Роль факторов метаболического синдрома в патогенезе респираторных нарушений

Для клинической медицины проблема осложнений, развивающихся при метаболическом синдроме, является актуальной и требует мультидисциплинарного подхода, поскольку сам метаболический синдром давно перешел из сферы интересов эндокринологов и кардиологов в общемедицинскую практику. Наиболее часто при метаболическом синдроме развиваются сердечно-сосудистые и цереброваскулярные осложнения. В настоящее время одним из обсуждаемых является вопрос о влиянии компонентов метаболического синдрома на состояние органов дыхания. Установлена эпидемиологическая связь висцерального ожирения и инсулинорезистентности с хронической обструктивной болезнью легких, бронхиальной астмой и синдромом обструктивного апноэ / гипопноэ сна. Несмотря на то, что нарушения функции внешнего дыхания у пациентов с клиническими эквивалентами метаболического синдрома встречаются часто, их патогенез изучен недостаточно. Целью работы явился анализ роли отдельных, наиболее значимых компонентов (патогенетических факторов) метаболического синдрома в патогенезе нарушений системы внешнего дыхания. Заключение. Клинико-лабораторные эквиваленты метаболического синдрома, такие как ожирение, гипергликемия и гиперинсулинемия, способствуют нарушению функции внешнего дыхания. Наиболее обсуждаемым процессом, который объединяет компоненты метаболического синдрома и ассоциированные с ним осложнения, является хроническое системное воспаление. В обзоре представлена концептуальная схема патогенеза респираторных нарушений при метаболическом синдроме, демонстрирующая роль его факторов в формировании качественных изменений аэрогематической мембраны и снижении диффузионной способности легких. Сформулирован ряд нерешенных вопросов, связанных с патогенезом нарушений функции внешнего дыхания при метаболическом синдроме, а также подчеркнута актуальность проведения экспериментальных исследований ранних механизмов формирования легочных нарушений с использованием животных моделей.

1. Jussi K. Kuopio Ischemic Heart Disease Risk Factor Study. In: Gell-man M., Turner J., eds. Encyclopedia of behavioral medicine. N.Y.: Springer; 2016. DOI: 10.1007/978-1-4614-6439-6_328-2.

2. Laakso M., Kuusisto J., Stancakova A. et al. The metabolic syndrome in men study: a resource for studies of metabolic and cardiovascular diseases. J. Lipid. Res. 2017; 58 (3): 481-493. DOI: 10.1194/jr.O072629.

3. Richardson T.G., Sanderson E., Palmer T.M. et al. Evaluating the relationship between circulating lipoprotein lipids and apolipoproteins with risk of coronary heart disease: a multivariable Mendelian randomisation analysis. PLoS Med. 2020; 17 (3): e1003062. DOI: 10.1371/journal.pmed.1003062.

4. Holmes M.V., Asselbergs F.W., Palmer T.M. et al. Mendelian randomization of blood lipids for coronary heart disease. Eur. Heart J. 2015; 36 (9): 539-550. DOI: 10.1093/eurheartj/eht571.

5. Virtanen H.E.K., Koskinen T.T., Voutilainen S. et al. Intake of different dietary proteins and risk of type 2 diabetes in men: the Kuopio Ischemic Heart Disease Risk Factor Study. Br. J. Nutr. 2017; 117 (6): 882-893. DOI: 10.1017/S0007114517000745.

6. Yeh H.C., Punjabi N.M., Wang N.Y. et al. Cross-sectional and prospective study of lung function in adults with type 2 diabetes: the Atherosclerosis Risk In Communities (ARIC) study. Diabetes Care. 2008; 31 (4): 741-746. DOI: 10.2337/dc07-1464.

7. Koton S., Sang Y., Schneider A.L.C. et al. Trends in stroke incidence rates in older US adults: an update from the Atherosclerosis Risk In Communities (ARIC) cohort study. JAMA Neurol. 2020; 77 (1): 109-113. DOI: 10.1001/jamaneurol.2019.3258.

8. Mansour O., Golden S.H., Yeh H.C. Disparities in mortality among adults with and without diabetes by sex and race. J. Diabetes Complications. 2020; 34 (3): 107496. DOI: 10.1016/j.jdiacomp.2019.107496.

9. Boriek A.M., Lopez M.A., Velasco C. et al. Obesity modulates diaphragm curvature in subjects with and without COPD. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2017; 313 (5): R620-629. DOI: 10.1152/ajpregu.00173.2017.

10. Dixon A.E., Peters U. The effect of obesity on lung function. Expert. Rev. Respir. Med. 2018; 12 (9): 755-767. DOI: 10.1080/17476348.2018.1506331.

11. Будневский А.В., Малыш Е.Ю., Овсянников Е.С., Дробышева Е.С. Бронхиальная астма и метаболический синдром: клинико-патогенетические взаимосвязи. Терапевтический архив. 2015; 87 (10): 110-114. DOI: 10.17116/terarkh20158710110-114.

12. Будневский А.В., Овсянников Е.С., Лабжания Н.Б. Сочетание хронической обструктивной болезни легких и метаболического синдрома: патофизиологические и клинические особенности. Терапевтический архив. 2017; 89 (1): 123-127. DOI: 10.17116/terarkh2017891123-127.

13. Choi H.S., Rhee C.K., Park Y.B. et al. Metabolic syndrome in early chronic obstructive pulmonary disease: gender differences and impact on exacerbation and medical costs. Int. J. Chron. Obstruct. Pulmon. Dis. 2019; 14: 2873-2883. DOI: 10.2147/COPD.S228497.

14. Kolahian S., Leiss V., Nurnberg B. Diabetic lung disease: fact or fiction? Rev. Endocr. Metab. Disord. 2019; 20 (3): 303-319. DOI: 10.1007/s11154-019-09516-w.

15. Baffi C.W., Wood L., Winnica D. et al. Metabolic syndrome and the lung. Chest. 2016; 149 (6): 1525-1534. DOI: 10.1016/j.chest.2015.12.034.

16. Kuziemski K., Specjalski K., Jassem E. Diabetic pulmonary microangiopathy - fact or fiction? Endokrynol. Pol. 2011; 62 (2): 171-176.

17. Yang J., Xue Q., Miao L., Cai L. Pulmonary fibrosis: a possible diabetic complication. Diabetes Metab. Res. Rev. 2011; 27 (4): 311-317. DOI: 10.1002/dmrr.1175.

18. Burgstaller G., Oehrle B., Gerckens M. et al. The instructive extracellular matrix of the lung: basic composition and alterations in chronic lung disease. Eur. Respir. J. 2017; 50 (1): 1601805. DOI: 10.1183/13993003.01805-2016.

19. Hu Y., Ma Z., Guo Z. et al. Type 1 diabetes mellitus is an independent risk factor for pulmonary fibrosis. Cell. Biochem. Biophys. 2014; 70 (2): 1385-1391. DOI: 10.1007/s12013-014-0068-4.

20. Nie Z., Jacoby D.B., Fryer A.D. Hyperinsulinemia potentiates airway responsiveness to parasympathetic nerve stimulation in obese rats. Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol. 2014; 51 (2): 251-261. DOI: 10.1165/rcmb.2013-0452OC.

21. Singh S., Bodas M., Bhatraju N.K. et al. Hyperinsulinemia adversely affects lung structure and function. Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol. 2016; 310 (9): L837-845. DOI: 10.1152/ajplung.00091.2015.

22. Wang Z., Li W., Guo Q. et al. Insulin-like growth factor-1 signaling in lung development and inflammatory lung diseases. Biomed. Res. Int. 2018; 6057589. DOI: 10.1155/2018/6057589.

23. Berair R., Saunders R., Brightling C.E. Origins of increased airway smooth muscle mass in asthma. BMC Med. 2013; 11: 145. DOI: 10.1186/1741-7015-11-145.

24. Pain M., Bermudez O., Lacoste P. et al. Tissue remodelling in chronic bronchial diseases: from the epithelial to mesenchymal phenotype. Eur. Respir. Rev. 2014; 23 (131): 118-130. DOI: 10.1183/09059180.00004413.

25. Zheng H., Wu J., Jin Z., Yan L.J. Potential biochemical mechanisms of lung injury in diabetes. Aging Dis. 2017; 8 (1): 7-16. DOI: 10.14336/AD.2016.0627.

26. Zheng H., Wu J., Jin Z., Yan L.J. Protein modifications as manifestations of hyperglycemic glucotoxicity in diabetes and its complications. Biochem. Insights. 2016; 9: 1-9. DOI: 10.4137/BCI.S36141.

27. Green C.E. Lung function and endothelial dysfunction: is there a relationship without the presence of lung disease? Respirology. 2020; 25 (1): 49-50. DOI: 10.1111/resp.13573.

28. Hancox R.J., Thomas L., Williams M.J.A., Sears M.R. Associations between lung and endothelial function in early middle age. Respirol-ogy. 2020; 25 (1): 89-96. DOI: 10.1111/resp.13556.

29. Wheatley C.M., Baldi J.C., Cassuto N.A. et al. Glycemic control influences lung membrane diffusion and oxygen saturation in exercise-trained subjects with type 1 diabetes: alveolar-capillary membrane conductance in type 1 diabetes. Eur. J. Appl. Physiol. 2011; 111 (3): 567-578. DOI: 10.1007/s00421-010-1663-8.

30. Wasserman D.H., Wang T.J., Brown N.J. The vasculature in prediabetes. Circ. Res. 2018; 122 (8): 1135-1150. DOI: 10.1161/CIRCRE-SAHA.118.311912.

31. Wu X., Lu W., He M. et al. Structural and functional definition of the pulmonary vein system in a chronic hypoxia-induced pulmonary hypertension rat model. Am. J. Physiol. Cell. Physiol. 2020; 318 (3): C555-569. DOI: 10.1152/ajpcell.00289.2019.

32. Grandl G., Wolfrum C. Hemostasis, endothelial stress, inflammation, and the metabolic syndrome. Semin. Immunopathol. 2018; 40 (2): 215-224. DOI: 10.1007/s00281-017-0666-5.

33. Santilli F., Vazzana N., Liani R. et al. Platelet activation in obesity and metabolic syndrome. Obes. Rev. 2012; 13 (1): 27-42. DOI: 10.1111/j.1467-789X.2011.00930.x.

34. Lei H., Li H., Tian L. et al. Icariside II ameliorates endothelial dysfunction by regulating the MAPK pathway via miR-126/SPRED1 in diabetic human cavernous endothelial cells. Drug. Des. Devel. Ther. 2018; 12: 1743-1751. DOI: 10.2147/DDDT.S166734.

35. Peters U., Suratt B.T., Bates J.H.T. et al. Obesity and lung disease. Chest. 2018; 153 (3): 702-709. DOI: 10.1016/j.chest.2017.07.010.

36. Melo L.C., Silva M.A., Calles A.C. Obesity and lung function: a systematic review. Einstein (Sao Paulo). 2014; 12 (1):120-125. DOI: 10.1590/s1679-45082014rw2691.

37. Huang L., Ye Z., Lu J. et al. Effects of fat distribution on lung function in young adults. J. Physiol. Anthropol. 2019; 38 (1): 7. DOI: 10.1186/s40101-019-0198-x.

38. He S., Yang J., Li X. et al. Visceral adiposity index is associated with lung function impairment: a population-based study. Respir. Res. 2021; 22 (1): 2. DOI: 10.1186/s12931-020-01599-3.

39. Agrawal M., Kern P.A., Nikolajczyk B.S. The immune system in obesity: developing paradigms amidst inconvenient truths. Curr. Diab. Rep. 2017; 17 (10): 87. DOI: 10.1007/s11892-017-0917-9.

40. McCracken E., Monaghan M., Sreenivasan S. Pathophysiology of the metabolic syndrome. Clin. Dermatol. 2018; 36 (1): 14-20. DOI: 10.1016/j.clindermatol.2017.09.004.

41. Крюков Н.Н., Гинзбург М.М., Киселева Е.В. Современный взгляд на роль асептического воспаления жировой ткани в генезе ожирения и метаболического синдрома. Артериальная гипертензия. 2013; 19 (4): 305-310.

42. Suzukawa M., Koketsu R., Baba S. et al. Leptin enhances ICAM-1 expression, induces migration and cytokine synthesis, and prolongs survival of human airway epithelial cells. Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol. 2015; 309: L801-811. DOI: 10.1152/ajplung.00365.2014.

43. Hao W., Wang J., Zhang Y. et al. Leptin positively regulates MUC5AC production and secretion induced by interleukin-13 in human bronchial epithelial cells. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2017; 493: 979-984. DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.09.106.

44. La Cava A. Leptin in inflammation and autoimmunity. Cytokine. 2017; 98: 51-58. DOI: 10.1016/j.cyto.2016.10.011.

45. Hsu P.S., Lin C.M., Chang J.F. et al. Participation of NADPH oxidase-related reactive oxygen species in leptin-promoted pulmonary inflammation: regulation of cPLA2a and COX-2 expression. Int. J. Mol. Sci. 2019; 20 (5): 1078. DOI: 10.3390/ijms20051078.