Взаимосвязь хронической обструктивной болезни легких, ожирения и уровня мелатонина

Представлен обзор литературы, в котором приводятся результаты экспериментальных и клинических исследований, посвященных изучению влияния ожирения на клиническое течение хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ), патофизиологические механизмы этого влияния, а также взаимосвязи уровня мелатонина в крови и течения ХОБЛ. Рассматриваются данные исследований, в которых оцениваются наличие связи между степенью тяжести ХОБЛ, частотой обострений и уровнями в крови важнейших адипокинов – лептина и адипонектина, а также взаимное влияние уровней мелатонина и данных адипокинов. При изучении влияния ожирения на клиническое течение ХОБЛ получены противоречивые результаты: в ряде исследований выявлен т. н. парадокс ожирения, т. к. при наличии ожирения в ряде случаев снижается смертность у пациентов с ХОБЛ. В некоторых исследованиях также отмечалась менее сильная обструкция воздушного потока при наличии ожирения. Несмотря на наличие противоречивых результатов, при ожирении, вероятно, улучшается прогноз течения ХОБЛ за счет снижения системного воспаления на патофизиологическом уровне. При обострениях ХОБЛ отмечается повышение уровней лептина и адипонектина, которые затем возвращаются к исходному уровню. Помимо гормонов жировой ткани, немаловажное значение последние десятилетия придается и влиянию гормона шишковидной железы мелатонина на течение ХОБЛ, в первую очередь – за счет воздействия на системное воспаление и антиоксидантной активности. Согласно результатам ряда исследований, мелатонин оказывает влияние на уровни адипонектина и лептина в крови, что может опосредованно влиять на уровень системного воспаления при ХОБЛ. Требуются дальнейшие исследования в этой области, т. к. на данный момент результаты противоречивы.

ожирение, хроническая обструктивная болезнь легких, мелатонин, адипокины

1. Houghton A.M. Mechanistic links between COPD and lung cancer. Nat. Rev. Cancer. 2013; 13 (4): 233–245. DOI: 10.1038/nrc3477.

2. Agusti A., Calverley P.M., Celli B. et al. Characterisation of COPD heterogeneity in the ECLIPSE cohort. Respir. Res. 2010; 11 (1): 122. DOI: 10.1186/1465-9921-11-122.

3. Будневский А.В., Малыш Е.Ю. Клинико-патогенетические взаимосвязи сердечно-сосудистых заболеваний и хронической обструктивной болезни легких. Кардиология. 2017; 57 (4): 89–93.

4. Будневский А.В., Воронина Е.В., Овсянников Е.С. и др. Анемия хронических заболеваний как проявление хронической обструктивной болезни легких. Клиническая медицина. 2017; 95 (3): 201–206.

5. Кожевникова С.А., Будневский А.В., Овсянников Е.С. и др. Хроническая обструктивная болезнь легких и сахарный диабет: взгляд на эпидемиологию, патогенетические механизмы, лечение. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2016; 60 (4): 122–127.

6. Кожевникова С.А., Будневский А.В., Овсянников Е.С., Белов В.Н. Особенности клинического течения и качества жизни пациентов с хронической обструктивной болезнью легких на фоне метаболического синдрома. Медицинский вестник Северного Кавказа. 2017; 12 (1): 20–23. DOI: 10.14300/mnnc.2017.12006.

7. McClean K.M., Kee F., Young I.S. et al. Obesity and the lung: 1. Epidemiology. Thorax. 2008; 63 (7): 649–654. DOI: 10.1136/thx.2007.086801.

8. Katz P., Iribarren C., Sanchez G., Blanc P.D. Obesity and functioning among individuals with chronic obstructive pulmonary disease (COPD). COPD. 2016; 13 (3): 352–359. DOI: 10.3109/15412555.2015.1087991.

9. Geva S., Yaakoby M., Kalchiem-Dekel O. et al. [The association between obesity and chronic obstructive pulmonary disease (COPD)]. Harefuah. 2016; 155 (9): 554–558 (in Israel).

10. Park J.H., Lee J.K., Heo E.Y. et al. The effect of obesity on patients with mild chronic obstructive pulmonary disease: results from KNHANES 2010 to 2012. Int. J. Chron. Obstruct. Pulmon. Dis. 2017; 12: 757–763. DOI: 10.2147/COPD.S126192.

11. Vestbo J., Prescott E., Almdal T. et al. Body mass, fat-free body mass, and prognosis in patients with chronic obstructive pulmonary disease from a random population sample: findings from the Copenhagen City Heart Study. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2006; 173 (1): 79–83. DOI: 10.1164/rccm.200506-969OC.

12. Blum A., Simsolo C., Sirchan R. Haiek S. "Obesity paradox" in chronic obstructive pulmonary disease. Isr. Med. Assoc. J. 2011; 13 (11): 672–675.

13. Divo M.J., Casanova C., Marin J.M. et al. COPD comorbidities network. Eur. Respir. J. 2015; 46 (3): 640–650. DOI: 10.1183/09031936.00171614.

14. Galesanu R.G., Bernard S., Marquis K. et al. Obesity in chronic obstructive pulmonary disease: is fatter really better? Can. Respir. J. 2014; 21 (5): 297–301. DOI: 10.1155/2014/181074.

15. Cecere L.M., Littman A.J., Slatore C.G. et al. Obesity and COPD: associated symptoms, health-related quality of life, and medication use. COPD. 2011; 8 (4): 275–284. DOI: 10.3109/15412555.2011.586660.

16. Cekerevac I., Lazic Z. [Obesity and chronic obstructive pulmonary disease]. Srp. Arh. Celok. Lek. 2011; 139 (5-6): 322–327 (in Serbian).

17. Lambert A.A., Putcha N., Drummond M.B. et al. Obesity Is associated with increased morbidity in moderate to severe COPD. Chest. 2017; 151 (1): 68–77. DOI: 10.1016/j.chest.2016.08.1432.

18. Garcia-Rio F., Soriano J.B., Miravitlles M. et al. Impact of obesity on the clinical profile of a population-based sample with chronic obstructive pulmonary disease. PLoS One. 2014; 9 (8): e105220. DOI: 10.1371/journal.pone.0105220.

19. Bluher M., Mantzoros C.S. From leptin to other adipokines in health and disease: facts and expectations at the beginning of the 21st century. Metabolism. 2015; 64 (1): 131–145. DOI: 10.1016/j.metabol.2014.10.016.

20. Vernooy J.H., Bracke K.R., Drummen N.E. et al. Leptin modulates innate and adaptive immune cell recruitment after cigarette smoke exposure in mice. J. Immunol. 2010; 184 (12): 7169–7177. DOI: 10.4049/jimmunol.0900963.

21. Vernooy J.H., Drummen N.E., van Suylen R.J. et al. Enhanced pulmonary leptin expression in patients with severe COPD and asymptomatic smokers. Thorax. 2009; 64 (1): 26–32. DOI: 10.1136/thx.2007.085423.

22. Breyer M.K., Rutten E.P., Vernooy J.H. et al. Gender differences in the adipose secretome system in chronic obstructive pulmonary disease (COPD): a pivotal role of leptin. Respir. Med. 2011; 105 (7): 1046–1053. DOI: 10.1016/j.rmed.2011.02.001.

23. Shin I.H., Lee J.H., Kim H.C. Ubiquitous monitoring system for chronic obstructive pulmonary disease and heart disease patients. Conf. Proc. IEEE Eng. Med Biol. Soc. 2007; 2007: 3689–3692. DOI: 10.1109/IEMBS.2007.4353132.

24. Takabatake N., Nakamura H., Abe S. et al. Circulating leptin in patients with chronic obstructive pulmonary disease. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1999; 159 (4, Pt 1): 1215–1219. DOI: 10.1164/ajrccm.159.4.9806134.

25. Bruno A., Chanez P., Chiappara G. et al. Does leptin play a cytokine-like role within the airways of COPD patients? Eur. Respir. J. 2005; 26 (3): 398–405. DOI: 10.1183/09031936.05.00092404.

26. Schols A.M., Creutzberg E.C., Buurman W.A. et al. Plasma leptin is related to proinflammatory status and dietary intake in patients with chronic obstructive pulmonary disease. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1999; 160 (4): 1220–1226. DOI: 10.1164/ajrccm.160.4.9811033.

27. Creutzberg E.C., Wouters E.F., Vanderhoven-Augustin I.M. et al. Disturbances in leptin metabolism are related to energy imbalance during acute exacerbations of chronicobstructive pulmonary disease. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2000; 162 (4, Pt 1): 1239–1245. DOI: 10.1164/ajrccm.162.4.9912016.

28. Kythreotis P., Kokkini A., Avgeropoulou S. et al. Plasma leptin and insulin-like growth factor I levels during acute exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease. BMC Pulm. Med. 2009; 9: 11. DOI: 10.1186/1471-2466-9-11.

29. Krommidas G., Kostikas K., Papatheodorou G. et al. Plasma leptin and adiponectin in COPD exacerbations: associations with inflammatory biomarkers. Respir. Med. 2010; 104 (1): 40–46. DOI: 10.1016/j.rmed.2009.08.012.

30. Parameswaran H., Fine A., Walsh K. et al. Alveolar macrophage activation and an emphysema-like phenotype in adiponectin-deficient mice. Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol. 2008; 294 (6): 1035–1042. DOI: 10.1152/ajplung.00397.2007.

31. Nakanishi K., Takeda Y., Tetsumoto S. et al. Involvement of endothelial apoptosis underlying chronic obstructive pulmonary disease-like phenotype in adiponectinnull mice: implications for therapy. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2011; 183 (9): 1164–1175. DOI: 10.1164/rccm.201007-1091OC.

32. Miller M., Pham A., Cho J.Y.et al. Adiponectin-deficient mice are protected against tobacco-induced inflammation and increased emphysema. Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol. 2010; 299 (6): 834–842. DOI: 10.1152/ajplung.00326.2009.

33. Thyagarajan B., Jacobs D.R. Jr., Smith L.J. et al. Serum adiponectin is positively associated with lung function in young adults, independent of obesity: the CARDIA study. Respir. Res. 2010; 11 (1): 176. DOI: 10.1186/1465-9921-11-176.

34. Chan K.H., Yeung S.C., Yao T.J. et al. Elevated plasma adiponectin levels in patients with chronic obstructive pulmonary disease. Int. J. Tuberc. Lung Dis. 2010; 14 (9): 1193–200.

35. Kirdar S., Serter M., Ceylan E. et al. Adiponectin as a biomarker of systemic inflammatory response in smoker patients with stable and exacerbation phases of chronic obstructive pulmonary disease. Scand. J. Clin. Lab. Invest. 2009; 69 (2): 219–224. DOI: 10.1080/00365510802474400.

36. Tomoda K., Yoshikawa M., Itoh T. et al. Elevated circulating plasma adiponectin in underweight patients with COPD. Chest. 2007; 132 (1): 135–140. DOI: 10.1378/chest.07-0227.

37. Miller M., Cho J.Y., Pham A. et al. Adiponectin and functional adiponectin receptor 1 are expressed by airway epithelial cells in chronic obstructive pulmonary disease. J. Immunol. 2009; 182 (1): 684–691. DOI: 10.4049/jimmunol.182.1.684.

38. Gumral N., Naziroglu M., Ongel K. et al. Antioxidant enzymes and melatonin levels in patients with bronchial asthma and chronic obstructive pulmonary disease during stable and exacerbation periods. Cell. Biochem. Funct. 2009; 27 (5): 276–283. DOI: 10.1002/cbf.1569.

39. Shin I.S., Shin N.R., Park J.W. et al. Melatonin attenuates neutrophil inflammation and mucus secretion in cigarette smoke-induced chronic obstructive pulmonary diseases via the suppression of Erk-Sp1 signaling. J. Pineal Res. 2015; 58 (1): 50–60. DOI: 10.1111/jpi.12192.

40. de Matos Cavalcante A.G., de Bruin P.F.C., de Bruin V.M.S. et al. Melatonin reduces lung oxidative stress in patients with chronic obstructive pulmonary disease: a randomized, double-blind, placebo-controlled study. J. Pineal Res. 2012; 53 (3): 238–244. DOI: 10.1111/j.1600-079X.2012.00992.x.

41. Kim G.D., Lee S.E., Kim T.H. et al. Melatonin suppresses acrolein-induced IL-8 production in human pulmonary fibroblasts. J. Pineal Res. 2012; 52 (3): 356–364. DOI: 10.1111/j.1600-079X.2011.00950.x.

42. Hales C.A., Musto S.W., Janssens S. et al. Smoke aldehyde component influences pulmonary edema. J. Appl. Physiol. 1992; 72 (2): 555–561. DOI: 10.1152/jappl.1992.72.2.555.

43. Finkelstein E.I., Nardini M., Van Der Vliet A. Inhibition of neutrophil apoptosis by acrolein: a mechanism of tobaccorelated lung disease? Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol. 2001; 281 (3): 732–739. DOI: 10.1152/ajplung.2001.281.3.L732.

44. Agil A., Rosado I., Ruiz R. et al. Melatonin improves glucose homeostasis in young Zucker diabetic fatty rats. J .Pineal Res. 2012; 52 (2): 203–210. DOI: 10.1111/j.1600-079X.2011.00928.x.

45. Canpolat S., Sandal S., Yilmaz B. et al. Effects of pinealectomy and exogenous melatonin on serum leptin levels in male rat. Eur. J. Pharmacol. 2001; 428 (1): 145–148. DOI: 10.1016/S0014-2999(01)01230-4.

46. Kitagawa A., Ohta Y., Ohashi K. Melatonin improves metabolic syndrome induced by high fructose intake in rats. J. Pineal Res. 2012; 52 (4): 403–413. DOI: 10.1111/j.1600-079X.2011.00955.x.

47. Baltaci A.K., Mogulkoc R. Pinealectomy and melatonin administration in rats: their effects on plasma leptin levels and relationship with zinc. Acta. Biol. Hung. 2007; 58 (4): 335–343. DOI: 10.1556/ABiol.58.2007.4.1.

48. Rios-Lugo M.J., Cano P., Jimenez-Ortega V. et al. Melatonin effect on plasma adiponectin, leptin, insulin, glucose, triglycerides and cholesterol in normal and high fat-fed rats. J. Pineal. Res. 2010; 49 (4): 342–348. DOI: 10.1111/j.1600-079X.2010.00798.x.

49. Song Y.M., Chen M.D. Effects of melatonin administration on plasma leptin concentration and adipose tissue leptin secretion in mice. Acta. Biol. Hung. 2009; 60 (4): 399–407. DOI: 10.1556/ABiol.60.2009.4.6.

50. Alonso-Vale M.I., Andreotti S., Borges-Silva C.D. et al. Intermittent and rhythmic exposure to melatonin in primary cultured adipocytes enhances the insulin and dexamethasone effects on leptin expression. J. Pineal Res. 2006; 41 (1): 28–34. DOI: 10.1111/j.1600-079X.2006.00328.x.

51. Puchalski S.S., Green J.N., Rasmussen D.D. Melatonin effect on rat body weight regulation in response to high-fat diet at middle age. Endocrine. 2003; 21 (2): 163–167. DOI: 10.1385/ENDO:21:2:163.

52. Prunet-Marcassus B., Desbazeille M., Bros A. et al. Melatonin reduces body weight gain in Sprague Dawley rats with diet-induced obesity. Endocrinology. 2003; 144 (12): 5347–5352. DOI: 10.1210/en.2003-0693.

53. Corbalan-Tutau D., Madrid J.A., Nicolas F., Garaulet M. Daily profile in two circadian markers “melatonin and cortisol” and associations with metabolic syndrome components. Physiol. Behav. 2014; 123231–235. DOI: 10.1016/j.physbeh.2012.06.005.

54. Gonciarz M., Biekanski W., Partyka R. et al. Plasma insulin, leptin, adiponectin, resistin, ghrelin, and melatonin in nonalcoholic steatohepatitis patients treated with melatonin. J. Pineal Res. 2013; 54 (2): 154–161. DOI: 10.1111/j.1600-079X.2012.01023.x.

55. Celinski K., Konturek P.C., Slomka M. et al. Altered basal and postprandial plasma melatonin, gastrin, ghrelin, leptin and insulin in patients with liver cirrhosis and portal hypertension without and with oral administration of melatonin or tryptophan. J. Pineal Res. 2009; 46 (4): 408–414. DOI: 10.1111/j.1600-079X.2009.00677.x.

56. Peliciari-Garcia R.A., Andrade-Silva J., Cipolla-Neto J. et al. Leptin modulates norepinephrine-mediated melatonin synthesis in cultured rat pineal gland. Biomed. Res. Int. 2013; 2013: 546516. DOI: 10.1155/2013/546516.

57. Kim G.D., Lee S.E., Kim T.H. et al. Melatonin suppresses acrolein-induced IL-8 production in human pulmonary fibroblasts. J. Pineal Res. 2012; 52 (3): 356–364. DOI: 10.1111/j.1600-079X.2011.00950.x.

58. de Oliveira A.C., Andreotti S., Farias Tda S. et al. Metabolic disorders and adipose tissue insulin responsiveness in neonatally STZ-induced diabetic rats are improved by long-term melatonin treatment. Endocrinology. 2012; 153 (5): 2178–2188. DOI: 10.1210/en.2011-1675.

59. Huang L., Zhang C., Hou Y. et al. Blood pressure reducing effects of piromelatine and melatonin in spontaneously hypertensive rats. Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci. 2013; 17 (18): 2449–2456.