Currently, one of the approaches to correct metabolic disorders in the type 2 diabetes mellitus (DM2) with obesity are bariatric surgery (BS), including sleeve gastrectomy (SG), gastric bypass (GB) and ileal transposition (IT). However, their effectiveness and impact on the hypothalamic signaling and hormonal status in severe forms of DM2 without obesity remain little studied. The aim of the work was to study the effect of IT, SG and GB on the insulin, leptin, ghrelin and glucagon-like peptide-1 (GLP-1) levels in the blood and on the expression of the genes encoding the main components of the hypothalamic signaling systems in rats with decompensated form of DM2, which was induced by a high-fat diet (3 months) and a single low dose of streptozotocin (25 mg/kg, 2 months after the start of the diet). In diabetic rats, a significantly expressed hyperglycemia, an impaired glucose tolerance, a decrease in glucose-stimulated GLP-1 level, a slight decrease in the insulin and leptin levels and an slight increase in ghrelin level were detected. In the hypothalamus, the expression of the genes encoding GLP-1 receptor, orexigenic agouti-related peptide (AgRP), as well as phosphotyrosine phosphatase 1B and SOCS3, the negative regulators of the leptin and insulin pathways was increased. In diabetic rats, the IT reduced the glucose levels 120 minutes after glucose load, increased the basal and glucose-stimulated GLP-1 levels, normalized the gene expression for phosphotyrosine phosphatase 1B, SOCS3, AgRP and GLP-1 receptor, which indicates the restoration of the hypothalamic signaling responsible for the control of energy metabolism and insulin sensitivity. In the case of SG and GB, an improvement in the glucose tolerance was found, and in the case of SG, an increase in the basal and glucose-stimulated GLP-1 levels was shown. However, no significant effect on the expression of the hypothalamic genes in SG and GB was found. Thus, IT is the most effective of all studied BS in the treatment of severe forms of DM2 without obesity.
В настоящее время одним из вариантов коррекции метаболических нарушений при сахарном диабете 2-го типа (СД2), который сопровождается ожирением, являются бариатрические операции, в том числе продольная резекция желудка (ПРЖ), гастрошунтирование (ГШ) и илеотранспозиция (ИТ). Однако их эффективность и влияние на гипоталамический сигналинг и гормональный статус при тяжелых формах СД2 без ожирения остаются малоизученными. Целью работы была оценка влияния ИТ, ПРЖ и ГШ на уровни инсулина, лептина, грелина и глюкагоноподобного пептида-1 (ГПП-1) в крови и на экспрессию генов, кодирующих ключевые компоненты гипоталамических сигнальных систем, у крыс с декомпенсированной формой СД2, которую вызывали высокожировой диетой (3 мес) и однократной низкой дозой стрептозотоцина (25 мг/кг, через 2 мес после начала диеты). У диабетических крыс отмечали сильно выраженную гипергликемию, нарушенную толерантность к глюкозе, снижение стимулированного глюкозой уровня ГПП-1, небольшое снижение содержания инсулина и лептина и повышение уровня грелина. В гипоталамусе была повышена экспрессия генов, кодирующих рецептор ГПП-1, орексигенный агутиподобный пептид (АПП), а также фосфотирозинфосфатазу 1B и SOCS3, негативные регуляторы лептинового и инсулинового путей. Проведение ИТ у диабетических крыс снижало уровень глюкозы через 120 мин после глюкозной нагрузки, повышало базальный и стимулированный глюкозой уровень ГПП-1, нормализовало экспрессию генов для фосфотирозинфосфатазы 1B, SOCS3, АПП и рецептора ГПП-1, что свидетельствует о восстановлении гипоталамической сигнализации, ответственной за контроль энергетического обмена и инсулиновой чувствительности. В случае ПРЖ и ГШ отмечали улучшение толерантности к глюкозе, а в случае ПРЖ также повышение базального и стимулированного глюкозой уровня ГПП-1, но заметного влияния на экспрессию гипоталамических генов выявлено не было. Таким образом, ИТ является наиболее эффективной из всех изученных бариатрических операций при лечении тяжелой формы СД2 без ожирения.
Keywords: bariatric surgery; gastric bypass; glucagon-like peptide-1; hypothalamic signaling; ileal transposition; orexigenic factor; sleeve gastrectomy.