Markers of kidney injury, lipid metabolism, and carbonyl stress in patients with type 1 diabetes and different levels of albuminuria

The aim of this work was to study the levels of podocalyxin and β-2-microglobulin and parameters of lipid metabolism and carbonyl stress in type 1 diabetes mellitus (T1DM) patients with different levels of albuminuria.

Materials and methods. 56 men of reproductive age with T1DM were divided into two groups: 24 patients with stage A1 albuminuria (group A1) and 32 patients with stage A2 albuminuria (group A2). The control group consisted of 28 healthy men. The levels of renal function markers, lipid metabolism parameters, and methylglyoxal were assessed using enzyme immunoassay and spectrophotometric and fluorometric methods.

Results. Higher values for total cholesterol, triacylglycerol, and very-low-density lipoprotein medians in both groups A1 and A2 were found. In these groups, increased podocalyxin and methylglyoxal medians were revealed. Correlation analysis in the group A1 showed the presence of a relationship between the glomerular filtration rate (GFR) and creatinine. In the group A2, correlations between the generally accepted parameters of kidney injury (the albumin / creatinine ratio and GFR) and the duration of the disease and between GFR and the creatinine and methylglyoxal levels in the blood were identified. The podocalyxin level in this group correlated with the β2- microglobulin and methylglyoxal levels and lipid metabolism parameters. The level of β2-microglobulin correlated with the lipid metabolism parameters.

Conclusion. Regardless of the level of albuminuria, men with T1DM had significantly increased levels of podocalyxin, lipid metabolism parameters, and methylglyoxal, as well as strong relationships between these parameters. The data of this study can be used for development of potential strategies for prevention and early treatment of diabetic nephropathy.

1. Selby N.M., Taal M.W. An updated overview of diabetic nephropathy: diagnosis, prognosis, treatment goals and latest guidelines. Diabetes, Obesity and Metabolism. 2020;22:3–15. DOI: 10.1111/dom.14007.

2. Рыжикова Ю.А., Ворожцова И.Н., Саприна Т.В., Завадовская В.Д., Меринов А.Б., Кулагина И.В. Характеристика сердечной формы белка, связывающего жирные кислоты, интерлейкинов-6 и -8 как альтернативных маркеров прогрессирования диабетической нефропатии у пациентов с сахарным диабетом 1-го типа. Бюллетень сибирской медицины. 2015;14(5):61–72. DOI: 10.20538/1682-0363-2015-5-61-72.

3. Дедов И.И., Шестакова М.В., Майоров А.Ю., Шамхалова М.Ш., Никонова Т.В., Сухарева О.Ю., Пекарева Е.В. и др. Сахарный диабет I типа у взрослых. Сахарный диабет. 2020;23(S1):42–112. DOI: 10.14341/DM23S1.

4. Жариков А.Ю., Щекочихина Р.О. Диабетическая нефропатия. Современный взгляд на проблему. Бюллетень медицинской науки. 2018;2(10):24–31.

5. Vodošek Hojs N., Bevc S., Ekart R., Hojs R. Oxidative stress markers in chronic kidney disease with emphasis on diabetic nephropathy. Antioxidants. 2020;9(10):925. DOI: 10.3390/antiox9100925.

6. Даренская М.А., Колесникова Л.И., Колесников С.И. Окислительный стресс: патогенетическая роль в развитии сахарного диабета и его осложнений, терапевтические подходы к коррекции. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2021;171(2):136–149. DOI: 10.47056/0365-9615-2021-171-2-136-149.

7. Шестакова М.В. Сахарный диабет и хроническая болезнь почек: возможности прогнозирования, ранней диагностики и нефропротекции в XXI веке. Сахарный диабет. 2016;6:84–88. DOI: 10.17116/terarkh201688684-88.

8. Kolesnikova L.I., Chugunova E.V., Darenskaya M.A., Grebenkina L.A.Modern markers of renal damage in diabetes mellitus International Journal of Biomedicine. 2020;10(1):9–15. DOI: 10.21103/Article10(1)_RA1.

9. Давыдов В.В., Божков А.И. Карбонильный стресс как неспецифический фактор патогенеза (обзор литературы и собственных исследований). Журнал Національної академії медичних наук України. 2014;20(1):25–34.

10. Lankin V.Z., Tikhaze A.K., Konovalova G.G., Odinokova O.A., Doroshhuk N.A., Chazova I.E. Oxidative and carbonyl stress as a factors of the modification of proteins and DNA destruction in diabetes. Ter. Arкh. 2018;90(10):46–50. DOI: 10.26442/terarkh201890104-50.

11. Hirakawa Y., Tanaka T., Nangaku M. Mechanisms of metabolic memory and renal hypoxia as a therapeutic target in diabetic kidney disease. Journal of Diabetes Investigation. 2017;8(3):261–271. DOI: 10.1111/jdi.12624.

12. Черников А.А., Северина А.С., Шамхалова М.Ш., Шестакова М.В. Роль механизмов «метаболической памяти» в развитии и прогрессировании сосудистых осложнений сахарного диабета. Сахарный диабет. 2017;20(2):126–134. DOI: 10.14341/7674.

13. Алгоритмы специализированной медицинской помощи больным сахарным диабетом; под ред. И.И. Дедова, М.В. Шестаковой, А.Ю. Майорова. 9-й выпуск (дополненный). Сахарный диабет. 2019;22 (S1):212. DOI: 10.14341/DM221S1.

14. Sagoo M.K., Gnudi L. Diabetic nephropathy: an overview. Diabetic Nephropathy. 2020;2067:3–7. DOI: 10.1007/978-1-4939-9841-8_1.

15. Lassén E., Daehn I.S. Molecular mechanisms in early diabetic kidney disease: glomerular endothelial cell dysfunction. International Journal of Molecular Sciences. 2020;21(24):9456. DOI: 10.3390/ijms21249456.

16. Лебедева Н.О., Викулова О.К. Маркеры доклинической диагностики диабетической нефропатии у пациентов с сахарным диабетом I типа. Сахарный диабет. 2012; 2:38–45.

17. Shankland S.J. Podocyte′s response to injury: role in proteinuria and sclerosis. Kidney Int. 2006;69(12):2131–2147. DOI: 10.1038/sj.ki.5000410.

18. Campbell K.N., Tumlin J.A. Protecting podocytes: a key target for therapy of focal segmental glomerulosclerosis. American Journal of Nephrology. 2018;47(1):14–29. DOI: 10.1159/000481634.

19. Wang R., Yao C., Liu F. Association between Renal Podocalyxin Expression and Renal Dysfunction in Patients with Diabetic Nephropathy: A Single-Center, Retrospective Case-Control Study. BioMed Research International. 2020;2020:7350781. DOI: 10.1155/2020/7350781.

20. Щукина А.А., Бобкова И.Н., Шестакова М.В., Викулова О.К., Зураева З.Т., Михалева О.В. Экскреция с мочой маркеров повреждения подоцитов у больных сахарным диабетом. Терапевтический архив. 2015;87(10):62–66. DOI: 10.17116/terarkh2015871062-66.

21. Lioudaki E., Stylianou K.G., Petrakis I., Kokologiannakis G., Passam A., Mikhailidis D.P. et al. Increased urinary excretion of podocyte markers in normoalbuminuric patients with diabetes. Nephron. 2015;131(1):34–42. DOI: 10.1159/000438493.

22. Ларина И.И., Северина А.С., Шамхалова М.Ш., Егорова Д.Н., Никанкина Л.В., Сазонова Н.И. и др. Осложнения хронической болезни почек у пациентов с сахарным диабетом I типа после сочетанной трансплантации почки и поджелудочной железы-потенциальная роль окислительного стресса и конечных продуктов гликирования. Сахарный диабет. 2019;22(5):405–416. DOI: 10.14341/DM10312.

23. Rabbani N., Thornalley P.J. The critical role of methylglyoxal and glyoxalase 1 in diabetic nephropathy. Diabetes. 2014;63(1):50–52. DOI: 10.2337/db13-1606.

24. Hirakawa Y., Tanaka T., Nangaku M. Mechanisms of metabolic memory and renal hypoxia as a therapeutic target in diabetic kidney disease. Journal of Diabetes Investigation. 2017;8(3):261–271. DOI: 10.1111/jdi.12624.

25. Колесникова Л.И., Даренская М.А., Колесников С.И. Свободнорадикальное окисление: взгляд патофизиолога. Бюллетень сибирской медицины. 2017;16(4):16–29. DOI: 10.20538/1682-0363-2017-4-16–29.