Лептин играет важную роль в регуляции чувства насыщения, энергетического баланса и массы тела. В обзоре обсуждается влияние макронутриентов пищи на метаболизм и физиологическое действие гормона и их роль в патогенезе резистентности к лептину и лептинемии
Лептин усиливает чувство насыщения и участвует в регуляции энергетического баланса и массы тела. При алиментарном (диет-индуцированном) ожирении развивается резистентность к лептину, ведущая к повышению аппетита и перееданию. Результаты рассмотренных в обзоре исследований демонстрируют наличие тесной взаимосвязи между лептином и особенностями диеты, что указывает на возможность применения диетических стратегий с целью нормализации чувствительности к лептину и терапии ожирения. Несмотря на методологические ограничения (напр., маленький размер выборки, недостаточный контроль условий проведения эксперимента) и гетерогенность экспериментальных дизайнов, исследования, проведенные на людях и животных, демонстрируют определяющую роль пищевых факторов – преобладания жира, углеводов, фруктозы и сахарозы и низкое содержание белка в пище – в развитии резистентности к гормону, в то время как ограничение калорийности рациона, наоборот, способствует реверсии лептинемии и резистентности к лептину как в краткосрочном, так и в долгосрочном периоде. Дополнительно, в статье обсуждаются влияние методологических факторов на достоверность результатов исследований, направления для будущих исследований и возможности внедрения исследовательских данных в клиническую практику.
Отсутствие единого определения резистентности к лептину и стандартизированных методов оценки его уровня в плазме крови остаются одними из главных ограничений большинства экспериментальных исследований. Кроме того, до сих пор отсутствуют данные об эффективности долгосрочного снижения калорийности рациона в общей популяции. Сегодня все большую популярность набирают альтернативные методы терапии лептинемии – препараты, повышающие чувствительность к лептину, и диета, подобранная на основе индивидуальных генетических особенностей пациента. Таким образом, связь между нутритивными факторами и чувствительности тканей к лептину, а также обратимость состояния резистентности, подчеркивают высокий потенциал диетических вмешательств в восстановлении нормальной чувствительности к гормону. Тем не менее, для внедрения этих подходов в широкую клиническую практику требуются введение стандартного, универсального определения и методов измерения резистентности к лептину и достоверные данные популяционных, трансляционных клинических исследований.
Введение
Лептин, пептидный гормон класса адипокинов, был открыт в 1994 году (1). Лептин синтезируется клетками жировой ткани (адипоцитами) и слизистой оболочки желудка (1–4). Действуя на нейроны гипоталамуса, гормон оказывает регуляторное влияние на формирование чувства насыщения, энергетический баланс и контроль массы тела, а взаимодействие лептина с инсулином обеспечивает контроль уровня глюкозы крови и липидного гомеостаза (5). В норме высвобождение лептина повышается после употребления пищи и снижается в состоянии голода, а его содержание в плазме крови коррелирует с показателем общей жировой массой тела: увеличение количества адипоцитов связано с повышением секреции лептина и отражает уровень и доступность энергетических ресурсов организма (6). Действуя на рецепторы иммунных клеток, лептин проявляет провоспалительную активность (1).
Роль лептина в патогенезе метаболических заболеваний хорошо изучена. В обзоре рассмотрены исследования, сосредоточенные на изучении регуляторной роли лептина в пищевом поведении и физиологических основ резистентности к лептину – хроническим повышением уровня гормона в результате нарушения его транспорта в мозге, снижения экспрессии рецепторов к лептину (LepRb) и активности сигнальных каскадов в гипоталамусе (7, 8). Принимая во внимание растущее количество данных, свидетельствующих о возможности реверсии резистентности к лептину с помощью диетических вмешательств, в работе дополнительно обсуждаются диетологические подходы по нормализации уровня лептина и чувствительности центральных и периферических структур к гормону.
Физиологическое действие лептина
Уровень циркулирующего лептина регулируется энергетическими запасами организма и доступностью пищевых ресурсов (9). При достаточном уровне энергии лептин секретируется в кровоток адипоцитами белой жировой ткани (конститутивная секреция). В желудке продукция гормона повышается в ответ на поступление пищи (регулируемая секреция). Благодаря устойчивости лептина к действию протеолитических ферментов желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), лептин, секретируемый в желудке, составляет преобладающую часть циркулирующего гормона, особенно после приема пищи и в процессе пищеварения (2–4).
После поступления в кровоток лептин проникает через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) в мозг, где связывается с рецепторами гипоталамуса, стимулируя чувство насыщения, снижение чувства голода и потребления пищи (8, 10, 11). Помимо центральных эффектов, лептин оказывает регуляторное влияние на периферические ткани (12, 13). Так, взаимодействуя с холецистокинином в ЖКТ, лептин повышает афферентную активность блуждающего нерва, контролирующего процессы опорожнения желудка. Последние, в свою очередь, способствуют формированию чувства насыщения (14).
Секреция лептина клетками ЖКТ в постпрандиальном периоде способствует абсорбции углеводов и белков. Данный эффект опосредован повышением экспрессии глюкозных транспортеров (GLUT-2, GLUT-5, натрий-глюкозный котранспортер 1-го типа) (15–17) и активации протонзависимых переносчиков ди- и трипептидов класса PepT1 (18). Увеличение уровня циркулирующего лептина приводит к снижению высвобождения липидов и аполипопротеинов в кровоток (19), повышению окисления жирных кислот в печени и мышцах и предотвращению формирования эктопических жировых отложений (20–22).
При голодании циркулирующий лептин стимулирует активацию пищевого поведения, направленного на восстановление и поддержание энергетического гомеостаза (8). Необходимость адаптации к периодам голода в процессе биологической эволюции определила преобладание сигнальной функции лептина в качестве маркера энергетического гомеостаза (7, 23). Можно предположить, что физиологические механизмы, опосредующие взаимосвязь между уровнем лептина и массой тела, эволюционировали преимущественно как «индикаторы» энергетических запасов организма, в то время как регуляторное влияние гормона на потребление пищи, по всей видимости, играло второстепенную функцию.
Резистентность к лептину и алиментарное ожирение
Алиментарное (диет-индуцированное) ожирение сопровождается нарушением гормональной регуляции массы тела и чувства голода (24, 25), а у коморбидных больных часто ожирению сопутствует резистентность к лептину и гиперлептинемия. Однако поскольку повышение уровня лептина при алиментарном ожирении может индуцировать развитие хронической гиперлептинемии, вопрос о целесообразности назначения экзогенного лептина людям с ожирением нуждается в дополнительном изучении (26–28).
Как показывают данные исследований на животных, аналогично инсулинорезистентности при сахарном диабете 2-го типа хроническое повышение уровня циркулирующего лептина вызывает десенситизацию рецепторов гипоталамуса, что приводит к снижению их регуляторного влияния на чувство голода и насыщения. Таким образом, потребление пищи продолжается несмотря на избыток энергетических запасов в жировой ткани (28). Сегодня уже известны и описаны многие сигнальные каскады, опосредующие физиологические эффекты лептина при ожирении, хотя некоторые механизмы до сих пор остаются неизученными (8).
Диагностика резистентности к лептину
В настоящее время не существует стандартизированных алгоритмов и критериев оценки степени резистентности к лептину (29). Среди наиболее распространенных подходов – расчет индекса свободного лептина (29), математический метод диагностики резистентности к лептину (30) и использование замещающих переменных (proxy variables), применимых в экспериментальных условиях. По этическим и практическим соображениям инвазивные методики, используемые в животных моделях, – интрацеребровентрикулярное и интраперитонеальное введение лептина, выделение микрососудов – не могут быть применены в исследованиях на людях, что ограничивает возможности прямого анализа молекулярных звеньев сигнального каскада лептина и их связи с формированием поведенческого ответа в человеческой популяции (31, 32). У людей лептинемия является высокочувствительным маркером резистентности к лептину. В животных моделях данный показатель дополняют индикаторами действия лептина – уровнем аппетита, насыщения, потребления пищи или изменения массы тела. У мышей для определения флуктуаций содержания лептина в плазме крови в ответ на потребление пищи количественно оценивают содержание мРНК лептина в слизистой оболочке желудка и желудочном соке (17, 33). Для более глубокого понимания «молекулярных, нейрональных и поведенческих механизмов» (34), опосредующих физиологический ответ на гиперлептинемию и ее маркеры, требуется более четкое определение резистентности к лептину.
Уровень лептина в крови, резистентность к лептину и макронутриенты
Развитие резистентности к лептину может быть индуцировано действием ряда диетических факторов – переедания, нутритивного статуса и состава пищи (35). Так, частое употребление простых углеводов и насыщенных жиров приводит к повышению уровня триглицеридов в плазме крови, способствуя снижению транспорта лептина через ГЭБ в мозг (36). Несмотря на большое разнообразие подходов к оценке выраженности резистентности к лептину и ее связи с диетическими факторами, влияние макронутриентов на уровень циркулирующего лептина и маркеров резистентности было неоднократно продемонстрировано в экспериментальных и клинических исследованиях. Связь между потреблением пищи и изменениями уровня секреции лептина в желудке, а также роль гормона в регуляции процессов всасывания макронутриентов в тонкой кишке, дают основание предполагать наличие общих звеньев патогенеза ожирения и резистентности к лептину (37). В Таблице 1 приведены исследования, изучающие взаимосвязь между диетическими факторами и чувствительностью к лептину.
Таблица 1. Исследования влияния микронутриентов пищи на развитие резистентности к лептину
Пищевые жиры
В животных моделях дли индукции развития алиментарного ожирения и резистентности к лептину используется диета, богатая жирами (32). Гиперлептинемия (47) и воспаление в гипоталамусе (48) сегодня рассматриваются в качестве важных медиаторов, опосредующих влияние жира, поступаемого с пищей, на чувствительность к лептину. Например, по сравнению с грызунами, содержавшимися на низкожировой диете, развитие ожирения у мышей на фоне высокожировой диеты (15 недель; 10% vs 45% жира) сопровождалось выраженным увеличением массы тела и уровня лептина в плазме крови. Кроме того, посредством подавления активации сигнального белка и активатора транскрипции 3 (STAT3) высокожировая диета способствовала развитию резистентности к экзогенному лептину. Однако несмотря на исходно высокие уровень циркулирующего лептина и массу тела животных, резистентность к лептину оставалась достоверно высокой только до 15-й недели высокожировой диеты. В то время как интрацеребровентрикулярный лептин стимулирует активацию сигнальных каскадов в гипоталамусе мышей, в течение 15 недель содержащихся на высокожировом рационе, эта активность была на 75% ниже, чем в группе низкожировой диеты (31). Авторы исследования (31) делают вывод, что прогрессирование резистентности к лептину, индуцированной высокожировой диетой, зависит от макронутриентного профиля рациона и опосредована двумя основными механизмами: снижением доступности гипоталамических центров связывания гормона и, как результат, подавлением лептин-опосредованной активации регуляторных сигнальных каскадов в гипоталамусе, и нарушением механизмов внутриклеточной сигнализации в лептин-чувствительных нейронах гипоталамуса, необходимой для активации STAT3. В другом экспериментальном исследовании на животных резистентность к периферическому (циркулирующему) лептину манифестировала в течение двух недель высокожировой диеты (56% жира, 20% кукурузного крахмала vs 10% жира, 66% кукурузного крахмала), предшествуя развитию хронической гиперлептинемии и ожирения (32).
Согласно последним данным, в регуляции уровня циркулирующего лептина участвуют только некоторые классы пищевых жиров. В исследовании Kratz et al. основным регулятором секреции лептина при употреблении высокожировой пищи оказалась альфа-линоленовая кислота (омега-3-полиненасыщенная жирная кислота, ПНЖК; источник – рапсовое масло), но не мононенасыщенные или омега-6 ПНЖК, причем динамика изменения уровня гормона зависела от пола: у мужчин (n=30) с нормальной массой тела (индекс массы тела, ИМТ 18.5-24.9 кг/м2) пища, богатая жиром, стимулировала незначительное повышение, а у женщин (n=25) – достоверное снижение уровня лептина в плазме крови (38). Исследователи полагают, что наблюдаемый эффект может быть опосредован различиями в базальном уровне и гормональной активности лептина у мужчин и женщин (24). Однако данные об отсутствии влияния омега-6 ПНЖК на уровень лептина опровергаются результатами обзора 2016 года, в котором показано участие данного класса жирных кислот в патогенезе резистентности к лептину, инсулинорезистентности и ожирения. Вместе с тем исследование подтверждает центральную роль омега-3 ПНЖК в регуляции энергетического гомеостаза и массы тела как у людей, так и у грызунов (49). Например, по сравнению с полиненасыщенными триглицеридами (рыбий жир), добавление небольшого количества насыщенных триглицеридов (твердые жиры) в рацион крыс с нормальным весом, содержащихся на низкожировой диете, индуцировало резистентность к экзогенному лептину и повышало потребление пищи как в остром, так и в долгосрочном периоде (35).
Повышение секреции лептина в желудке, обусловленное макронутриентным составом пищи, может служить ранним маркером периферической резистентности к лептину. Le Beyec et al. проанализировал экспрессию лептина в клетках желудка и динамику изменения уровня гормона в плазме крови мышей, содержащихся на высокожировой диете (45% жира, 35% углеводов, 20% белка vs 3% жира, 48% углеводов [преимущественно крахмал], 16% белка) в течение 12 недель (33). По сравнению с контрольными мышами, получающими стандартный корм, спустя неделю высокожировой диеты у животных экспериментальной группы наблюдалось достоверное повышение уровня лептина в желудке (+70%; p<0.001). Спустя 12 недель высокожировой диеты, экспрессия лептина клетками желудка мышей, получающих высокожировую пищу, увеличивалась на 50%, в то время как секреция лептина адипоцитами белой жировой ткани повышалась только спустя четыре недели. Результаты исследования позволяют предположить, что именно хроническое повышение уровня лептина в желудке является ключевым пусковым фактором развития резистентности к лептину в тканях ЖКТ, аналогично развитию периферической резистентности афферентных нейронов ядер блуждающего нерва у крыс с алиментарным ожирением (33, 50).
Углеводы
Вопрос о влиянии углеводов пищи на динамику изменения уровня лептина до сих пор остается предметом активного изучения. У здоровых женщин высокий уровень потребления углеводов (превышение рекомендуемой суточной нормы потребления на 40%; основные источники углеводов – хлеб, рис, выпечка и сахар), но не жиров (39), способствовал повышению уровня циркулирующего лептина практический на треть (28%) и суточного расхода энергии – на 7%. Аналогично, показано более выраженное увеличение уровня лептина – до 81% – в ответ на поступление пищи, богатой углеводами (81%, 90 г раствора мальтозы + дополнительные пищевые добавки), по сравнению с изоэнергетической высокожировой пищей (79%) или голоданием (40). Несмотря на учет компонентов пищи, используемых в составе высокоуглеводной диеты, в представленных исследованиях отсутствуют данные о соотношении различных типов макронутриентов, например, сахаров, крахмала или клетчатки, которые могут оказывать разнонаправленное действие на контроль секреции лептина.
Ключевая роль в развитии диет-индуцированной резистентности к лептину на фоне высокожировой диеты отводится простым сахарам. Так, исключение из высокожирового и высокоуглеводного рациона (30% жира, 40% фруктозы, 10% других углеводов vs 30% жира, 0% сахара, 50% других углеводов) фруктозы может остановить прогрессирование резистентности к лептину и гиперлептинемии (41), а избыточное поступление сахарозы (4% жира, 30% раствор сахарозы vs 60% жира, 7% сахарозы), наоборот, способствовать развитию резистентности (43). Так, у здоровых людей добавление фруктозы в высокожировой рацион (изокалорийная высокожировая диета с добавлением 1.5 г фруктозы на кг массы тела в день) на протяжении четырех недель приводит к хроническому повышению концентрации лептина в плазме крови в периоды голодания (42).
Развитию резистентности к лептину на фоне регулярного поступления фруктозы с пищей способствует не только повышение уровня циркулирующего лептина, но его секреции в желудке. Так, у мышей, десятикратное увеличение содержания лептина в желудочном соке наблюдалось уже спустя 15 минут после перорального введения фруктозы (17), причем эффект не зависел от базального уровня лептина в плазме крове и не обнаруживался при введение галактозы. Таким образом, резистентность периферических тканей к лептину, вероятно, развивается в результате повышения секреции гормона в желудке; последняя, в свою очередь, регулируется макронутриентным составом пищи (33, 50).
Противоречивость некоторых данных экспериментальных исследований подчеркивает необходимость дальнейшего изучения роли отдельных классов углеводов и жиров пищи в развитии резистентности к лептину с учетом их биохимических и метаболических характеристик и соотношения в составе рациона.
Белок
Исследования на животных демонтируют обратную корреляцию между содержанием белка в пище и уровнем циркулирующего лептина. Так, снижение доли белка в рационе крыс с 17% до 6% приводило к 100%-му повышению уровня лептина и триглицеридов в плазме крови, количества потребляемой пищи и массы тела (44). Интересно, что в аналогичном исследовании подобный эффект наблюдался только при снижении содержания белка в пище с 20% до 5% и 8%, но не до 10% или 15% (45).
У здоровых людей изокалорийная высокобелковая диета способствует более быстрому достижению чувства насыщения, однако достоверно не влияет на содержание лептина в плазме крови. С другой стороны, снижение уровня циркулирующего лептина, потребления пищи и жировой массы тела наблюдается при неограниченном (ad libitum) потреблении высокобелковой пищи (46).
Диетические подходы по снижению уровня циркулирующего лептина с целью реверсии резистентности к гормону
Восстановление нормальной чувствительности к лептину – один из наиболее эффективных методов снижения массы тела у пациентов с ожирением (51). В животных моделях восстановлению чувствительности к лептину способствуют снижение жировой массы тела и выраженности лептинемии (8, 52). Учитывая центральную роль лептина в регуляции метаболической адаптации организма к похудению и компенсаторном повышении массы тела (53), факт увеличение скорости потери веса при снижении уровня периферического лептина не кажется столь очевидным. Данный эффект описан в модели Zhao et al. (7), показавшей, что снижение уровня биологически активного лептина при ожирении может увеличивать чувствительность периферических и центральных структур к гормону. Результаты описанных исследований дают основания рассматривать диетические подходы, направленные на снижение жировой массы или уровня циркулирующего лептина (ограничение калорий или голодание), в качестве эффективного терапевтического инструмента для реверсии резистентности к гормону (8). Исследования, изучающие влияние ограничения калорий на уровень циркулирующего лептина в краткосрочном и долгосрочном периоде, приведены в Таблице 2.
Таблица 2. Исследования, изучающие эффективность различных диетических подходов в снижении уровня лептина в плазме крови*
Краткосрочные воздействия
При краткосрочном ограничении калорий снижение уровня циркулирующего лептина опосредовано снижением уровня глюкозы в крови, а значит и секреции инсулина (54, 60). У пациентов, страдающих ожирением, 52-часовое голодание (0 ккал) приводило к снижению уровня лептина в плазме крови на 72% (54).
У молодых мужчин (n=34) ограничение калорий на 62% в течение двух дней способствовало уменьшению уровня лептина на 27.2%, независимо от динамики изменения массы тела, а спустя пять дней после возвращения к стандартной диете уровень гормона повышался на 37.6% (55). Аналогично, в исследовании Mars et al. концентрация лептина в плазме крови мужчин с нормальным весом (ИМТ<25 кг/м2) и мужчин, страдающих ожирением (n=44), снижалась на 40% (95% ДИ от -43.6 до -34.9%) спустя четыре дня ограничения калорий на 65% от стандартного рациона (56).
Долгосрочные стратегии
Результаты применения долгосрочных диетических стратегий (≈4–40 недель) демонстрируют сопоставимо высокую эффективность ограничения калорий и снижения массы тела в нормализации уровня и чувствительности тканей к лептину. Так, независимо от типа диетического вмешательства (полное голодание; ≈455 ккал, преимущественно из белков; 50% от стандартного уровня), у женщин с ожирением (n=21) ограничение калорий в течение одной недели приводило к быстрому снижению уровня лептина в плазме крови до 66%; в течение последующих трех недель низкокалорийного рациона уровень лептина постепенно снижался до ≈80% (57). По сравнению со снижением жировой массы тела, ограничение калорий оказывало более выраженное воздействие на содержание лептина в плазме крови. Wadden et al. изучил лептин-снижающий эффект 40-недельной программы по похудению в группе из 49 женщин, страдающих избыточной массой тела. Ограничение калорийности рациона до 1000 или 1200 ккал/день в течение 40 недель приводило к снижению концентрации лептина в плазме крови, причем эффект был более выражен среди женщин, потребляющих 1000 ккал/день, на 6-ю (-55.8%) и 10-ю недели (-53%) исследования. К 40-й неделе низкокалорийной диеты (1000 ккал/день) уровень лептина снижался до 37.4%. В данном исследовании изменения уровня гормона в долгосрочном периоде в большей степени модулировались снижением массы тела, нежели ограничением калорийности рациона (58).
В модели диет-индуцированного ожирения избыточная масса тела и гиперлептинемия рассматриваются в качестве ключевых предикторов развития резистентности к лептину (47), а следовательно и терапевтических мишеней при разработке диетических подходов к реверсии данного состояния. Согласно приведенным исследованиям, эффект кратковременной низкокалорийной диеты на уровень лептина в плазме крови не зависит от изменений жировой массы тела. В долгосрочном периоде, он может выражаться в восстановлении нормальной чувствительности к лептину, снижении амплитуды изменения уровня гормона в ответ на потребление пищи и потере жировой массы тела.
Обсуждение
Вклад и ограничения современных и перспективы для будущих исследований
Отсутствие универсального определения резистентности к лептину является одним из главных ограничений исследований, посвященных изучению физиологических механизмов данной патологии (29). Уровень лептина в плазме крови и желудочном соке, вместе с другими переменными, часто используются в качестве маркеров чувствительности к гормону, однако не всегда позволяют точно определить степень резистентности. Хотя исследования на животных открывают ученым широкие возможности для изучения физиологических и молекулярных механизмов резистентности к лептину, результаты, полученные с использованием инвазивных методик, не отражают реальную связь между микронутриентами пищи и чувствительностью центральных и периферических структур к гормону, а значит не могут быть экстраполированы на человеческую популяцию. Для разработки стандартизированных и универсальных методов диагностики резистентности к лептину требуются данные контролируемых клинических исследований (61).
Макронутриенты пищи играют важную роль в регуляции физиологической активности лептина. Низкобелковая диета, богатая жирами, углеводами, фруктозой и сахарозой, способствует повышению центральных и периферических маркеров резистентности к лептину. Однако принимая во внимание небольшой размер выборки и низкую достоверность результатов исследований, посвященных вопросу взаимосвязи между содержанием углеводов в пище и уровнем лептина, для изучения данных механизмов требуется проведение популяционных эпидемиологических исследований, позволяющих оценить изменение лабораторных маркеров резистентности на фоне высокоуглеводной диеты. Кроме того, в будущих исследованиях рекомендуется учитывать не только состав пищи, но и соотношение ключевых макронутриентов, а также оценивать влияние замены одних компонентов пищи другими. Принимая во внимание многофакторную природу физиологических механизмов, участвующих в патогенезе ожирения и реализации лептиновой сигнализации, метаболомические исследования могли бы оказаться особенно актуальными для определения метаболических маркеров резистентности к лептину (62).
В настоящее время внимание многих исследователей сосредоточено на вопросе эффективности диетических стратегий в реверсии резистентности к лептину. В систематическом обзоре и мета-анализе (59) 12 мультицентровых контролируемых клинических исследований (n=495) было показано достоверное снижение уровня лептина в плазме крови на фоне голодания или низкокалорийной диеты (стандартизированная разница средних, 3.69 нг/мл, 95% ДИ от -5.19 до -2.19, p≤0.001). Амплитуда снижения уровня лептина возрастала по мере уменьшения калорийности рациона (≤50% vs >50% рекомендуемой суточной нормы потребления), причем полное голодание было менее эффективным, чем с ограничение калорий. Однако высокая степень гетерогенности анализируемых исследований в отношении используемых диетических методов, длительности воздействия и состава групп (например, взрослые участники с нормальным весом или ожирением) затрудняет экстраполяцию результатов на общую популяцию.
Как упоминалось ранее, концентрация лептина в крови является чувствительным индикатором уровня жира в организме и доступности энергетических ресурсов (4, 6), а значит снижение калорийности рациона и массы тела могут оказывать непосредственное влияние на чувствительность к гормону (63, 64). Данный эффект реализуется посредством положительной обратной связи: снижение потребляемых калорий (и/или повышение уровня физической активности; 65) и, как следствие, потеря веса, приводят к снижению уровня циркулирующего лептина, повышению чувствительности к гормону и снижению потребления пищи. Таким образом, снижение массы тела является ключевым фактором, способствующим нормализации уровня лептина, а в долгосрочном периоде потеря веса и ограничение калорийности рациона могут способствовать менее выраженному снижению уровня лептина в ответ на низкокалорийную пищу. Однако при выборе диетических подходов следует учитывать возможность формирования физиологической адаптации механизмов регуляции уровня лептина к снижению жировой массы тела, а также влияние поведенческих факторов – снижения энергозатрат, повышения аппетита и низкой приверженности назначенной стратегии – на эффективность терапевтического подхода (66–69).
Клиническая и практическая значимость результатов исследований
Недостаточное количество данных о влиянии макронутриентов пищи на систему лептиновой сигнализации препятствует формированию официальных рекомендаций по выбору диетических стратегий для всех категорий населения. Кроме того, для некоторых пациентов отсутствие постоянного наблюдения и консультаций высококвалифицированных специалистов на фоне терапии может иметь нежелательные психологические последствия и снижать приверженность назначенной терапии.
Хотя данный обзор сосредоточен преимущественно на рассмотрении диетических методов реверсии резистентности к лептину, отдельного внимания заслуживают исследования эффективности различных фармакологических агентов, в том числе обладающих лептин-сенситизирующим действием, в нормализации чувствительности к гормону и его уровня в плазме крови (70). Одним из таких соединений является стероидный лактон Витаферин А. У мышей Витаферин А способствует реверсии резистентности к лептину и стеатоза печени и снижению массы тела на 20-25% (71), однако безопасность данного соединения для человека не доказана (70, 71). Не менее эффективным фармакологическим агентом являются нейтрализующие антитела к лептину – в животных моделях ожирения они повышают чувствительность клеток центральной нервной системы и периферических тканей к лептину (28). При достижении достаточного уровня безопасности, медикаментозная терапия может быть применена с целью предотвращения метаболических адаптаций сигнальных путей лептина (снижение энергозатрат и повышение аппетита) к резкому снижению массы тела.
Несмотря на значительный прогресс в понимании влияния внешних факторов, в том числе диетических, на риск развития ожирения (72, 73), механизмы, опосредующие эти сложные взаимосвязи, требуют детального изучения. Повысить точность существующих диетических подходов позволит использование дополнительных маркеров – полиморфизмов в генах лептина и других гормонов, регулирующих энергетический обмен (грелин, инсулин), – разработка персонализированных диетических программ, адаптированных под генетический профиль пациента (74), и изучение молекулярных механизмов физиологического действия лептина и других гормонов ЖКТ. Дополнительно, понимание влияния факторов среды на фенотипические проявления генов позволит объяснить сходство между эффектами определенных режимов питания и мутациями в генах лептина.
Заключение
Достигнутый за последнее десятилетие прогресс в понимании биологических основ влияния диетических факторов на метаболизм лептина открывает широкие возможности для разработки новых подходов к лечению алиментарного ожирения. Взаимосвязь между макронутриентным составом пищи – высокожировой и низкобелковой диетой, избыточным потреблением углеводов (фруктозы и сахарозы) – и маркерами физиологической активности лептина, а также возможность нормализации чувствительности к лептину с помощью коррекции рациона питания, дают основания рассматривать диетические подходы в качестве эффективных стратегий контроля чувствительности к лептину. Тем не менее, для достоверной диагностики резистентности к гормону у людей требуются введение стандартного определения данного состояния и внедрение стандартизированных методов оценки клинико-лабораторных маркеров чувствительности к лептину, а для применения диетических подходов в общей популяции необходимы данные трансляционных и клинических исследований.
Лептин усиливает чувство насыщения и участвует в регуляции энергетического баланса и массы тела. При алиментарном (диет-индуцированном) ожирении развивается резистентность к лептину, ведущая к повышению аппетита и перееданию. Результаты рассмотренных в обзоре исследований демонстрируют наличие тесной взаимосвязи между лептином и особенностями диеты, что указывает на возможность применения диетических стратегий с целью нормализации чувствительности к лептину и терапии ожирения. Несмотря на методологические ограничения (напр., маленький размер выборки, недостаточный контроль условий проведения эксперимента) и гетерогенность экспериментальных дизайнов, исследования, проведенные на людях и животных, демонстрируют определяющую роль пищевых факторов – преобладания жира, углеводов, фруктозы и сахарозы и низкое содержание белка в пище – в развитии резистентности к гормону, в то время как ограничение калорийности рациона, наоборот, способствует реверсии лептинемии и резистентности к лептину как в краткосрочном, так и в долгосрочном периоде. Дополнительно, в статье обсуждаются влияние методологических факторов на достоверность результатов исследований, направления для будущих исследований и возможности внедрения исследовательских данных в клиническую практику.
Отсутствие единого определения резистентности к лептину и стандартизированных методов оценки его уровня в плазме крови остаются одними из главных ограничений большинства экспериментальных исследований. Кроме того, до сих пор отсутствуют данные об эффективности долгосрочного снижения калорийности рациона в общей популяции. Сегодня все большую популярность набирают альтернативные методы терапии лептинемии – препараты, повышающие чувствительность к лептину, и диета, подобранная на основе индивидуальных генетических особенностей пациента. Таким образом, связь между нутритивными факторами и чувствительности тканей к лептину, а также обратимость состояния резистентности, подчеркивают высокий потенциал диетических вмешательств в восстановлении нормальной чувствительности к гормону. Тем не менее, для внедрения этих подходов в широкую клиническую практику требуются введение стандартного, универсального определения и методов измерения резистентности к лептину и достоверные данные популяционных, трансляционных клинических исследований.
Введение
Лептин, пептидный гормон класса адипокинов, был открыт в 1994 году (1). Лептин синтезируется клетками жировой ткани (адипоцитами) и слизистой оболочки желудка (1–4). Действуя на нейроны гипоталамуса, гормон оказывает регуляторное влияние на формирование чувства насыщения, энергетический баланс и контроль массы тела, а взаимодействие лептина с инсулином обеспечивает контроль уровня глюкозы крови и липидного гомеостаза (5). В норме высвобождение лептина повышается после употребления пищи и снижается в состоянии голода, а его содержание в плазме крови коррелирует с показателем общей жировой массой тела: увеличение количества адипоцитов связано с повышением секреции лептина и отражает уровень и доступность энергетических ресурсов организма (6). Действуя на рецепторы иммунных клеток, лептин проявляет провоспалительную активность (1).
Роль лептина в патогенезе метаболических заболеваний хорошо изучена. В обзоре рассмотрены исследования, сосредоточенные на изучении регуляторной роли лептина в пищевом поведении и физиологических основ резистентности к лептину – хроническим повышением уровня гормона в результате нарушения его транспорта в мозге, снижения экспрессии рецепторов к лептину (LepRb) и активности сигнальных каскадов в гипоталамусе (7, 8). Принимая во внимание растущее количество данных, свидетельствующих о возможности реверсии резистентности к лептину с помощью диетических вмешательств, в работе дополнительно обсуждаются диетологические подходы по нормализации уровня лептина и чувствительности центральных и периферических структур к гормону.
Физиологическое действие лептина
Уровень циркулирующего лептина регулируется энергетическими запасами организма и доступностью пищевых ресурсов (9). При достаточном уровне энергии лептин секретируется в кровоток адипоцитами белой жировой ткани (конститутивная секреция). В желудке продукция гормона повышается в ответ на поступление пищи (регулируемая секреция). Благодаря устойчивости лептина к действию протеолитических ферментов желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), лептин, секретируемый в желудке, составляет преобладающую часть циркулирующего гормона, особенно после приема пищи и в процессе пищеварения (2–4).
После поступления в кровоток лептин проникает через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) в мозг, где связывается с рецепторами гипоталамуса, стимулируя чувство насыщения, снижение чувства голода и потребления пищи (8, 10, 11). Помимо центральных эффектов, лептин оказывает регуляторное влияние на периферические ткани (12, 13). Так, взаимодействуя с холецистокинином в ЖКТ, лептин повышает афферентную активность блуждающего нерва, контролирующего процессы опорожнения желудка. Последние, в свою очередь, способствуют формированию чувства насыщения (14).
Секреция лептина клетками ЖКТ в постпрандиальном периоде способствует абсорбции углеводов и белков. Данный эффект опосредован повышением экспрессии глюкозных транспортеров (GLUT-2, GLUT-5, натрий-глюкозный котранспортер 1-го типа) (15–17) и активации протонзависимых переносчиков ди- и трипептидов класса PepT1 (18). Увеличение уровня циркулирующего лептина приводит к снижению высвобождения липидов и аполипопротеинов в кровоток (19), повышению окисления жирных кислот в печени и мышцах и предотвращению формирования эктопических жировых отложений (20–22).
При голодании циркулирующий лептин стимулирует активацию пищевого поведения, направленного на восстановление и поддержание энергетического гомеостаза (8). Необходимость адаптации к периодам голода в процессе биологической эволюции определила преобладание сигнальной функции лептина в качестве маркера энергетического гомеостаза (7, 23). Можно предположить, что физиологические механизмы, опосредующие взаимосвязь между уровнем лептина и массой тела, эволюционировали преимущественно как «индикаторы» энергетических запасов организма, в то время как регуляторное влияние гормона на потребление пищи, по всей видимости, играло второстепенную функцию.
Резистентность к лептину и алиментарное ожирение
Алиментарное (диет-индуцированное) ожирение сопровождается нарушением гормональной регуляции массы тела и чувства голода (24, 25), а у коморбидных больных часто ожирению сопутствует резистентность к лептину и гиперлептинемия. Однако поскольку повышение уровня лептина при алиментарном ожирении может индуцировать развитие хронической гиперлептинемии, вопрос о целесообразности назначения экзогенного лептина людям с ожирением нуждается в дополнительном изучении (26–28).
Как показывают данные исследований на животных, аналогично инсулинорезистентности при сахарном диабете 2-го типа хроническое повышение уровня циркулирующего лептина вызывает десенситизацию рецепторов гипоталамуса, что приводит к снижению их регуляторного влияния на чувство голода и насыщения. Таким образом, потребление пищи продолжается несмотря на избыток энергетических запасов в жировой ткани (28). Сегодня уже известны и описаны многие сигнальные каскады, опосредующие физиологические эффекты лептина при ожирении, хотя некоторые механизмы до сих пор остаются неизученными (8).
Диагностика резистентности к лептину
В настоящее время не существует стандартизированных алгоритмов и критериев оценки степени резистентности к лептину (29). Среди наиболее распространенных подходов – расчет индекса свободного лептина (29), математический метод диагностики резистентности к лептину (30) и использование замещающих переменных (proxy variables), применимых в экспериментальных условиях. По этическим и практическим соображениям инвазивные методики, используемые в животных моделях, – интрацеребровентрикулярное и интраперитонеальное введение лептина, выделение микрососудов – не могут быть применены в исследованиях на людях, что ограничивает возможности прямого анализа молекулярных звеньев сигнального каскада лептина и их связи с формированием поведенческого ответа в человеческой популяции (31, 32). У людей лептинемия является высокочувствительным маркером резистентности к лептину. В животных моделях данный показатель дополняют индикаторами действия лептина – уровнем аппетита, насыщения, потребления пищи или изменения массы тела. У мышей для определения флуктуаций содержания лептина в плазме крови в ответ на потребление пищи количественно оценивают содержание мРНК лептина в слизистой оболочке желудка и желудочном соке (17, 33). Для более глубокого понимания «молекулярных, нейрональных и поведенческих механизмов» (34), опосредующих физиологический ответ на гиперлептинемию и ее маркеры, требуется более четкое определение резистентности к лептину.
Уровень лептина в крови, резистентность к лептину и макронутриенты
Развитие резистентности к лептину может быть индуцировано действием ряда диетических факторов – переедания, нутритивного статуса и состава пищи (35). Так, частое употребление простых углеводов и насыщенных жиров приводит к повышению уровня триглицеридов в плазме крови, способствуя снижению транспорта лептина через ГЭБ в мозг (36). Несмотря на большое разнообразие подходов к оценке выраженности резистентности к лептину и ее связи с диетическими факторами, влияние макронутриентов на уровень циркулирующего лептина и маркеров резистентности было неоднократно продемонстрировано в экспериментальных и клинических исследованиях. Связь между потреблением пищи и изменениями уровня секреции лептина в желудке, а также роль гормона в регуляции процессов всасывания макронутриентов в тонкой кишке, дают основание предполагать наличие общих звеньев патогенеза ожирения и резистентности к лептину (37). В Таблице 1 приведены исследования, изучающие взаимосвязь между диетическими факторами и чувствительностью к лептину.
Таблица 1. Исследования влияния микронутриентов пищи на развитие резистентности к лептину
Пищевые жиры
В животных моделях дли индукции развития алиментарного ожирения и резистентности к лептину используется диета, богатая жирами (32). Гиперлептинемия (47) и воспаление в гипоталамусе (48) сегодня рассматриваются в качестве важных медиаторов, опосредующих влияние жира, поступаемого с пищей, на чувствительность к лептину. Например, по сравнению с грызунами, содержавшимися на низкожировой диете, развитие ожирения у мышей на фоне высокожировой диеты (15 недель; 10% vs 45% жира) сопровождалось выраженным увеличением массы тела и уровня лептина в плазме крови. Кроме того, посредством подавления активации сигнального белка и активатора транскрипции 3 (STAT3) высокожировая диета способствовала развитию резистентности к экзогенному лептину. Однако несмотря на исходно высокие уровень циркулирующего лептина и массу тела животных, резистентность к лептину оставалась достоверно высокой только до 15-й недели высокожировой диеты. В то время как интрацеребровентрикулярный лептин стимулирует активацию сигнальных каскадов в гипоталамусе мышей, в течение 15 недель содержащихся на высокожировом рационе, эта активность была на 75% ниже, чем в группе низкожировой диеты (31). Авторы исследования (31) делают вывод, что прогрессирование резистентности к лептину, индуцированной высокожировой диетой, зависит от макронутриентного профиля рациона и опосредована двумя основными механизмами: снижением доступности гипоталамических центров связывания гормона и, как результат, подавлением лептин-опосредованной активации регуляторных сигнальных каскадов в гипоталамусе, и нарушением механизмов внутриклеточной сигнализации в лептин-чувствительных нейронах гипоталамуса, необходимой для активации STAT3. В другом экспериментальном исследовании на животных резистентность к периферическому (циркулирующему) лептину манифестировала в течение двух недель высокожировой диеты (56% жира, 20% кукурузного крахмала vs 10% жира, 66% кукурузного крахмала), предшествуя развитию хронической гиперлептинемии и ожирения (32).
Согласно последним данным, в регуляции уровня циркулирующего лептина участвуют только некоторые классы пищевых жиров. В исследовании Kratz et al. основным регулятором секреции лептина при употреблении высокожировой пищи оказалась альфа-линоленовая кислота (омега-3-полиненасыщенная жирная кислота, ПНЖК; источник – рапсовое масло), но не мононенасыщенные или омега-6 ПНЖК, причем динамика изменения уровня гормона зависела от пола: у мужчин (n=30) с нормальной массой тела (индекс массы тела, ИМТ 18.5-24.9 кг/м2) пища, богатая жиром, стимулировала незначительное повышение, а у женщин (n=25) – достоверное снижение уровня лептина в плазме крови (38). Исследователи полагают, что наблюдаемый эффект может быть опосредован различиями в базальном уровне и гормональной активности лептина у мужчин и женщин (24). Однако данные об отсутствии влияния омега-6 ПНЖК на уровень лептина опровергаются результатами обзора 2016 года, в котором показано участие данного класса жирных кислот в патогенезе резистентности к лептину, инсулинорезистентности и ожирения. Вместе с тем исследование подтверждает центральную роль омега-3 ПНЖК в регуляции энергетического гомеостаза и массы тела как у людей, так и у грызунов (49). Например, по сравнению с полиненасыщенными триглицеридами (рыбий жир), добавление небольшого количества насыщенных триглицеридов (твердые жиры) в рацион крыс с нормальным весом, содержащихся на низкожировой диете, индуцировало резистентность к экзогенному лептину и повышало потребление пищи как в остром, так и в долгосрочном периоде (35).
Повышение секреции лептина в желудке, обусловленное макронутриентным составом пищи, может служить ранним маркером периферической резистентности к лептину. Le Beyec et al. проанализировал экспрессию лептина в клетках желудка и динамику изменения уровня гормона в плазме крови мышей, содержащихся на высокожировой диете (45% жира, 35% углеводов, 20% белка vs 3% жира, 48% углеводов [преимущественно крахмал], 16% белка) в течение 12 недель (33). По сравнению с контрольными мышами, получающими стандартный корм, спустя неделю высокожировой диеты у животных экспериментальной группы наблюдалось достоверное повышение уровня лептина в желудке (+70%; p<0.001). Спустя 12 недель высокожировой диеты, экспрессия лептина клетками желудка мышей, получающих высокожировую пищу, увеличивалась на 50%, в то время как секреция лептина адипоцитами белой жировой ткани повышалась только спустя четыре недели. Результаты исследования позволяют предположить, что именно хроническое повышение уровня лептина в желудке является ключевым пусковым фактором развития резистентности к лептину в тканях ЖКТ, аналогично развитию периферической резистентности афферентных нейронов ядер блуждающего нерва у крыс с алиментарным ожирением (33, 50).
Углеводы
Вопрос о влиянии углеводов пищи на динамику изменения уровня лептина до сих пор остается предметом активного изучения. У здоровых женщин высокий уровень потребления углеводов (превышение рекомендуемой суточной нормы потребления на 40%; основные источники углеводов – хлеб, рис, выпечка и сахар), но не жиров (39), способствовал повышению уровня циркулирующего лептина практический на треть (28%) и суточного расхода энергии – на 7%. Аналогично, показано более выраженное увеличение уровня лептина – до 81% – в ответ на поступление пищи, богатой углеводами (81%, 90 г раствора мальтозы + дополнительные пищевые добавки), по сравнению с изоэнергетической высокожировой пищей (79%) или голоданием (40). Несмотря на учет компонентов пищи, используемых в составе высокоуглеводной диеты, в представленных исследованиях отсутствуют данные о соотношении различных типов макронутриентов, например, сахаров, крахмала или клетчатки, которые могут оказывать разнонаправленное действие на контроль секреции лептина.
Ключевая роль в развитии диет-индуцированной резистентности к лептину на фоне высокожировой диеты отводится простым сахарам. Так, исключение из высокожирового и высокоуглеводного рациона (30% жира, 40% фруктозы, 10% других углеводов vs 30% жира, 0% сахара, 50% других углеводов) фруктозы может остановить прогрессирование резистентности к лептину и гиперлептинемии (41), а избыточное поступление сахарозы (4% жира, 30% раствор сахарозы vs 60% жира, 7% сахарозы), наоборот, способствовать развитию резистентности (43). Так, у здоровых людей добавление фруктозы в высокожировой рацион (изокалорийная высокожировая диета с добавлением 1.5 г фруктозы на кг массы тела в день) на протяжении четырех недель приводит к хроническому повышению концентрации лептина в плазме крови в периоды голодания (42).
Развитию резистентности к лептину на фоне регулярного поступления фруктозы с пищей способствует не только повышение уровня циркулирующего лептина, но его секреции в желудке. Так, у мышей, десятикратное увеличение содержания лептина в желудочном соке наблюдалось уже спустя 15 минут после перорального введения фруктозы (17), причем эффект не зависел от базального уровня лептина в плазме крове и не обнаруживался при введение галактозы. Таким образом, резистентность периферических тканей к лептину, вероятно, развивается в результате повышения секреции гормона в желудке; последняя, в свою очередь, регулируется макронутриентным составом пищи (33, 50).
Противоречивость некоторых данных экспериментальных исследований подчеркивает необходимость дальнейшего изучения роли отдельных классов углеводов и жиров пищи в развитии резистентности к лептину с учетом их биохимических и метаболических характеристик и соотношения в составе рациона.
Белок
Исследования на животных демонтируют обратную корреляцию между содержанием белка в пище и уровнем циркулирующего лептина. Так, снижение доли белка в рационе крыс с 17% до 6% приводило к 100%-му повышению уровня лептина и триглицеридов в плазме крови, количества потребляемой пищи и массы тела (44). Интересно, что в аналогичном исследовании подобный эффект наблюдался только при снижении содержания белка в пище с 20% до 5% и 8%, но не до 10% или 15% (45).
У здоровых людей изокалорийная высокобелковая диета способствует более быстрому достижению чувства насыщения, однако достоверно не влияет на содержание лептина в плазме крови. С другой стороны, снижение уровня циркулирующего лептина, потребления пищи и жировой массы тела наблюдается при неограниченном (ad libitum) потреблении высокобелковой пищи (46).
Диетические подходы по снижению уровня циркулирующего лептина с целью реверсии резистентности к гормону
Восстановление нормальной чувствительности к лептину – один из наиболее эффективных методов снижения массы тела у пациентов с ожирением (51). В животных моделях восстановлению чувствительности к лептину способствуют снижение жировой массы тела и выраженности лептинемии (8, 52). Учитывая центральную роль лептина в регуляции метаболической адаптации организма к похудению и компенсаторном повышении массы тела (53), факт увеличение скорости потери веса при снижении уровня периферического лептина не кажется столь очевидным. Данный эффект описан в модели Zhao et al. (7), показавшей, что снижение уровня биологически активного лептина при ожирении может увеличивать чувствительность периферических и центральных структур к гормону. Результаты описанных исследований дают основания рассматривать диетические подходы, направленные на снижение жировой массы или уровня циркулирующего лептина (ограничение калорий или голодание), в качестве эффективного терапевтического инструмента для реверсии резистентности к гормону (8). Исследования, изучающие влияние ограничения калорий на уровень циркулирующего лептина в краткосрочном и долгосрочном периоде, приведены в Таблице 2.
Таблица 2. Исследования, изучающие эффективность различных диетических подходов в снижении уровня лептина в плазме крови*
Краткосрочные воздействия
При краткосрочном ограничении калорий снижение уровня циркулирующего лептина опосредовано снижением уровня глюкозы в крови, а значит и секреции инсулина (54, 60). У пациентов, страдающих ожирением, 52-часовое голодание (0 ккал) приводило к снижению уровня лептина в плазме крови на 72% (54).
У молодых мужчин (n=34) ограничение калорий на 62% в течение двух дней способствовало уменьшению уровня лептина на 27.2%, независимо от динамики изменения массы тела, а спустя пять дней после возвращения к стандартной диете уровень гормона повышался на 37.6% (55). Аналогично, в исследовании Mars et al. концентрация лептина в плазме крови мужчин с нормальным весом (ИМТ<25 кг/м2) и мужчин, страдающих ожирением (n=44), снижалась на 40% (95% ДИ от -43.6 до -34.9%) спустя четыре дня ограничения калорий на 65% от стандартного рациона (56).
Долгосрочные стратегии
Результаты применения долгосрочных диетических стратегий (≈4–40 недель) демонстрируют сопоставимо высокую эффективность ограничения калорий и снижения массы тела в нормализации уровня и чувствительности тканей к лептину. Так, независимо от типа диетического вмешательства (полное голодание; ≈455 ккал, преимущественно из белков; 50% от стандартного уровня), у женщин с ожирением (n=21) ограничение калорий в течение одной недели приводило к быстрому снижению уровня лептина в плазме крови до 66%; в течение последующих трех недель низкокалорийного рациона уровень лептина постепенно снижался до ≈80% (57). По сравнению со снижением жировой массы тела, ограничение калорий оказывало более выраженное воздействие на содержание лептина в плазме крови. Wadden et al. изучил лептин-снижающий эффект 40-недельной программы по похудению в группе из 49 женщин, страдающих избыточной массой тела. Ограничение калорийности рациона до 1000 или 1200 ккал/день в течение 40 недель приводило к снижению концентрации лептина в плазме крови, причем эффект был более выражен среди женщин, потребляющих 1000 ккал/день, на 6-ю (-55.8%) и 10-ю недели (-53%) исследования. К 40-й неделе низкокалорийной диеты (1000 ккал/день) уровень лептина снижался до 37.4%. В данном исследовании изменения уровня гормона в долгосрочном периоде в большей степени модулировались снижением массы тела, нежели ограничением калорийности рациона (58).
В модели диет-индуцированного ожирения избыточная масса тела и гиперлептинемия рассматриваются в качестве ключевых предикторов развития резистентности к лептину (47), а следовательно и терапевтических мишеней при разработке диетических подходов к реверсии данного состояния. Согласно приведенным исследованиям, эффект кратковременной низкокалорийной диеты на уровень лептина в плазме крови не зависит от изменений жировой массы тела. В долгосрочном периоде, он может выражаться в восстановлении нормальной чувствительности к лептину, снижении амплитуды изменения уровня гормона в ответ на потребление пищи и потере жировой массы тела.
Обсуждение
Вклад и ограничения современных и перспективы для будущих исследований
Отсутствие универсального определения резистентности к лептину является одним из главных ограничений исследований, посвященных изучению физиологических механизмов данной патологии (29). Уровень лептина в плазме крови и желудочном соке, вместе с другими переменными, часто используются в качестве маркеров чувствительности к гормону, однако не всегда позволяют точно определить степень резистентности. Хотя исследования на животных открывают ученым широкие возможности для изучения физиологических и молекулярных механизмов резистентности к лептину, результаты, полученные с использованием инвазивных методик, не отражают реальную связь между микронутриентами пищи и чувствительностью центральных и периферических структур к гормону, а значит не могут быть экстраполированы на человеческую популяцию. Для разработки стандартизированных и универсальных методов диагностики резистентности к лептину требуются данные контролируемых клинических исследований (61).
Макронутриенты пищи играют важную роль в регуляции физиологической активности лептина. Низкобелковая диета, богатая жирами, углеводами, фруктозой и сахарозой, способствует повышению центральных и периферических маркеров резистентности к лептину. Однако принимая во внимание небольшой размер выборки и низкую достоверность результатов исследований, посвященных вопросу взаимосвязи между содержанием углеводов в пище и уровнем лептина, для изучения данных механизмов требуется проведение популяционных эпидемиологических исследований, позволяющих оценить изменение лабораторных маркеров резистентности на фоне высокоуглеводной диеты. Кроме того, в будущих исследованиях рекомендуется учитывать не только состав пищи, но и соотношение ключевых макронутриентов, а также оценивать влияние замены одних компонентов пищи другими. Принимая во внимание многофакторную природу физиологических механизмов, участвующих в патогенезе ожирения и реализации лептиновой сигнализации, метаболомические исследования могли бы оказаться особенно актуальными для определения метаболических маркеров резистентности к лептину (62).
В настоящее время внимание многих исследователей сосредоточено на вопросе эффективности диетических стратегий в реверсии резистентности к лептину. В систематическом обзоре и мета-анализе (59) 12 мультицентровых контролируемых клинических исследований (n=495) было показано достоверное снижение уровня лептина в плазме крови на фоне голодания или низкокалорийной диеты (стандартизированная разница средних, 3.69 нг/мл, 95% ДИ от -5.19 до -2.19, p≤0.001). Амплитуда снижения уровня лептина возрастала по мере уменьшения калорийности рациона (≤50% vs >50% рекомендуемой суточной нормы потребления), причем полное голодание было менее эффективным, чем с ограничение калорий. Однако высокая степень гетерогенности анализируемых исследований в отношении используемых диетических методов, длительности воздействия и состава групп (например, взрослые участники с нормальным весом или ожирением) затрудняет экстраполяцию результатов на общую популяцию.
Как упоминалось ранее, концентрация лептина в крови является чувствительным индикатором уровня жира в организме и доступности энергетических ресурсов (4, 6), а значит снижение калорийности рациона и массы тела могут оказывать непосредственное влияние на чувствительность к гормону (63, 64). Данный эффект реализуется посредством положительной обратной связи: снижение потребляемых калорий (и/или повышение уровня физической активности; 65) и, как следствие, потеря веса, приводят к снижению уровня циркулирующего лептина, повышению чувствительности к гормону и снижению потребления пищи. Таким образом, снижение массы тела является ключевым фактором, способствующим нормализации уровня лептина, а в долгосрочном периоде потеря веса и ограничение калорийности рациона могут способствовать менее выраженному снижению уровня лептина в ответ на низкокалорийную пищу. Однако при выборе диетических подходов следует учитывать возможность формирования физиологической адаптации механизмов регуляции уровня лептина к снижению жировой массы тела, а также влияние поведенческих факторов – снижения энергозатрат, повышения аппетита и низкой приверженности назначенной стратегии – на эффективность терапевтического подхода (66–69).
Клиническая и практическая значимость результатов исследований
Недостаточное количество данных о влиянии макронутриентов пищи на систему лептиновой сигнализации препятствует формированию официальных рекомендаций по выбору диетических стратегий для всех категорий населения. Кроме того, для некоторых пациентов отсутствие постоянного наблюдения и консультаций высококвалифицированных специалистов на фоне терапии может иметь нежелательные психологические последствия и снижать приверженность назначенной терапии.
Хотя данный обзор сосредоточен преимущественно на рассмотрении диетических методов реверсии резистентности к лептину, отдельного внимания заслуживают исследования эффективности различных фармакологических агентов, в том числе обладающих лептин-сенситизирующим действием, в нормализации чувствительности к гормону и его уровня в плазме крови (70). Одним из таких соединений является стероидный лактон Витаферин А. У мышей Витаферин А способствует реверсии резистентности к лептину и стеатоза печени и снижению массы тела на 20-25% (71), однако безопасность данного соединения для человека не доказана (70, 71). Не менее эффективным фармакологическим агентом являются нейтрализующие антитела к лептину – в животных моделях ожирения они повышают чувствительность клеток центральной нервной системы и периферических тканей к лептину (28). При достижении достаточного уровня безопасности, медикаментозная терапия может быть применена с целью предотвращения метаболических адаптаций сигнальных путей лептина (снижение энергозатрат и повышение аппетита) к резкому снижению массы тела.
Несмотря на значительный прогресс в понимании влияния внешних факторов, в том числе диетических, на риск развития ожирения (72, 73), механизмы, опосредующие эти сложные взаимосвязи, требуют детального изучения. Повысить точность существующих диетических подходов позволит использование дополнительных маркеров – полиморфизмов в генах лептина и других гормонов, регулирующих энергетический обмен (грелин, инсулин), – разработка персонализированных диетических программ, адаптированных под генетический профиль пациента (74), и изучение молекулярных механизмов физиологического действия лептина и других гормонов ЖКТ. Дополнительно, понимание влияния факторов среды на фенотипические проявления генов позволит объяснить сходство между эффектами определенных режимов питания и мутациями в генах лептина.
Заключение
Достигнутый за последнее десятилетие прогресс в понимании биологических основ влияния диетических факторов на метаболизм лептина открывает широкие возможности для разработки новых подходов к лечению алиментарного ожирения. Взаимосвязь между макронутриентным составом пищи – высокожировой и низкобелковой диетой, избыточным потреблением углеводов (фруктозы и сахарозы) – и маркерами физиологической активности лептина, а также возможность нормализации чувствительности к лептину с помощью коррекции рациона питания, дают основания рассматривать диетические подходы в качестве эффективных стратегий контроля чувствительности к лептину. Тем не менее, для достоверной диагностики резистентности к гормону у людей требуются введение стандартного определения данного состояния и внедрение стандартизированных методов оценки клинико-лабораторных маркеров чувствительности к лептину, а для применения диетических подходов в общей популяции необходимы данные трансляционных и клинических исследований.