принцип работы современных биохимических анализаторов ориентирован на единый калибратор на основе сыворотки или плазмы. Для внедрения в клиническую практику не удобен, так как метод имеет низкую пропускную способность.
1. Пероральный глюкозотолерантный тест (ПГТТ). Методика проведения теста: концентрации глюкозы измеряют в сыворотке венозной крови натощак и через 2 часа после приема 75 грамм сухой глюкозы, растворенной в 250 мл воды. В период проведения теста исключаются курение, прием пищи и воды, физические нагрузки. Концентрацию глюкозы крови натощак более 5,6 ммоль/л расценивают как гипергликемию натощак, а более 7,1 ммоль/л - как сахарный диабет. При оценке результатов после 2 часов уровень глюкозы свыше 7,8 ммоль/л соответствует нарушению толерантности к глюкозе, а более 11,1 ммоль/л - сахарному диабету (Alberti K.G., Zimmet P.Z. Definition, diagnosis and classification of diabetes mellitus and its complications. Part 1: diagnosis and classification of diabetes mellitus provisional report of a WHO consultation// Diabet Med. - 1998; v.15. - p.539-553).
Способ ПГТТ наиболее часто применяется в клинической практике как рекомендованный Всемирной Организацией Здравоохранения (1998) скрининговый метод оценки уровня гликемии. Широкое использование метода ПГТТ обусловлено простотой исполнения, неинвазивностью, физиологичностью и экономичностью. Хотя ПГТТ не позволяет произвести оценку инсулинорезистентности, с клинической точки зрения определение последней представляется не менее важным, чем собственно инсулинорезистентности Ройтберг Г.Е, Струтынский А.В. Внутренние болезни. Лабораторная и инструментальная диагностика. МЕДпресс-информ, 2011, 800 стр.).
Внутривенный глюкозо-толерантный тест (ВВГТТ) - динамический тест, позволяющий воспроизвести нормальную физиологическую модель действия инсулина. Кроме того, абсорбция глюкозы не зависит от функционирования кишечной стенки, как это имеет место при применении ПГТТ. В отличие от ЭГК (клэмп-теста), ВВГТТ позволяет оценить обе фазы секреции инсулина, в том числе глюкозозависимый механизм выделения инсулина.
К недостаткам метода ВВГТТ относится сложность его выполнения и инвазивность: требуются два постоянных внутривенных доступа, пробы крови забираются часто (15 раз) в течение длительного времени (3 часов).
Постоянная инфузия глюкозы с модельной оценкой (ПИГМО) - метод, при использовании которого определяют равновесную концентрацию глюкозы и инсулина после часовой внутривенной инфузии глюкозы со скоростью 5 мг/мин на 1 кг идеальной массы тела. На основании полученных данных, используя модель гомеостаза глюкозы, рассчитывают индекс относительной резистентности к инсулину (R).
В связи со сложностью интерпретации результатов по способу ПИГМО и невозможностью дать количественную оценку инсулинорезистентности, этот метод диагностики не получил широкого распространения ни в клинических, ни в исследовательских целях (Shen S., Reaven G., Farquhar I. Comparison of impedance to insulin-mediated glucose uptake in normal subjects and in subjects with latent diabetes. J. Clin. Invest. 1970; 49: 2152-2160).
Интерпретация индекс относительной резистентности к инсулину (R) остается не вполне ясной, особенно, когда ответ инсулина недостаточен для стимуляции утилизации глюкозы тканями, что наблюдается у пациентов с дефицитом инсулина (Seltzer М., Allen W., Herron A., Brenna М. Insulin secretion in response to glycemic stimulus: relation of delayed initial release to carbonhydrate intolerance in mild diabetes mellitus. J. Clin. Invest. 1969; 46: 323-330).
Измерение концентрации инсулина в плазме крови натощак с помощью радиоиммунологического метода считается наиболее простым способом оценки инсулинорезистентности, удобным для использования в клинике. Гиперинсулинемия при нормогликемии, как правило, свидетельствует о наличии инсулинорезистентности и является предвестником развития СД 2 типа. Пороговые уровни иммунореактивного инсулина (ИРИ) крови, по данным различных авторов, находятся в пределах 11,0-20,0 мМЕ/л, чаще всего используют 11,0-15,3 мМЕ/л.
Homeostasis Model Assessment - HOMA-IR представляет собой простой метод для оценки инсулиночувствительности и вычисляется по формуле:
HOMA-IR=[глюкоза (ммоль/л)*ИРИ (мкМЕ/мл)]/22,5
В основе модели лежит предположение, что практически здоровый человек с нормальной массой тела в возрасте до 35 лет имеет значение инсулинорезистентности равное единице. Чем выше индекс HOMA, тем ниже чувствительность к инсулину и, следовательно, выше инсулинорезистентность (Matthews D., Hosker J., Rudenski A. Homeostatis model assessment: insulin resistance and b-cell function from fasting plasma glucose and insulin concentrations in man. Diabetologia 1985; 28: 412-419).
Соотношение уровня триглицеридов к ХС ЛПВП, которое в последнее время предлагается использовать в качестве косвенной оценки инсулинорезистентности в рамках определения метаболического синдрома. По данным американских исследователей пороговое значение данного соотношения, рассчитанное в мг/дл, составляет 3,0. Нами произведен пересчет уровня соотношения в единицы измерения липидов в ммоль/л, который составил 1,32.
Вопрос о том, какой из методов определения инсулинорезистентности лучше использовать в клинической практике, и как интерпретировать уровни полученных показателей, является до настоящего времени спорным Tripathy D., Carlsson М., Almgren P., Isomaa В. et al. Insulin secretion and insulin sensitivity in relation to glucose tolerance: lessons from the Botnia study. Diabetes 2000; 49 (6): 975-80).
Следует отметить, что все предложенные варианты индексов получены в результате построения различных статистических моделей. Наибольшая корреляция с клэмп-тестом наблюдается при вычислении индексов, основанных на результатах ПГТТ, однако методика вычислений трудоемка и формулы громоздки. Недостатком метода определения ИРИ натощак (оценка базальной гиперинсулинемии) является высокая вариабельность его значений, а также отсутствие нормативных и пороговых значений. Расчетные индексы HOMA-IR и другие, в основном, применяют в клинических и эпидемиологических научных исследованиях. Прогностическая ценность и эффективность этих тестов в качестве скринингового метода не являются высокими.
По результатам исследования McLaughin Т. et al. (2003) наиболее чувствительным тестом (62%) для выявления инсулинорезистентных пациентов можно считать соотношение ТГ/ХС ЛПВП, в то время как наибольшую специфичность имел показатель ИРИ натощак (78%). Корреляционная зависимость между этими показателями и результатами инсулинового супрессивного теста наиболее выражена для соотношения ТГ/ХС ЛПВП (r=0,61), что характеризует его умеренную информативность.
Целью настоящего изобретения является повышение точности, достоверности и достижение возможности ранней диагностики инсулинорезистентности, а также расширение круга лиц, у которых возможно проведение диагностики инсулинорезистентности в клинической практике.
Поставленная цель достигается следующим способом. Производится однократный забор крови у пациента из локтевой вены натощак после 12 часового голода, затем в сыворотке венозной крови определяются показатели холестерина липопротеидов высокой плотности прямым ферментативным колориметрическим методом (direct HDL-Cholesterol), уровня триглицеридов ферментативным колориметрическим методом реакцией GPO-PAP и концентрации глюкозы ферментативным (гексокиназным) методом.
Затем рассчитывается показатель инсулинорезистентности (МИ) по формуле:
2
МИ=[ТГ (ммоль/л)·ГЛ натощак (ммоль/л)] / (ХС ЛПВП (ммоль/л)),
ТГ - показатель уровня триглицеридов,
ГЛ - показатель концентрации глюкозы,
ХС ЛПВП - показатель холестерина липопротеидов высокой плотности.
На основании полученного показателя определяется наличие ИР при значении индекса МИ равного или более 7,0. Чем выше значение показателя МИ, тем более выражена инсулинорезистентность.
Таким образом, способ определения показателя МИ является косвенным. Существенное отличие предлагаемого способа диагностики инсулинорезистентности от известных лабораторных косвенных методов заключается в том, что для расчета используются определяемые однократно в сыворотке венозной крови рутинные показатели биохимической панели для оценки уровня гликемии и липидного спектра. Расчет коэффициента МИ с использованием тех же показателей позволяет также качественно и количественно с высокой степенью достоверности оценить состояние инсулинорезистентности.
В таблице 1 представлены значения расчетных показателей, характеризующих ИР при различных вариантах углеводного обмена в зависимости от наличия или отсутствия изменений атерогенного фактора липидного спектра.
Показано, что индекс МИ в отличие от всех других известных косвенных расчетных показателей отражает совокупность нарушений углеводного и липидного обменов, характерных для синдрома инсулинорезистентности.
Для подтверждения эффективности предлагаемого метода было проведено скрининг - тестирование популяции, в которой отсутствуют клинически значимые проявления ИР. По нашим данным распространенность ИР при обследовании случайной выборки 660 пациентов, составила 20%. Диагноз ИР устанавливали по комплексной расширенной оценке клинико-лабораторных данных с использованием критериев Европейской группы по изучению инсулинорезистентности. На этапе массового скрининга с ожидаемой распространенностью ИР в популяции на уровне 20% наиболее эффективным пороговым значением будет являться индекс с высоким уровнем специфичности за счет более низкой чувствительности. Полученный пороговый уровень показателя инсулинорезистентности МИ определяли путем анализа характеристической кривой (N=660).
По результатам проведенных обследований получена графическая зависимость между чувствительностью и специфичностью предложенного индекса. На Фиг.1 показана характеристическая кривая и ее 95% доверительные интервалы для оценки информативности предлагаемого индекса МИ. По оси ординат обозначена частота истинно положительных результатов (чувствительность), по оси абсцисс - частота ложноположительных результатов (100% минус специфичность) по всему диапазону точек разделения. Значения по осям соответствуют вероятностям от 0 до 1 (т.е. от 0 до 100%). Полученный график иллюстрирует дилемму, возникающую при достижении компромисса между чувствительностью и специфичностью.
Если в качестве точки разделения принять уровень предлагаемого индекса МИ равный 7,0, то чувствительность теста составит 75,7%, т.е. при значении индекса менее 7,0 будет пропущено 24% пациентов с ИР. Специфичность теста составляет 89,1%, т.е. 11% пациентов при уровне индекса МИ более 7,0 будут иметь сохраненную чувствительность тканей к инсулину (ложноположительные результаты тестирования). Вероятность наличия ИР при значении МИ более 7,0 составляет 63,5% (прогностическая ценность положительного результата), вероятность отсутствия ИР при значении индекса равного и менее 7,0 составляет 93,6% (прогностическая ценность отрицательного результата теста). Общая точность теста характеризуется площадью под характеристической кривой, которая для предлагаемого индекса составила 0,881 с 95%- доверительным интервалом в пределах 0,854-0,905.
Учитывая полученные нами данные, индекс МИ имеет наилучшие характеристики информативности по сравнению с другими способами косвенной оценки ИР. Предлагаемый индекс имеет наибольшую площадь под характеристической кривой по сравнению с наиболее часто используемыми критериями ИР, что говорит о его большей эффективности при диагностике ИР (Таблица 2 и Фиг.2).
Метод прост, удобен для пациента, подходит для скрининга, можно использовать для большого количества пациентов (имеет большую пропускную способность). Расчет можно проводить в автоматическом режиме, при переносе данных через интерфейс биохимического анализатора крови на внешний компьютер. При проведении расчета используются наиболее значимые показатели липидного и углеводного обмена.
По сравнению с прототипами способ обладает следующими преимуществами (техническим результатом):
1. Способ позволяет более достоверно с вероятностью 93,6% оценить нормальное состояние гомеостаза при МИ<7,0 (высокая прогностическая ценность отрицательного результата теста).
2. Способ является косвенным методом определения инсулинорезистентности и основан на комплексной оценке показателей углеводного и липидного обменов.
3. Способ может быть реализован на ранних этапах развития инсулинорезистентности.
4. Способ расширяет круг лиц, у которых возможно проведение диагностики инсулинорезистентности на этапе скрининга.
5. Использование заявляемых методов исследования биохимических параметров сыворотки крови, определяемых в рутинной клинической практике, позволяет экономично и эффективно оценивать состояние системы гомеостаза без дополнительного определения показателей гормонов крови.
Таблица 2
Площадь
Ст.ошибка<sup>a</sup>
95% ДИ<sup>b</sup>
МИ
0,881
0,0202
0,854-0,905
HOMA-IR
0,861
0,0215
0,833-0,887
ИНСУЛИН (ИРИ)
0,833
0,0231
0,802-0,861
ТГ/ЛПВП
0,858
0,0217
0,829-0,884