Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

Archive Of Ukrainian Ophthalmology Том 7, №1, 2019

Back to issue

Glycated proteins, oxidative stress, interleukins: risk factors for the occurrence and progression of diabetic retinopathy

Authors: Риков С.О., Видиборець С.В.
Національна медична академія післядипломної освіти імені П.Л. Шупика МОЗ України, м. Київ, Україна

Categories: Ophthalmology

Sections: Specialist manual

print version


Summary

Актуальність. В умовах гіперглікемії при цукровому діабеті паралельно із посиленням процесів глікування глюкозою циркулюючих і структурованих протеїнів відбуваються і процеси афізіологічного метаболізму глюкози: поліоловим шляхом — з утворенням в цитозолі клітин спирту сорбітолу; галактозаміновим шляхом — з утворенням аміноглікотоксинів; посилення перетворення гексоз у тріози призводить до посилення синтезу й накопичення в міжклітинному середовищі глікотоксинів — гліоксалю і метилгліоксалю. У статті наведено огляд сучасних досліджень молекулярних механізмів розвитку діабетичної ретинопатії. Мета дослідження: аналіз доступних літературних джерел щодо вивчення процесів глікування глюкозою циркулюючих і структурованих протеїнів. Матеріали та методи. Результати клінічних досліджень знаходили в базах даних JAMA, Scolar, NCBI, Cochrane Library і PubMed за період 2007–2018 рр. за ключовими словами, що мають відношення до вивчення процесів глікування глюкозою циркулюючих і структурованих протеїнів незалежно від їх дизайну. Результати. Пропорційно величині і тривалості гіперглікемії в результаті реакції глікування білків послідовно утворюються основи Шиффа, продукти Амадорі і кінцеві продукти глікування. При глікуванні білків глікотоксинами відразу утворюються кінцеві продукти глікування. Порушення метаболізму глюкози призводить до формування деструктивно-запальних процесів у стінках артеріол м’язового типу, постартеріол і венул — судин мікроциркуляторної ланки системи кровообігу з розвитком діабетичних мікроангіопатій у різних органах. На фоні означених змін відбуваються процеси глікування структур сітківки. Оксидативний стрес виникає в результаті надмірного утворення активних форм кисню відповідно до вираженості антиоксидантного захисту. Фізіологічний оксидативний стрес постійно існує в організмі, але при надлишку радикальних сполук він може набувати патологічного характеру. Висновки. Незважаючи на велику кількість досліджень, питання впливу факторів ризику на виникнення й прогресування діабетичної ретинопатії все ще залишається недостатньо вивченим.

Актуальность. В условиях гипергликемии при сахарном диабете параллельно с усилением процессов гликирования глюкозой циркулирующих и структурированных протеинов происходят и процессы афизиологического метаболизма глюкозы: полиоловым путем — с образованием в цитозоле клеток спирта сорбитола; галактозаминовым путем — с образованием аминогликотоксинов; усиление превращения гексоз в триозы приводит к усилению синтеза и накоплению в межклеточном пространстве гликотоксинов — глиоксаля и метилглиоксаля. В статье представлен обзор современных исследований молекулярных механизмов развития диабетической ретинопатии. Цель исследования: анализ доступных литературных источников относительно процессов гликирования глюкозой циркулирующих и структурированных протеинов. Материалы и методы. Результаты клинических исследований находили в базах данных JAMA, Scolar, NCBI, Cochrane Library и PubMed за период 2007–2018 гг. по ключевым словам, которые имеют отношение к процессам гликирования глюкозой циркулирующих и структурированных протеинов независимо от их дизайна. Результаты. Пропорционально величине и длительности гипергликемии в результате реакции гликирования белков последовательно образуются основания Шиффа, продукты Амадори и конечные продукты гликирования. При гликировании белков гликотоксинами непосредственно образуются конечные продукты гликирования. Нарушение метаболизма глюкозы приводит к формированию деструктивно-воспалительных процессов в стенках артериол мышечного типа, постартериол и венул — сосудов микроциркуляторного звена системы кровотока с развитием диабетических микроангиопатий в разных органах. На фоне перечисленных изменений происходят процессы гликирования структур сетчатки. Оксидативный стресс возникает в результате избыточного образования активных форм кислорода по отношению к степени антиоксидантной защиты. Физиологический оксидативный стресс существует в организме, однако при избытке радикальных соединений он может приобретать патологический характер. Выводы. Несмотря на большое количество исследований, вопрос влияния факторов риска на возникновение и прогрессирование диабетической ретинопатии все еще остается недостаточно изученным.

Background. An overview of current researches regarding the pathogenesis of diabetic retinopathy was made. The hyperglycemia, diabetes and the concurrent increase by glucose of glycation of circulating and structured proteins are the conditions for various unphysiological glucose metabolism processes: by polyol pathway with the synthesis in cytosol of sorbitol alcohol, organic osmolyte producing hyperosmolarity of cytosol; galacto­samine pathway of glucose transformation leads to aminoglycotoxin formation; the intensification of hexose transformation into trioses leads to the increase of synthesis and accumulation of glyoxal and methylglyoxal glycotoxins in intracellular space. The purpose: to conduct a systematic analysis of available literature sources for the study of the concurrent increase by glucose of glycation of circulating and structured proteins. Materials and methods. Clinical trials were found in the JAMA, Google Scholar, NCBI, Cochrane Library and PubMed databases for the 2007–2018 for keywords related to the concurrent increase by glucose of glycation of circulating and structured proteins without regard to their design. Results. The reaction of protein glycation, proportionally to the magnitude and duration of hyperglycemia, results in sequential formation of Schiff bases, Amadori products and glycation end products. The derangement of biologic function of endoecology is determined by the accumulation in the immediate formation of glycation end products. The disorders of glucose metabolism results in destructive inflammatory processes in the wall of muscular arterioles, postarterioles, capillaries and venules — the vessels of microcirculatory component of circulatory system with the development of diabetic microangiopathies in various internal organs. Oxidative stress is the result of overproduction of reactive oxygen species in relation to antioxidant defense levels. Physiological oxidative stress constantly exists in the body, but with an excess of radical compounds, it can become pathological. Conclusions. Despite the large number of studies, the issue of the risk factor impact on the occurrence and progression of diabetic retinopathy still remains poorly understood.


Keywords

діабетична ретинопатія; патогенез; молекулярна характеристика; фактори ризику; глюкоза; кінцеві продукти глікування; оксидативний стрес; інтерлейкіни; огляд

диабетическая ретинопатия; патогенез; молекулярная характеристика; факторы риска; глюкоза; конечные продукты гликирования; оксидативный стресс; интерлейкины; обзор

diabetic retinopathy; pathogenesis; molecular characteristics; risk factors; glucose; glycation end products; oxidative stress; interleukins; review


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

1. Бездітко П.А. Молекулярні механізми патогенезу діабетичної ретинопатії / П.А. Бездітко, В.В. Клименко // Архів офтальмології України. — 2017. — Т. 5, № 3(9). — С. 91-96.

2. Бережная Н.М. Семейства интерлейкинов: биология и онкогенез / Н.М. Бережная. — К.: Наукова думка, 2013. — 576 с.

3. Витовская О.П. Нарушения цитокиновой регуляции у пациентов с диабетической ретинопатией / О.П. Витовская, С.А. Таха, Н.Г. Бычкова // Український медичний часопис. — 2016. — № 6. — С. 93-95.

4. Выдыборец С.В. Изменения эритроцитов при сахарном диабете (обзор литературы) / С.В. Выдыборец // Врачебное дело. — 1990. — № 2(971). — С. 56-61.

5. Гарницкая А.В. Молекулярные и эпигенетические механизмы метаболических эффектов средств, применяемых при лечении пациентов с сахарным диабетом 2-го типа и его осложнений / А.В. Гарницкая // Эндокринология. — 2018. — Т. 23, № 3. — С. 281-287.

6. Ґудзь А.С. Фактори ризику прогресування діабетичної ретинопатії у хворих на цукровий діабет 2-го типу / А.С. Ґудзь, Г.Е. Захаревич // Архів офтальмології України. — 2017. — Т. 5, № 2(8). — С. 22-27.

7. Ґудзь А.С. Функціональний стан тромбоцитів і порушення мікро циркуляції сітківки у пацієнтів, хворих на цукровий діабет 2-го типу / А.С. Ґудзь, М.Л. Максимців // Архів офтальмології України. — 2017. — Т. 5, № 2(8). — С. 27-32.

8. Дрель В.Р. Транспортери глюкози: передумови виникнення ускладнень / В.Р. Дрель // Лабораторна діагностика. — 2013. — № 2(64). — С. 51-59.

9. Зак К.П. Иммунитет у больных сахарным диабетом 2-го типа и сопутствующим метаболическим синдромом. Сообщение 2. Роль адипонектинов (ИЛ-6, ФНО-α, лептина и адипонектина) / К.П. Зак, Б.Н. Маньковский, И.Н. Кондрацкая // Ендокринологія. — 2013. — Т. 18, № 2. — С. 26-32.

10. Зак К.П. Роль интерлейкина-17 в патогенезе сахарного диабета 1-го и 2-го типа у человека / К.П. Зак, В.В. Попова // Міжнародний ендокринологічний журнал. — 2018. — Т. 14, № 5. — С. 92-99.

11. Зак К.П. Сахарный диабет. Иммунитет. Цитокины / К.П. Зак, Н.Д. Тронько, В.В. Попова, А.К. Бутенко. — К.: Книга плюс, 2015. — 485 с.

12. Коненков В.И. Ангиогенез при пролиферативной диабетической ретинопатии: перспективы анти-VEGF-терапии / В.И. Коненков, В.В. Климонтов, В.В. Черных, Н.В. Тян // Офтальмохирургия. — 2013. — № 4. — С. 111-115.

13. Королев В.А. Сравнительный анализ методов определения гликированного гемоглобина / В.А. Королев // Лабораторная диагностика. — 2012. — № 3(61). — С. 3-15.

14. Малачкова Н.В. Гормональная активность жировой ткани у пациентов с сахарным диабетом 2-го типа на разных стадиях диабетической ретинопатии / Н.В. Малачкова, М.Л. Кирилюк, И.В. Комаровская // Архів офтальмології України. — 2017. — Т. 5, № 3(9). — С. 45-44.

15. Малачкова Н.В. Уровень гликемии и инсулинорезистентности у больных с сахарным диабетом 2-го типа, диабетической ретинопатией и ожирением / Н.В. Малачкова, И.В. Комаровская, М.Л. Кирилюк // Міжнародний ендокринологічний журнал. — 2017. — Т. 13, № 3. — С. 27-32.

16. Могілевський С.Ю. Особливості діабетичної ретинопатії у хворих на цукровий діабет 2 типу / С.Ю. Могілевський, О.В. Бушуєва, Л.В. Натрус // Архів офтальмології України. — 2017. — Т. 5, № 1(7). — С. 37-44.

17. Паньків В.І. Порушення вуглеводного обміну в клінічній практиці / В.І. Паньків // Міжнародний ендокринологічний журнал. — 2017. — Т. 13, № 1. — С. 59-64.

18. Петренко О.В. Особливості вмісту жирних кислот у клітинах крові хворих на діабетичну ретинопатію / О.В. Петренко, Л.В. Натрус, К.К. Таварткиладзе // Архів офтальмології України. — 2017. — Т. 5, № 3(9). — С. 54-60.

19. Радченко О.М. Глікований гемоглобін — метаболічний маркер пошкодження (огляд літератури) / О.М. Радченко // Проблеми ендокринної патології. — 2008. — № 1. — С. 104-107.

20. Сердюк В.Н. Особенности содержания NOx в сыворотке крови и в моче и активность NO-синтетазы в глазном яблоке при экспериментальной диабетической ретинопатии / В.Н. Сердюк, И.В. Савицький, В.В. Семенко // Архів офтальмології України. — 2017. — Т. 5, № 3(9). — С. 75-80.

21. Сердюк В.Н. Содержание лептина в крови у пациентов с сахарным диабетом 2-го типа на разных стадиях диабетической ретинопатии / В.Н. Сердюк, В.А. Ищенко // Офтальмологія. — 2017. — № 1. — С. 46-54.

22. Титов Е.Н. Глюкоза, гликотоксины и продукты гликирования протеинов: роль в патогенезе / Е.Н. Титов, Н.В. Хохлова, Ю.К. Ширяева // Клин. медицина. — 2013. — Т. 91, № 3. — С. 15-24.

23. American Diabetes Association Foundation of care: Education, nutrition, physical activity, smoking cessation, psychosocial care, and immunization // Diabetes Care. — 2015. — Vol. 38. — P. 20-30.

24. American Diabetes Association Standards of medical care in diabetes — 2014 // Diabetes Care. — 2014. — Vol. 37(Suppl. 1). — P. 14-80.

25. Cheung N. Diabetic retinopathy / N. Cheung, P. Mitchell, T.Y. Wong // Lancet. — 2010. — Vol. 376, № 9735. — P. 124-136.

26. Gartner V. Pathogenesis of diabetic macro- and microangiopathy / V. Gartner, T.K. Eigentler // Clin. Nephrol. — 2008. — Vol. 70. — P. 1-9.

27. IDF Clinical Practice Recommendation on the Diabetic Foot — 2017 // Diabetes Res. Clin. Pract. — 2017. — Vol. 127. — P. 285-287.

28. Lee R. Epidemiology of diabetic macular edema and related vision loss / R. Lee, T.Y. Wong, C. Sabanayagam // Eye Vis. (Lond.). — 2015. — Vol. 2. — P. 17-19.

29. Maungrup-Poulsen T. Interleukin-1 antagonism: a study companion for immune tolerance snduction in type 1 diabetes? / T. Maungrup-Poulsen // Diabetes. — 2014. — Vol. 63, № 6. — P. 1833-1835.

30. Obrosova I.G. Diabetes and the peripheral nerve / I.G. Obrosova // Biochim. Biophys. Acta. — 2009. — Vol. 1792. — P. 931-940.

31. Ogurtsova K. IDF Diabetes Atlas: Global estimates for the prevalence of diabetes for 2015 and 2040 / Ogurtsova K., da Rocha Fernandes J.D., Huang Y. et al. // Diab. Res. Clin. Pract. — 2017. — Vol. 128. — P. 40-50.

32. Pacher P. Nitric oxide and peroxynitrite in health and di–sease / P. Pacher, J.S. Beckman, L. Liaudet // Physiol. Rev. — 2007. — Vol. 87, № 1. — P. 315-324.

33. Sayin N. Ocular complications of diabetes mellitus / N. Sa–yin, N. Kara, G. Pekel // World J. Diabetes. — 2015. — Vol. 6, № 1. — P. 92-108.

34. Semba R.D. Serum carboxymethyl-lysine, an advanced glycation end product, is associated with increased aortic pulse ware velocity in adults / Semba R.D., Najjar S. S., Sun K. et al. // Am. J. Hypertens. — 2009. — Vol. 22. — P. 74-79.

35. Semenza G.L. Regulation of oxygen homeostasis by hypoxia-inducible factor 1 / G.L. Semenza // Physiology. — 2009. — Vol. 24, № 2. — P. 97-106.

36. Sokolova L.K. Diabetes and atherosclerosis. Cellular mechanisms of the pathogenesis. Literature review / L.K. Sokolova, V.M. Pushkarev, V.V. Pushkarev, N.D. Tronko // Endokrynologia. — 2017. — Vol. 22, № 2. — P. 127-138.

37. Scanlon P.H. Epidemiological issues in diabetic retinopathy / P.H. Scanlon, S.J. Aldington, I.M. Stratton // Middle East Afr. J. Ophthalmol. — 2013. — Vol. 20, № 4. — P. 293-300.

38. Standards of medical care in diabetes — 2017 // Diabetes Care. — 2017. — Vol. 40(Suppl. 1). — P. S4-S5.

39. Vitovska O.P. The efficacy of using arginine in complex the–rapy of patients with non proliferative diabetic retinopathy / O.P. Vitovska, S.A. Taha, N.H. Bychkova // East Eur. Sci. J. — 2017. — Vol. 27, part. II. — P. 38-42.

40. Zulman D.M. The influence of diabetes psychosocial attributes and self-management practices on change in diabetes status / Zulman D.M., Rosland A.M., Choi H. et al. // Patient Educ. Cons. — 2012. — Vol. 87. — P. 74-80.

41. Yasuda H. Pathophysiology and treatment for diabetic neuropathy / H. Yasuda // Rinsho Shinkeigaku. — 2009. — Vol. 49. — P. 149-157.

42. Yefimenko O.O. Oxidative stress and reproductive health / O.O. Yefimenko, O.M. Yuzko, N.V. Iarotska // Reproductivnaja endocrinologija. — 2018. — № 3(41). — P. 66-72.


Back to issue