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://journals.rcsi.science/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

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).