Способ прогнозирования риска развития сахарного диабета 2 типа у лиц с ожирением и/или предиабетом Российский патент 2023 года по МПК A61B5/107 G01N33/58 C12Q1/6806 C12Q1/6827 C12Q1/686 C12Q1/6883 

Изобретение относится к области медицины, в частности к эндокринологии и терапии, и может быть использовано для прогнозирования риска развития сахарного диабета (СД) 2 типа у лиц с ожирением и/или ранними нарушениями углеводного обмена (нарушенной толерантности к глюкозе или нарушенной гликемией натощак).

В последние годы активно изучаются клинические и молекулярно-генетические предикторы, приводящие к высокому риску развитию СД 2 типа. Разные по составу прогностические модели и шкалы риска («рискометры») СД 2 типа широко используются в клинической практике для первичной профилактики СД 2 типа и ранних нарушений углеводного обмена.

В связи с тем, что генетический риск остается неизменным на протяжении всей жизни человека, он может быть предсказан еще при рождении до воздействия многих факторов риска окружающей среды. Несмотря на хорошую прогностическую способность традиционных моделей, основанных на уже известных клинических факторах риска (например, возраста, пола, факта курения, индекса массы тела (ИМТ), СД 2 типа и артериальной гипертензии (АГ) в анамнезе), активно изучается возможность дополнительного улучшения прогностической эффективности таких моделей риска с помощью добавления генетической информации [Buijsse B, Simmons RK, Griffin SJ, Schulze MB. Risk assessment tools for identifying individuals at risk of developing type 2 diabetes. Epidemiol Rev. 2011;33(1):46-62]. В этой связи некоторые исследования, в основном зарубежные, показывают, что добавление новых локусов однонуклеотидных полиморфизмов (ОНП) потенциально может повысить прогностическую способность новых моделей [Wray NR, Yang J, Hayes BJ, et al. Pitfalls of predicting complex traits from SNPs. Nat Rev Genet. 2013;14(7):507-515; Khera AV, Chaffin M, Wade KH, et al. Polygenic Prediction of Weight and Obesity Trajectories from Birth to Adulthood. Cell. 2019;177(3):587-596.e9; Liu W, Zhuang Z, Wang W, et al. An Improved Genome-Wide Polygenic Score Model for Predicting the Risk of Type 2 Diabetes. Front Genet. 2021;12:632385]. Тем не менее, ограничение применения данных моделей заключается в том, что в большинстве своем они были разработаны на материале, полученном от лиц европеоидной расы. Поэтому прогностическая способность оценок риска диабета, которые были разработаны для популяций разного этнического происхождения, может значительно различаться между популяциями и добавлять в прогностические шкалы риска стоит только те полиморфизмы, которые подтвердили свою ассоциацию с риском развития СД 2 типа в нескольких исследованиях на разных популяциях.

Известен способ прогнозирования риска развития сахарного диабета 2 типа (Патент RU №2611900 C1, МПК A61B 5/00, G01N 33/48 - 01.03.2017, Бюл. № 7), заключающийся в определении клинико-анамнестических данных: ИМТ, ОТ, наличие АГ, наличие сахарного диабета у близких родственников; а также лабораторных данных: ТГ, ХС ЛВП, показаний САД и ДАД, уровня сахара в крови. Полученные результаты оценивают с использованием бальной шкалы. При сумме баллов менее 8 судят о низкой степени риска развития СД 2 типа в ближайшие 10 лет. При сумме баллов более или равно 8 судят о высокой степени риска развития СД 2 типа.

Недостатками данного метода являются его трудоемкость, так как требуется пакет специальных программ для обработки полученных данных, а также тот факт, что не учитываются многие информативные показатели, в том числе молекулярно-генетические особенности.

Ранее был предложен способ прогнозирования риска развития сахарного диабета второго типа у больных гипертонической болезнью, характеризующийся тем, что осуществляют выделение ДНК и проводят анализ полиморфного варианта гена лимфотоксина α (+250G/A Ltα) (Патент RU №2521202 C1, МПК G01N 33/68 - 27.06.2014, Бюл. № 18). Наличие аллеля +250G Ltα прогнозирует повышенный риск формирования сахарного диабета на фоне гипертонической болезни, а носители генотипа +250АА Ltα имеют низкий риск развития сахарного диабета второго типа у уроженцев Центрального Черноземья, больных гипертонической болезнью.

Однако основным недостатком способа является то, что он может быть применен только у уроженцев Центрального Черноземья, так как молекулярно-генетические маркеры могут отличаться в зависимости от структуры популяции, а данный метод не апробирован на других популяциях; метод также не включает в себя простые легкодоступные клинические характеристики пациента.

Известен способ прогнозирования развития сахарного диабета второго типа у больных метаболическим синдромом, отличающийся тем, что рассчитывают коэффициент метаболической дислипидемии в виде отношения (ТГ+ХС ЛПНП)/ХС ЛПВП и антропометрический коэффициент в виде отношения ИМТ/ОТ/ОБ (Патент RU №2264170 C2, МПК A61B 10/02, A61B 10/00, G01N 33/50, G01N 33/92 - 20.11.2005, Бюл. № 32). При значении антропометрического коэффициента менее 37,9 кг/м² и коэффициента метаболической дислипидемии более 9,2 у.е. прогнозируют максимальный риск развития заболевания.

Недостатками данного метода являются его трудоемкость, поскольку требуется определение нескольких лабораторных показателей (ТГ, ХС ЛПНП, ХС ЛПВП), недостаточный учет некоторых информативных прогностических показателей, в том числе генетических, а также тот факт, что метод может быть использован только в группе лиц с метаболическим синдромом.

Наиболее близким аналогом заявленного технического решения является способ прогнозирования развития сахарного диабета 2 типа у лиц, проживающих в Башкортостане, включающий выделение ДНК из лимфоцитов периферической венозной крови, генотипирование методом полимеразной цепной реакции синтеза ДНК полиморфизмов rs2107538 гена хемокина CCL5 и участка rs6749704 гена хемокина CCL20 (Патент RU №2688208 C1, МПК G01N 33/48 - 21.05.2019, Бюл. № 15). Выявление генотипов С/Т или Т/Т полиморфного локуса rs2107538 гена CCL5 или генотипа С/С полиморфного локуса rs6749704 гена CCL20 прогнозирует риск развития сахарного диабета 2 типа.

Данный патент взят за прототип.

Способ имеет следующие недостатки: в связи с тем, что в основе патогенеза СД 2 типа в большей степени лежат гены, ответственные за дисфункцию бета-клеток и гены, ассоциированные с инсулинорезистентностью, вероятнее всего, гены системы воспаления, к которым относится ген CCL20, участвуют в развитии СД 2 типа в меньшей степени. Метод также не включает в себя простые легкодоступные клинические характеристики пациента и не апробирован на других популяциях.

Задачей заявляемого изобретения является разработка способа прогнозирования риска развития СД 2 типа у лиц с ожирением и/или предиабетом, который обладает высокой информативностью, хорошей чувствительностью и специфичностью, а также прост и быстр в использовании в амбулаторно-поликлиническом звене.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности прогноза риска развития СД 2 типа.

Технический результат заявленного изобретения достигается за счет проведения клинико-анамнестического обследования (пол, возраст, наличие ожирения у матери, расчет соотношения ОТ/ОБ), особенность заключается в том, что проводят молекулярно-генетическое исследование с целью анализа полиморфизма гена rs5219 гена KCNJ11, после чего данные вносят в формулу:

, где

p - вероятность развития СД 2 типа в течение 3 лет в %

Y = -18.31 + 0.07 × X1 - 1.16 × X2 + 0.75 × X3 + 12.2 × X4 + 2.09 × X5 + 1.77 × X6

X1 - возраст пациента в годах;

X2 - пол пациенты, закодированный как 0 - женский пол, 1 - мужской пол;

X3 - ожирение у матери пациента, закодированное как 0 - отсутствие, 1 - наличие;

X4 - соотношение ОТ / ОБ;

X5 - генотип KCNJ11 CT, закодированный как 0 - нет, 1 - есть;

X6 - генотип KCNJ11 TT, закодированный как 0 - нет, 1 - есть,

при полученной вероятности риска 23,7% и выше пациенты относятся к группе высокого риска развития заболевания, ниже 23,7% - к низкому риску.

Осуществление изобретения.

Способ включает в себя:

1) Выделение факторов риска развития СД 2 типа (пол, возраст, наличие ожирения у матери);

2) Измерение антропометрических параметров (ОТ, ОБ);

3) Выделение ДНК из цельной крови (или буккального эпителия) с последующим анализом полиморфизма гена rs5219 гена KCNJ11 методом полимеразной цепной реакции в режиме реального времени;

4) Отбор прогностических факторов с использованием однофакторного анализа.

5) Расчет вероятности развития СД 2 типа в течение 3 лет по формуле.

Для разработки данного способа нами было проведено исследование, в котором участвовало 112 пациентов с избытком массы тела/ожирением, у которых оценивалось возникновение СД 2 типа в течение 3х лет наблюдения. Анализ потенциальных предикторов (анамнестических, антропометрических, лабораторных) трансформации избытка массы тела/ожирения и/или предиабета в СД 2 типа показал, что наибольшей дискриминативной способностью согласно однофакторному и многофакторному анализам обладали наличие ожирения у матери, ОТ, соотношение ОТ/рост и ОТ/ОБ. В таблице 1 представлены данные, характеризующие качество диагностических показателей, являющиеся значимыми факторами риска развития СД 2 типа.

Таблица 1. Диагностические показатели, определяющие повышенный риск развития СД 2 типа Наименование показателя Площадь под кривой, AUC Отношение шансов 95% Доверительный интервал P Наличие ожирения у матери 0,56 1,66 1,01; 2,83 0,0510 ОТ 0,55 1,92 1,11; 3,54 0,0249 ОТ/ОБ 0,60 2,02 1,09; 4,10 0,0363 ОТ/рост 0,57 1,87 1,10; 3,36 0,0259

Согласно результату логистической регрессии (р=0,003) носительство Т аллеля KCNJ11 rs5219 является независимым фактором риска развития СД 2 типа вне зависимости от пола, возраста, ОТ, соотношения ОТ/ОБ и индекса ОТ/рост и может быть отнесен к маркеру повышенного риска развития сахарного диабета 2 типа у лиц с ожирением и/или предиабетом.

Поэтому наличие ожирения у матери, соотношения ОТ/рост, ОТ/ОБ, полиморфизм rs5219 гена KCNJ11 с учетом поправок на пол и возраст показали свою ассоциацию с прогнозом риска развития СД 2 типа и могут быть использованы в качестве предикторов при разработке прогностических моделей риска перехода в СД 2 типа.

Прогностическая значимость предикторов оценивалась с использованием ROC-анализа и расчетом площади под ROC-кривой (AUC), а также псевдо-R2 Найджелкерке. Максимальное значение AUC было выявлено у параметра ОТ/ОБ (AUC = 80.8). Поэтому в формулу был добавлен именно этот антропометрический показатель.

Пациенты проходят клинико-анамнестическое обследование: уточняются факторы развития СД 2 типа (пол, возраст, наличие ожирения у матери), а также оцениваются ОТ, ОБ с последующим расчетом соотношения ОТ/ОБ. Затем проводится молекулярно-генетическое исследование с целью анализа полиморфизма гена rs5219 гена KCNJ11. Использовали ДНК из ранее выделенных лейкоцитов крови сорбентным методом с применением набора реагентов «АмплиПрайм ДНК-сорб-В» (ИнтерЛабСервис, Россия). ПЦР выполняли в режиме реального времени на амплификаторе CFX-96 (Bio-Rad Laboratories, США) с помощью коммерческих наборов реагентов (Тестген, Россия).

Далее все показатели подставляются в формулу:

, где

p - вероятность развития СД 2 типа в течение 3 лет в %

Y = -18.31 + 0.07 × X₁ - 1.16 × X₂ + 0.75 × X₃ + 12.2 × X₄ + 2.09 × X₅ + 1.77 × X₆

X₁ - возраст пациента в годах;

X₂ - пол пациенты, закодированный как 0 - женский пол, 1 - мужской пол;

X₃ - ожирение у матери пациента, закодированное как 0 - отсутствие, 1 - наличие;

X₄ - соотношение ОТ / ОБ;

X₅ - генотип KCNJ11 CT, закодированный как 0 - нет, 1 - есть;

X₆ - генотип KCNJ11 TT, закодированный как 0 - нет, 1 - есть.

При предсказанной вероятности риска 23.7% и выше пациенты относятся к группе высокого риска развития заболевания, ниже 23.7% - к низкому риску.

Клинические примеры.

Пример 1.

Женщина, 50 лет, Окружность талии = 95см, Окружность бедер = 105см, Ожирение у матери - нет, Полиморфизм гена KCNJ11- генотип CT.

Подставив полученные данные в вышеупомянутую формулу (y=-18,31+0,07*50-1,16*0+0,75*0+12,2*0,905+2,09*1+1,77*0=-1,68) получаем, что вероятность риска развития СД 2 типа в течение ближайших 3х лет (р= =1/(1+EXP(-(-1,68))) *100%) составит 15,7%. Данное значение не превышает пороговое значение 23,7%, следовательно, у пациента прогнозируется низкий риск развития СД 2 типа.

Рекомендации:

1. Учитывая низкий риск развития СД 2 типа у пациента с ожирением и/или предиабетом в течение 3х лет необходимо назначить немедикаментозное лечение, включающее в себя активное изменение образа жизни (решение о необходимости медикаментозного лечения принимается индивидуально в зависимости от коморбидной патологии).

2. Провести повторный прием для скрининга нарушений углеводного обмена и рассмотрения вопроса о медикаментозном лечении ожирения или интенсификации назначенной ранее терапии через 1 год.

Пример 2.

Женщина, 60 лет, Окружность талии = 100см, Окружность бедер = 100см, Ожирение у матери - есть, Полиморфизм гена KCNJ11- генотип ТT.

Подставив полученные данные в вышеупомянутую формулу

(y=-18,31+0,07*60-1,16*0+0,75*1+12,2*1+2,09*0+1,77*1=0,61) получаем, что вероятность риска развития СД 2 типа в течение ближайших 3х лет (р= =1/(1+EXP(-0,61)))*100%) составит 64,8%. Данное значение превышает пороговое значение 23,7%, следовательно, у пациента прогнозируется высокий риск развития СД 2 типа.

Рекомендации:

1. Учитывая высокий риск развития СД 2 типа у пациента с ожирением и/или предиабетом в течение 3х лет приоритетным является назначение медикаментозного лечения ожирения и/или ранних нарушений углеводного обмена при условии изменения образа жизни.

2. Провести повторный прием не позднее чем через 3-6 месяцев.

Таким образом, понимание причин высокого риска развития СД 2 у лиц с уже имеющимися факторами риска (например, избытком массы тела, ожирением или предиабетом), а также идентификация новых молекулярно-генетических маркеров среди определенной этнической группы может дать возможность разработать оптимальную прогностическую шкалу риска развития СД 2 типа и установить оптимальную частоту диспансерного наблюдения за такими пациентами.

Преимуществом предлагаемого метода является его быстрота, простота и воспроизводимость, а также доступность диагностического оборудования, так как анализ полиморфизма гена KCNJ11 предлагается в большинстве коммерческих лабораторий страны. Полученные результаты будут способствовать своевременному прогнозированию и/или раннему выявлению группы высокого риска развития СД 2 типа, что позволит остановить прогрессирование ранних нарушений углеводного обмена, поможет определить тактику ведения пациентов с уже имеющимися факторами риска.

Изобретение относится к медицине, а именно к эндокринологии и терапии, и может быть использовано для прогнозирования риска развития сахарного диабета (СД) 2 типа в течение 3 лет у пациентов с ожирением и/или предиабетом. Проводят клинико-анамнестическое обследование с уточнением пола, возраста, наличия ожирения у матери и с расчетом соотношения окружности талии к окружности бедер и молекулярно-генетическое исследование, где, в случае выявления генотипа CT или TT полиморфизма rs5219 гена KCNJ11, определяют вероятность развития СД 2 типа по формуле . При значении р, равном или более 23,7%, прогнозируют высокий риск развития СД 2 типа в течение 3 лет. При значении р ниже 23,7% прогнозируют низкий риск развития заболевания. Способ обеспечивает повышение точности прогноза риска развития СД 2 типа за счет проведения клинико-анамнестического обследования и молекулярно-генетического исследования полиморфизма rs5219 гена KCNJ11. 1 табл., 2 пр.

Способ прогнозирования риска развития сахарного диабета (СД) 2 типа в течение 3 лет у пациентов с ожирением и/или предиабетом, включающий клинико-анамнестическое обследование с уточнением пола, возраста, наличия ожирения у матери и с расчетом соотношения окружности талии к окружности бедер (ОТ/ОБ) и молекулярно-генетическое исследование, где, в случае выявления генотипа CT или TT полиморфизма rs5219 гена KCNJ11, у пациента с ожирением и/или предиабетом определяют вероятность развития СД 2 типа в течение 3 лет по формуле:

, где

p – вероятность развития СД 2 типа в %;

Y = -18.31 + 0.07 × X1 – 1.16 × X2 + 0.75 × X3 + 12.2 × X4 + 2.09 × X5 + 1.77 × X6;

X1 – возраст пациента в годах;

X2 – пол пациента, закодированный как 0 – женский пол, 1 – мужской пол;

X3 – ожирение у матери пациента, закодированное как 0 – отсутствие, 1 – наличие;

X4 – соотношение ОТ/ОБ;

X5 – генотип KCNJ11 CT, закодированный как 0 – нет, 1 – есть;

X6 – генотип KCNJ11 TT, закодированный как 0 – нет, 1 – есть,

при значении р, равном или более 23,7%, прогнозируют высокий риск развития СД 2 типа в течение 3 лет, при значении р ниже 23,7% прогнозируют низкий риск развития заболевания.