Инсулинорезистентность и методы ее диагностики.

Таблица 2. Характеристика методов оценки чувствительности к инсулину [24].

Прямые (экзогенные) методы определяют влияние инфузии инсулина на метаболизм глюкозы. К ним относят инсулиновый тест толерантности (ИТТ), инсулиновый супрессивный тест (ИСТ) и эугликемический гиперинсулинемический клэмп (ЭГК).

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 [12].

Чувствительность к инсулину рассчитывается по формуле:

[глюкоза (0) ¾  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 не позволяет дать количественную оценку инсулинорезистентности и не отвечает на вопрос, какие ткани участвуют в нарушении действия инсулина (печень, мышцы). 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 на гипергликемию) и пропранолола в дозе 80 мг/минуту (для подавления способности адреналина стимулировать продукцию эндогенной глюкозы) [25]. Концентрация глюкозы в крови постепенно повышается до достижения стабилизации на уровне равновесного состояния, который определяется чувствительностью к инсулину. Больший уровень глюкозы плазмы достигается при более низкой чувствительности к инсулину. Этот метод в настоящее время практически не используется в связи с возможностью нарушения  сердечного ритма под действием адреналина.

Известна и вторая модификация метода: для подавления эндогенной продукции инсулина  используют инфузию соматостатина со скоростью 250 мг/ч [15]. Это более безопасный способ, однако введение экзогенного соматостатина вызывает ингибирование гастроинтестинальных, гипофизарных и некоторых других гормонов.

Эугликемический гиперинсулинемический клэмп (ЭГК, клэмп-тест,) используется для определения инсулинорезистентности с конца 70-х годов [12]. Сущность метода заключается в остром повышении концентрации инсулина в крови до 100 МЕ/л путем инфузии инсулина со скоростью 1 МЕ/мин на 1 кг массы тела и одновременном внутривенном введении глюкозы для поддержания эугликемии (около 5,5 ммоль/л). Для расчета количества вводимой глюкозы необходимо быстрое и многократное определение концентрации глюкозы в артериальной крови. При достижении устойчивого уровня эугликемии количество вводимой глюкозы будет соответствовать скорости захвата глюкозы тканями, т.е. отражать инсулинообусловленный метаболизм ее в тканях. При наличии резистентности к инсулину для поддержания эугликемии требуются меньшие количества глюкозы. Для оценки инсулинорезистентности при проведении клэмп-теста используются критерии, предложенные европейской группой ученых [13].

Клэмп-тест – самый надежный и точный метод диагностики, позволяющий не только дать количественную оценку инсулинорезистентности, но и определить, что лежит в основе пониженной чувствительности к инсулину (нарушение способности инсулина подавлять продукцию глюкозы в печени или стимулировать захват глюкозы периферическими тканями). Несмотря на наличие четких критериев интерпретации, ЭГК достаточно редко применяется для исследовательских целей, и практически не используется в клинической практике. Метод трудоемок, для его выполнения требуется 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.

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).

Пероральный глюкозо-толерантный тест (ПГТТ) наиболее часто применяется в клинической практике как скрининговый метод. Широкое использование метода обусловлено простотой исполнения, неинвазивностью, физиологичностью и экономичностью. Хотя ПГТТ не позволяет произвести оценку инсулинорезистентности, а лишь определяет наличие и степень выраженности гиперинсулинемии,  с клинической точки зрения определение последней представляется не менее важным, чем собственно инсулинорезистентности.

Методика проведения теста: концентрации глюкозы, иммунореактивного инсулина (ИРИ) и С-пептида измеряют натощак и через 2 часа после приема per os 75 грамм сухой глюкозы, растворенной в 250 мл воды. В период проведения теста исключаются курение, прием пищи и воды, физические нагрузки. По второй модификации теста уровни глюкозы и инсулина измеряют натощак и через 30, 60, 90, 120 минут после приема глюкозы. Расчет интегральных показателей производят по ''площади под инсулиновой кривой'', которая равна сумме концентраций ИРИ плазмы до начала теста и через 30, 60, 90 ,120 минут [23].

Концентрация ИРИ в плазме крови утром натощак более 12,5 мкМЕ/мл и через 2 часа после нагрузки глюкозой более 28,5 мкМЕ/мл свидетельствует о наличии гиперинсулинемии [2]. Критерием метаболического синдрома считают концентрацию С-пептида более 1,2 нмоль/л до начала теста и более 1,4 нмоль/л через 2 часа после приема глюкозы [3]. Концентрацию глюкозы крови натощак более 5,5 ммоль/л расценивают как гипергликемию натощак (19), а более 6,7 ммоль/л – как сахарный диабет [27]. В качестве критерия повышенного суммарного инсулинового ответа считают показатель площади под инсулиновой кривой более 80 мкМЕ/мл [2]. Для оценки действия инсулина рассчитывают также гликемический индекс (индекс Caro) по отношению концентрации глюкозы в крови (в ммоль/л) к уровню ИРИ (в мкМЕ/мл) натощак. Значение индекса менее 0,33 считают косвенным признаком наличия инсулинорезистентности [11]. 

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 [7]. К недостаткам метода ВВГТТ относится относительная сложность его выполнения: требуются два постоянных внутривенных доступа, пробы крови забираются часто (15 раз) в течение длительного времени (3 часов).

Методика проведения инсулин-модифицированного ВВГТТ:

В стерильных условиях устанавливают два кубитальных венозных катетера.  В один из них с целью стимуляции эндогенной секреции инсулина болюсно вводится 40% раствор глюкозы в течение 2-х минут из расчета 0,3 г/кг массы тела с последующим частым (15 раз за 3 часа) забором крови для определения концентрации глюкозы и инсулина. На 20-ой минуте от введения глюкозы внутривенно болюсно вводится инсулин короткого действия из расчета 0,03 Ед/кг массы тела. Схема забора крови: -10,-5, 2, 4, 8, 19, 22, 25, 27, 30, 40, 50, 70, 90 и 180 минут (за 0 точку принимается время введения глюкозы).

Для интерпретации полученных результатов используется модель, предложенная Bergman и соавт. [8], которая предполагает, что концентрация глюкозы в плазме крови снижается благодаря одному из двух механизмов: независимо от уровня инсулина (индекс эффективности глюкозы SG) и под действием инсулина (индекс чувствительности к инсулину SI). Индекс SI характеризует способность инсулина снижать концентрацию глюкозы во внеклеточной жидкости (уменьшая эндогенную продукцию глюкозы и увеличивая утилизацию последней). Индекс SG характеризует снижение уровня глюкозы под действием базального уровня инсулина, независимо от повышения его концентрации [8]. Необходимо помнить, что инфузия экзогенного инсулина после болюсного введения глюкозы улучшает оценку индекса SI, но изменяет позднюю фазу эндогенного синтеза инсулина [19].

Для расчета индексов SI, SG и оценки фаз инсулинового ответа используется компьютерная программа MINMOD [7] или ее модификации. За нормальную чувствительность к инсулину принимаются значения индекса SI = 4,0 – 8,0 х 10^-4 min ^–1 (мкЕд/мл)^–1. Индекс SI < 2,0 х 10^-4 характерен для пациентов с сахарным диабетом.  Панкреатический ответ описывается параметрами ф₁ (первая фаза инсулинового ответа) = 2,0 – 4,0 min ^–1 (мкЕд/мл)^–1 и ф₂ (вторая фаза инсулинового ответа) = 20 – 35 min^–1  (мкЕд/мл)^–1  [7,9].

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 [20]. На основании полученных данных, используя модель гомеостаза глюкозы, рассчитывают индекс относительной резистентности к инсулину, R. Однако интерпретация R остается не вполне ясной, особенно, когда ответ инсулина недостаточен для стимуляции утилизации глюкозы тканями, что имеет место у пациентов с дефицитом инсулина. В связи со сложностью интерпретации результатов и невозможностью дать количественную оценку инсулинорезистентности, этот метод диагностики не получил широкого распространения ни в клинических, ни в исследовательских целях.

Из всех методов оценки действия инсулина in vivo пероральный глюкозо-толерантный тест получил наибольшее распространение в клинической практике как метод-скрининг ввиду простоты, экономичности и четкой корреляции результатов с данными, полученными при использовании клэмп-теста [1]. Для выявления инсулинорезистентности представляется целесообразным использовать внутривенный тест толерантности к глюкозе, который позволяет рассмотреть обе фаза секреции инсулина и дать количественную оценку инсулинорезистентности. Метод ВТТГ по сравнению с клэмп-тестом более прост, экономичен и не требует специального оборудования.

Ранняя диагностика метаболического синдрома является одним из методов первичной профилактики сердечно-сосудистых заболеваний и сахарного диабета 2 типа. В этой связи представляется необходимым широкое внедрение в практику научно-клинических исследований методов оценки инсулинорезистентности для выявления и своевременной коррекции метаболических нарушений. В ходе лечебных мероприятий важно помнить о необходимости воздействия на инсулинорезистентность, как центральное звено развития компонентов метаболического синдрома. Это основной принцип стратегии первичной и вторичной профилактики, целью которой является максимальное снижение общего риска сердечно-сосудистой заболеваемости и смертности у данной категории больных.

Литература:

1. Алишева Е.К., Красильникова Е.И., Шляхто Е.В. Методы диагностики инсулинорезистентности//Артериальная гипертензия. – 2002.- N1. – С.29-34.
2. Диденко В.А. Метаболический синдром Х: история вопроса и этиопатогенез.//Лабораторная медицина . – 1999. – N.2. – С.49-57.
3. Зимин Ю.В. Происхождение, диагностическая концепция и клиническое значение синдрома инсулинорезистентности или метаболического синдрома Х// Кардиология. – 1998. - N 6. –С.71-81.
4. Казека Г.Р. Метаболический синдром// Серия «Врачебный практикум». Новосибирск. - 2002г.
5. Перова Н.В.. Метельская В.А., Оганов Р.Г. Метаболический синдром: патогенетические взаимосвязи и направления коррекции // Кардиология. – 2001. - . N 3. – С.
6. 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.-р.539-553.
7. Bergman N. MINMOD: a computer program to calculate insulin sensitivity and pancreatic responsivity from the frequently sampled intravenous glucose tolerance test// Computer methods and programs in biomedicine.- 1986.- 23.- р.113-122.
8. Bergman R., Finegood D., Ader M. Assessment of insulin sensitivity in vivo// Endocrine Rev. 1985; 6: 45-86.
9. Bergman R., Phillips L., Cobelli C. Physiologic evaluation of factors controlling glucose tolerance in man. J. Clin. Invest. 1981; 68: 1456-1467.
10. Borona E., Moghetti P., Zancanaro C., Cigolini M. 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.
11. Caro F. Insulin resistance in obese and nonobese man. J. Clin. Endocrinol. Metab. 1991; vol. 73: 691-695.
12. DeFronzo R., Tobin J., Andres R. Glucose clamp technique: a method for quantifying insulin secretion and resistance. Am. J. Physiol. 1979; 237: 214-223.
13. Ferrannini E. Physiological and metabolic consequences of obesity. Metabolism 1995; 44 (9 Suppl 3): 7-15.
14. Haffner P. A., Valder R. A., Hazuda H. P. et al. Prospective analysis of the insulin-resistance syndrome (Syndrome X). Diabetes 1992; 41: 715-722.
15. Harano Y., Ohgaku S., Hidaka H. et al. Glucose, insulin and somatostatin infusions for measurement of in vivo insulin resistance. J. Clin. Endocrinol Metab. 1977; 45: 1124-1127.
16. Henefeld M., Leonhardt.W. Das metabolische Syndrome. Deutsch Ges Wes 1980; 36: 545-551.
17. Kaplan N.M. The deadly quartet: upper-body obesity, glucose intolerance, hypertriglyceridemia and hypertension. Arch Intern Med 1989; 149: 1514-1520.
18. Keane W. M., Donnel M. P., Kasiske B. L., Schmitz P.G. Lipids and the progression of renal disease. J Am Soc Nephrol 1990; 1: 69-74.
19. Mari A. Assessment of insulin sensitivity with minimal model: role of model assumptions. Am. J. Physiol. 1997; 272: 925-934.
20. 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.
21. Papademetriou V., Narayan P., Rubins H. et al. Influence of risk factors on peripheral and cerebrovascular disease in men with coronary artery disease, low high – density lipoprotein cholesterol levels, and desirable low – density lipoprotein cholesterol levels. HIT Investigators. Department of Veterans Affairs HDL Intervention Trial. Am Heart J 1998; 136:734-740.
22. Reaven G. M. Role of insulin resistance in human disease. Diabetes 1988; 37: 1595-1607.
23. Seltzer M., Allen W., Herron A., Brenna M. 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.
24. Sheen A., Paquot N., Lefebore P. How to measure insulin action in vivo. Diab. Met. Rev. 1994; 10: 151-188.
25. 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.
26. Tripathy D., Carlsson M., Almgren P., Isomaa B. et al. Insulin secretion and insulin sensitivity in relation to glucose tolerance: lessons from the Botnia study. Diabetes 2000; 49 (6): 975-80.
27. World Health Organization: Report of a WHO Consultation: Definition, Diagnosis and Classification of Diabetes Mellitus and ins Complications. Geneva, World Health Organization,1999.