Систематический анализ биологических ролей и фармакологических свойств D-хироинозитола

Обложка
  • Авторы: Громова О.А.1,2, Торшин И.Ю.1,2, Уварова Е.В.3,4, Тапильская Н.И.5,6, Калачева А.Г.7
  • Учреждения:
    1. ФИЦ «Информатика и управление» РАН
    2. ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»
    3. ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Минздрава России
    4. ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)
    5. ФГБНУ «Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта»
    6. ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный педиатрический университет» Минздрава России
    7. ФГБОУ ВО «Ивановская государственная медицинская академия» Минздрава России
  • Выпуск: Том 22, № 3 (2020)
  • Страницы: 21-28
  • Раздел: ОБЗОР
  • URL: https://bakhtiniada.ru/2079-5831/article/view/34975
  • DOI: https://doi.org/10.26442/20795696.2020.3.200210
  • ID: 34975

Цитировать

Полный текст

Аннотация

D-хироинозитол (ДХИ) – один из 9 изомеров инозитола, который входит в состав инозитоловых фосфогликанов, являющихся медиаторами действия инсулина. Обмен ДХИ и мио-инозитола (МИ) нарушается на фоне инсулинорезистентности, в том числе у пациенток с синдромом поликистозных яичников (СПКЯ).

Цель. Выделить наиболее характерные фармакологические свойства ДХИ.

Материалы и методы. Систематический компьютерный анализ 45 600 публикаций по биологическим ролям инозитолов методами топологической теории распознавания и системно-биологического анализа белков протеома человека.

Результаты. Описан комплекс взаимодействий между нарушениями обмена ДХИ, СПКЯ, нарушениями овуляции, ожирением, ассоциированными с многочисленными нарушениями гормональной активности. Дотации ДХИ и МИ способствуют повышению чувствительности клеток к инсулину и нормализации метаболизма андрогенов. Важным отличием ДХИ от МИ является наличие ДХИ в составе инозитоловых фосфогликанов, опосредующих действие инсулина на клетки, а также его участие в реализации терапевтических эффектов метформина. Использование комбинации МИ+ДХИ позволяет достичь положительной динамики в снижении избыточной массы тела, нормализации уровней липидов, глюкозы и инсулина в крови, восстановления овуляторного менструального цикла, повышения качества ооцитов, способствует профилактике гестационного диабета у беременных и макросомии у плода. ДХИ более эффективен, чем МИ, в снижении риска фолат-резистентных дефектов нервной трубки.

Заключение. Очевиден терапевтический потенциал ДХИ в комбинации с МИ для лечения женщин с СПКЯ и гиперандрогенией. В зависимости от терапевтической целесообразности в препаратах для терапии СПКЯ и нарушений углеводного и липидного обмена могут использоваться различные соотношения МИ:ДХИ.

Об авторах

Ольга Алексеевна Громова

ФИЦ «Информатика и управление» РАН; ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»

Автор, ответственный за переписку.
Email: unesco.gromova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7663-710X
SPIN-код: 6317-9833
Scopus Author ID: 7003589812

д-р мед. наук, проф., вед. науч. сотр., науч. рук.

Россия, Москва

Иван Юрьевич Торшин

ФИЦ «Информатика и управление» РАН; ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»

Email: unesco.gromova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2659-7998
SPIN-код: 1375-1114
Scopus Author ID: 7003300274

канд. физ.-мат. наук, канд. хим. наук, ст. науч. сотр.

Россия, Moscow

Елена Витальевна Уварова

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Минздрава России; ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)

Email: unesco.gromova@gmail.com

чл.-кор. РАН, д-р мед. наук, проф., зав. 2-м гинекологическим отд-нием (детского и юношеского возраста), проф. каф. акушерства, гинекологии, перинатологии и репродуктологии

Россия, Москва

Наталья Игоревна Тапильская

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта»; ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный педиатрический университет» Минздрава России

Email: unesco.gromova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5309-0087

д-р мед. наук, проф., вед. науч. сотр. отд. репродуктологии, проф. каф. акушерства и гинекологии 

Россия, Санкт-Петербург

Алла Геннадьевна Калачева

ФГБОУ ВО «Ивановская государственная медицинская академия» Минздрава России

Email: alla_kalacheva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6144-5781

канд. мед. наук, доц. каф. фармакологии

Россия, Иваново

Список литературы

  1. Unfer V, Nestler JE, Kamenov ZA et al. Effects of Inositol(s) in Women with PCOS: A Systematic Review of Randomized Controlled Trials. Int J Endocrinol 2016; 2016: 1849162. doi: 10.1155/2016/1849162
  2. Громова О.А., Торшин И.Ю., Гришина Т.Р. и др. Систематический анализ молекулярно-физиологических эффектов миоинозитола: данные молекулярной биологии, экспериментальной и клинической медицины. Эффективная фармакотерапия. 2013; 28: 32–41.
  3. [Gromova O.A., Torshin I.Yu., Grishina T.R. et al. Systematic analysis of the molecular physiological effects of myoinositol: data from molecular biology, experimental and clinical medicine. Effective pharmacotherapy. 2013; 28: 32–41 (in Russian).]
  4. Громова О.А., Торшин И.Ю., Калачева А.Г., Тетруашвили Н.К. Роли мио-инозитола в поддержании репродуктивного здоровья женщины. Повышение эффективности технологий экстракорпорального оплодотворения. РМЖ. Мать и дитя. 2018; 1 (1): 88–95. doi: 10.32364/2618-8430-2018-1-1-88-95
  5. [Gromova O.A., Torshin I.Yu., Kalacheva A.G. et al. The role of myo-inositol in maintaining the reproductive health of women. Improving the effectiveness of in vitro fertilization technologies. Breast cancer. Mother and Child 2018; 1 (1): 88–95. doi: 10.32364/2618-8430-2018-1-1-88-95 (in Russian).]
  6. Thomas MP, Mills SJ, Potter BV. The «Other» Inositols and Their Phosphates: Synthesis, Biology, and Medicine (with Recent Advances in myo-Inositol Chemistry). Angew Chem Int Ed Engl 2016; 55 (5): 1614–50. doi: 10.1002/anie.201502227
  7. Vitagliano A, Saccone G, Cosmi E et al. Inositol for the prevention of gestational diabetes: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Arch Gynecol Obstet 2019; 299 (1): 55–68. doi: 10.1007/s00404-018-5005-0
  8. Giménez-Bastida JA, Zieliński H. Buckwheat as a Functional Food and Its Effects on Health. J Agric Food Chem 2015; 63 (36): 7896–913. doi: 10.1021/acs.jafc.5b02498
  9. Torshin I.Yu., Rudakov K.V. On metric spaces arising during formalization of recognition and classification problems. Part 1: properties of compactness. Pattern Recognition and Image Analysis (Advances in Mathematical Theory and Applications). 2016; 26 (2): 274.
  10. Torshin I.Yu., Rudakov K.V. On metric spaces arising during formalization of problems of recognition and classification. Part 2: density properties. Pattern Recognition and Image Analysis (Advances in Mathematical Theory and Applications). 2016; 26 (3): 483–96.
  11. Torshin I.Yu. Optimal Dictionaries output information based on the criterion of Solvability and their applications in Bioinformatics. Pattern Recognition and Image Analysis 2013; 23 (2): 319–27.
  12. Torshin I.Yu., Rudakov K.V. Combinatorial analysis of the solvability properties of the problems of recognition and completeness of algorithmic models. Part 2: metric approach within the framework of the theory of classification of feature values. Pattern Recognition and Image Analysis (Advances in Mathematical Theory and Applications). 2017; 27 (2): 184–99.
  13. Jeon Y, Aja S, Ronnett GV, Kim EK. D-chiro-inositol glycan reduces food intake by regulating hypothalamic neuropeptide expression via AKT-FoxO1 pathway. Biochem Biophys Res Commun 2016; 470 (4): 818–23. doi: 10.1016/j.bbrc.2016.01.115
  14. Hada B, Yoo MR, Seong KM et al. D-chiro-inositol and pinitol extend the life span of Drosophila melanogaster. J Gerontol A Biol Sci Med Sci 2013; 68 (3): 226–34. doi: 10.1093/gerona/gls156
  15. Laganà AS, Unfer V. D-Chiro-Inositol’s action as aromatase inhibitor: rationale and potential clinical targets. Eur Rev Med Pharmacol Sci 2019; 23 (24): 10575–6. doi: 10.26355/eurrev_201912_19752
  16. Larner J. D-chiro-inositol in insulin action and insulin resistance-old-fashioned biochemistry still at work. IUBMB Life 2001; 51 (3): 139–48. doi: 10.1080/152165401753544205
  17. Rendle PM, Kassibawi F, Johnston KA et al. Synthesis and biological activities of d-chiro-inositol analogues with insulin-like actions. Eur J Med Chem 2016; 122: 442–51. doi: 10.1016/j.ejmech.2016.06.047
  18. Larner J. D-chiro-inositol – its functional role in insulin action and its deficit in insulin resistance. Int J Exp Diabetes Res 2002; 3 (1): 47–60. doi: 10.1080/15604280212528
  19. Baillargeon JP, Iuorno MJ, Apridonidze T, Nestler JE. Uncoupling between insulin and release of a D-chiro-inositol-containing inositolphosphoglycan mediator of insulin action in obese women With polycystic ovary syndrome. Metab Syndr Relat Dis 2010; 8 (2): 127–36. doi: 10.1089/met.2009.0052
  20. Ostlund RE Jr, Seemayer R, Gupta S et al. A stereospecific myo-inositol/D-chiro-inositol transporter in HepG2 liver cells. Identification with D-chiro-[3-3H]inositol. J Biol Chem 1996; 271 (17): 10073–8. doi: 10.1074/jbc.271.17.10073
  21. Lazarenko R, Geisler J, Bayliss D et al. D-chiro-inositol glycan stimulates insulin secretion in pancreatic b cells. Mol Cell Endocrinol 2014; 387 (1–2): 1–7. doi: 10.1016/j.mce.2014.02.004
  22. Hu Y, Zhao Y, Ren D et al. Hypoglycemic and hepatoprotective effects of D-chiro-inositol-enriched tartary buckwheat extract in high fructose-fed mice. Food Funct 2015; 6 (12): 3760–9. doi: 10.1039/c5fo00612k
  23. Fan C, Liang W, Wei M et al. Effects of D-Chiro-Inositol on Glucose Metabolism in db/db Mice and the Associated Underlying Mechanisms. Front Pharmacol 2020; 11: 354. doi: 10.3389/fphar.2020.00354
  24. Ostlund RE Jr, McGill JB, Herskowitz I et al. D-chiro-inositol metabolism in diabetes mellitus. Proc Natl Acad Sci USA 1993; 90 (21): 9988–92. doi: 10.1073/pnas.90.21.9988
  25. Murphy A, Shamshirsaz A, Markovic D et al. Urinary Excretion of Myo-Inositol and D-Chiro-Inositol in Early Pregnancy Is Enhanced in Gravidas With Gestational Diabetes Mellitus. Reprod Sci 2016; 23 (3): 365–71. doi: 10.1177/1933719115602767
  26. La Marca A, Grisendi V, Dondi G et al. The menstrual cycle regularization following D-chiro-inositol treatment in PCOS women: a retrospective study. Gynecol Endocrinol 2015; 31 (1): 52–6. doi: 10.3109/09513590.2014.964201
  27. Iuorno MJ, Jakubowicz DJ, Baillargeon JP et al. Effects of d-chiro-inositol in lean women with the polycystic ovary syndrome. Endocr Pract 2002; 8 (6): 417–23. doi: 10.4158/EP.8.6.417
  28. Nestler JE, Jakubowicz DJ, Reamer P et al. Ovulatory and metabolic effects of D-chiro-inositol in the polycystic ovary syndrome. N Engl J Med 1999; 340 (17): 1314–20. doi: 10.1056/NEJM199904293401703
  29. Baillargeon JP, Iuorno MJ, Jakubowicz DJ et al. Metformin therapy increases insulin-stimulated release of D-chiro-inositol-containing inositolphosphoglycan mediator in women with polycystic ovary syndrome. J Clin Endocrinol Metab 2004; 89 (1): 242–9. doi: 10.1210/jc.2003-030437
  30. Galazis N, Galazi M, Atiomo W. D-Chiro-inositol and its significance in polycystic ovary syndrome: a systematic review. Gynecol Endocrinol 2011; 27 (4): 256–62. doi: 10.3109/09513590.2010.538099
  31. Fonteles MC, Almeida MQ, Larner J. Antihyperglycemic effects of 3-O-methyl-D-chiro-inositol and D-chiro-inositol associated with manganese in streptozotocin diabetic rats. Horm Metab Res 2000; 32 (4): 129–32. doi: 10.1055/s-2007-978606
  32. Gluck G, Anguelova T, Heimark D, Larner J. Synergistic Effects of d-Chiro-Inositol and Manganese on Blood Glucose and Body Weight of Streptozotocin-Induced Diabetic Rats. Curr Bioactive Compounds 2010; 6: 90. doi: 10.2174/157340710791184831
  33. Dell’Edera D, Sarlo F, Allegretti A et al. The influence of D-chiro-inositol and D-myo-inositol in pregnant women with glucose intolerance. Biomed Rep 2017; 7 (2): 169–72. doi: 10.3892/br.2017.939
  34. Maurizi AR, Menduni M, Del Toro R et al. A pilot study of D-chiro-inositol plus folic acid in overweight patients with type 1 diabetes. Acta Diabetol 2017; 54 (4): 361–5. doi: 10.1007/s00592-016-0954-x
  35. Malvasi A, Casciaro F, Minervini MM et al. Myo-inositol, D-chiro-inositol, folic acid and manganese in second trimester of pregnancy: a preliminary investigation. Eur Rev Med Pharmacol Sci 2014; 18 (2): 270–4. PMID: 24488919.
  36. Cheng F, Han L, Xiao Y et al. D-chiro-Inositol Ameliorates High Fat Diet-Induced Hepatic Steatosis and Insulin Resistance via PKCe-PI3K/AKT Pathway. J Agric Food Chem 2019; 67 (21): 5957–67. doi: 10.1021/acs.jafc.9b01253
  37. Zhao SS, Li NR, Zhao WL et al. D-chiro-inositol effectively attenuates cholestasis in bile duct ligated rats by improving bile acid secretion and attenuating oxidative stress. Acta Pharmacol Sin 2018; 39 (2): 213–21. doi: 10.1038/aps.2017.98
  38. Carlomagno G, Unfer V, Roseff S. The D-chiro-inositol paradox in the ovary. Fertil Steril 2011; 95 (8): 2515–6. doi: 10.1016/j.fertnstert.2011.05.027
  39. Laganà AS, Garzon S, Casarin J et al. Inositol in Polycystic Ovary Syndrome: Restoring Fertility through a Pathophysiology-Based Approach. Trends Endocrinol Metab 2018; 29 (11): 768–80. doi: 10.1016/j.tem.2018.09.001
  40. Baillargeon JP, Diamanti-Kandarakis E, Ostlund RE Jr et al. Altered D-chiro-inositol urinary clearance in women with polycystic ovary syndrome. Diabetes Care 2006; 29 (2): 300–5. doi: 10.2337/diacare.29.02.06.dc05-1070
  41. Ravanos K, Monastra G, Pavlidou T et al. Can high levels of D-chiro-inositol in follicular fluid exert detrimental effects on blastocyst quality? Eur Rev Med Pharmacol Sci 2017; 21 (23): 5491–8. doi: 10.26355/eurrev_201712_13940
  42. Cogram P, Tesh S, Tesh J et al. D-chiro-inositol is more effective than myo-inositol in preventing folate-resistant mouse neural tube defects. Hum Reprod 2002; 17 (9): 2451–8. doi: 10.1093/humrep/17.9.2451
  43. Nordio M, Basciani S, Camajani E. The 40: 1 myo-inositol/D-chiro-inositol plasma ratio is able to restore ovulation in PCOS patients: comparison with other ratios. Eur Rev Med Pharmacol Sci 2019; 23 (12): 5512–21. doi: 10.26355/eurrev_201906_18223
  44. Le Donne M, Metro D, Alibrandi A et al. Effects of three treatment modalities (diet, myoinositol or myoinositol associated with D-chiro-inositol) on clinical and body composition outcomes in women with polycystic ovary syndrome. Eur Rev Med Pharmacol Sci 2019; 23 (5): 2293–301. doi: 10.26355/eurrev_201903_17278
  45. Nordio M, Proietti E. The combined therapy with myo-inositol and D-chiro-inositol reduces the risk of metabolic disease in PCOS overweight patients compared to myo-inositol supplementation alone. Eur Rev Med Pharmacol Sci 2012; 16 (5): 575–81. PMID: 22774396.
  46. Januszewski M, Issat T, Jakimiuk AA et al. Metabolic and hormonal effects of a combined Myo-inositol and d-chiro-inositol therapy on patients with polycystic ovary syndrome (PCOS). Ginekol Pol 2019; 90 (1): 7–10. doi: 10.5603/GP.2019.0002
  47. Mendoza N, Diaz-Ropero MP, Aragon M et al. Comparison of the effect of two combinations of myo-inositol and D-chiro-inositol in women with polycystic ovary syndrome undergoing ICSI: a randomized controlled trial. Gynecol Endocrinol 2019; 35 (8): 695–700. doi: 10.1080/09513590.2019.1576620
  48. Mendoza N, Galan MI, Molina C et al. High dose of d-chiro-inositol improves oocyte quality in women with polycystic ovary syndrome undergoing ICSI: a randomized controlled trial. Gynecol Endocrinol 2020; 36 (5): 398–401. doi: 10.1080/09513590.2019.1681959
  49. Pizzo A, Laganà AS, Barbaro L. Comparison between effects of myo-inositol and D-chiro-inositol on ovarian function and metabolic factors in women with PCOS. Gynecol Endocrinol 2014; 30 (3): 205–8. doi: 10.3109/09513590.2013.860120
  50. Громова О.А., Торшин И.Ю., Андреева Е.Н. и др. Системно-биологический анализ ролей марганца в акушерстве и гинекологии: репродуктивное здоровье женщины, регуляция менструального цикла и профилактика пороков развития плода. Вопр. гинекологии, акушерства и перинатологии. 2020; 19 (1): 103–13. doi: 10.20953/1726-1678-2020-1-103-113
  51. [Gromova O.A., Torshin I.Yu., Andreeva E.N. et al. System-biological analysis of the roles of manganese in obstetrics and gynecology: reproductive health of women, regulation of the menstrual cycle and prevention of fetal malformations. Questions of Gynecology, Obstetrics and Perinatology. 2020; 19 (1): 103–13. doi: 10.20953/1726-1678-2020-1-103-113 (in Russian).]

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Метрическая диаграмма, отражающая «карту» молекулярно-патофизиологических процессов, формирующихся при нарушениях обмена ДХИ. Чем ближе две произвольные точки, тем чаще встречается совместное употребление двух соответствующих терминов. Приведены диагнозы по Международной классификации болезней 10-го пересмотра, отдельные симптомы, синдромы и соответствующие биологические процессы по международной номенклатуре GO.

Скачать (121KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Пространственная структура калиевого канала ABCC8/КАТР, который ингибируется соединением ДХИ с галактозамином, что усиливает секрецию инсулина в клетках поджелудочной железы. Фиолетовые сферы – ионы калия, проходящие через ионный канал, другие сферические модели соответствуют АТФ.

Скачать (77KB)
Метаданные

© ООО "Консилиум Медикум", 2020

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».