Робота присвячена вивченню епідеміології онкологічних захворювань у хворих на цукровий діабет та дослідженню впливу дисметаболічних порушень за цукрового діабету на внутрішньоклітинні сигнальні системи, залучені до регуляції онкогенезу.
Обгрунтування вибору теми дослідження. Протягом останніх десятиліть зростання захворюваності на цукровий діабет (ЦД) залишається пріоритетним питанням системи охорони здоров’я багатьох країн світу. Згідно з даними Міжнародної діабетичної федерації, cтаном на 2019 рік у світі нараховувалося 463 млн. хворих на ЦД. З огляду на темпи поширеності, експерти Всесвітньої організації охорони здоров’я (ВООЗ) прогнозують, що до 2040 року кількість пацієнтів із ЦД зросте до 625 млн. В Україні, за офіційними даними, зареєстровано близько 1 311 335 хворих на ЦД.
Не менш серйозною та актуальною проблемою клінічної медицини є зростання поширеності онкологічних захворювань.
За даними новітніх досліджень, хворі на ЦД мають підвищений ризик злоякісних новоутворень (ЗН) багатьох локалізацій, доведено збільшення показників смертності хворих на ЦД від раку. Беручи до уваги існування підвищеного онкоризику у хворих на діабет, враховуючи темпи зростання захворюваності на ЦД, у майбутньому закономірно очікувати прогресивне збільшення кількості ЗН.
Доведено, що хронічний вплив позаклітинних дисметаболічних чинників призводить до зміни функціонування внутрішньоклітинних сигнальних шляхів, зокрема шляху PI3K/Akt/mTOR, гіперактивація якого спричиняє mTORС1 – опосередковану стимуляцію кінази p70S6K, порушення синтезу протеїнів та їх ефектів, у тому числі пов’язаних із контролем клітинної проліферації, апоптозу та виживання. Гіперактивацію PI3K/Akt/mTOR доведено для багатьох ЗН.
Хронічний перебіг ЦД, необхідність щоденної цукрознижувальної терапії (ЦЗТ) визначають актуальність дослідження механізмів асоціації ЦД і раку, пов’язаних із впливом цукрознижувальних препаратів (ЦЗП) різних груп.
З огляду на наявність численних чинників активації інсулінового сигналінгу (залученого в онкогенез), дослідження активності PI3K/Akt/mTOR у хворих на ЦД є важливим для визначення ролі дисметаболічних порушень в онкогенезі з метою забезпечення вчасної корекції виявлених розладів для профілактики ЗН. Вивчення активності компонентів PI3K/Akt/mTOR дозволить оцінити їх значення як потенційних біохімічних маркерів онкогенезу на тлі ЦД.
Мета роботи: покращити ефективність діагностики та профілактики злоякісних новоутворень в хворих на цукровий діабет на основі дослідження провідних чинників ризику, механізмів розвитку та особливостей перебігу онкологічних захворювань у хворих на цукровий діабет для з’ясування основних клініко-діагностичних критеріїв формування онкологічної патології в цієї категорії пацієнтів.
Першим етапом наукового дослідження було проведення епідеміологічного аналізу вперше діагностованих ЗН у хворих на ЦД, мешканців Івано-Франківської області за період 2012-2016 років. Вивчення даних за вказаний 5-річний термін обґрунтовано запланованим аналізом 5-річної виживаності хворих.
За отриманими даними, за вказаний період у хворих на ЦД виявлено 551 випадок ЗН. Абсолютну більшість серед усіх пацієнтів становили хворі на ЦД 2-го типу (ЦД2) – 533 особи (96,7%), 18 осіб мали ЦД 1-го типу (ЦД1 – 3,3%). Найчастішою формою раку, виявленого у хворих на ЦД1, була лімфома Ходжкіна (16,67%), а в хворих на ЦД2 – злоякісні пухлини молочної залози (МЗ) – 126 випадків (23,64%), колоректальний рак (КРР) – 72 (13,51%), тіла матки – 65 (12,20%) та підшлункової залози (ПШЗ) – 52 (9,76%).
Враховуючи невелику кількість пацієнтів із ЦД1 із ЗН, статистичний аналіз отриманих даних епідеміологічного дослідження проведено в групі хворих з ЦД2.
За результатами статистичного аналізу у жінок із ЦД2 виявлено підвищений ризик ЗН МЗ в 1,3 рази, тіла матки в 1,4 рази, раку ПШЗ в 1,6 рази, у чоловіків із ЦД2 – панкреатичного раку в 1,9 рази.
Доведено значну поширеність ожиріння серед хворих із ЗН, виявленими на тлі ЦД2 (52,35% хворих), зокрема в хворих із ЗН органів репродуктивної системи та з КРР. За результатами статистичного аналізу у жінок із ЦД2 доведено, асоційований з ожирінням, підвищений ризик раку МЗ в 2,1 рази, а в чоловіків – ЗН простати та КРР в 2,9 рази.
Злоякісні пухлини найбільш поширених локалізацій найчастіше діагностували у хворих на ЦД2 середньої тяжкості (77,48%), в стадії декомпенсації (70,36%), віком 60-70 років, із тривалістю діабету понад 5 років. Найменшу тривалість ЦД до виявлення ЗН мали хворі з панкреатичним раком.
Найбільш поширеною схемою лікування хворих на ЦД2 перед виявленням ЗН була комбінована терапія ЦЗП з позапанкреатичними цукрознижувальними ефектами (метформін, глітазони, гліфлозини) зі стимуляторами синтезу або секреції інсуліну (похідні сульфонілсечовини (СС) і гліптини) (37,71%). У терапії хворих із ЗН ПШЗ переважали монотерапія інсуліном (25,00%) і монотерапія похідними СС (26,92%).
Встановлено, що до виявлення онкологічних захворювань, 397 хворих на ЦД2 (74,48%) в складі ЦЗТ використовували похідні СС чи препарати інсуліну. Вказані препарати частіше застосовували хворі з тривалістю ЦД понад 5 років та хворі без ожиріння. Разом з тим, зазначену терапію застосовували 47,53% пацієнтів з тривалістю ЦД до 5 років (найбільшу частку серед яких становили хворі з панкреатичним раком) та 68,82% хворих з ожирінням.
За допомогою статистичного аналізу у хворих на ЦД2 встановлено, асоційований з інсулінотерапією, підвищений ризик ЗН в 2,4 рази.
За результатами аналізу даних епідеміологічного дослідження виявлені відмінності клінічних характеристик та перебігу діабету у хворих із ЗН ПШЗ, діагностованими на тлі ЦД2. Відсутність ожиріння, незначна тривалість ЦД, швидка потреба в застосуванні секретагогів та інсулінотерапії вказують на перевагу інсулінової недостатності над інсулінорезистентністю (ІР). Зазначені дані дозволяють зробити припущення про наявність у значної частини хворих вторинного, рак-індукованого T3cDM, класифікованого як ЦД2.
На підставі результатів епідеміологічного дослідження створено моделі розрахунку прогнозованого ризику злоякісних пухлин (індекс Y), найчастіше діагностованих у хворих на ЦД: МЗ, тіла матки, ПШЗ і КРР з використанням рівнянь логістичної регресії та логістичного перетворення. Середній та високий ступінь прогнозованого ризику злоякісних пухлин, підтверджений індексом Y = 0,4 – 1 слід вважати показанням для додаткового обстеження та моніторингу хворих на ЦД2 щодо вказаних ЗН, а також є підґрунтям для корекції показників, які впливають на даний ризик (ІМТ, рівень HbA1c, схема ЦЗТ).
Проведено оцінку показників виживання хворих на ЦД із ЗН. Виявлено, що ЦД2 збільшує ризик смерті впродовж 1 року для хворих на рак МЗ, тіла матки та шкіри (немеланомні форми). У випадках ЗН шкіри показники смертності можуть бути зумовлені віком пацієнтів (середній вік хворих 71,75±3,86 років). Порівняльний аналіз із використанням тесту Cox-Mantel і криві кумулятивного виживання Каплана-Майєра демонструють пряму залежність виживання пацієнтів із ЗН, виявленими на тлі ЦД2 від стадії ЗН. Окрім того, виявлено, що ЦЗТ препаратами, які не впливають на рівень інсуліну в крові достовірно позитивно впливає на виживання жінок із ЗН тіла матки І стадії та хворих із панкреатичним раком ІІІ стадії (незалежно від статі). Достовірно довше виживання пацієнтів із рівнем HbA1c<8,0% виявлено для хворих із ЗН тіла матки ІІ стадії, а пацієнти із ЗН ПШЗ ІІІ стадії мали довше виживання при рівні HbA1c>8,0%. Для хворих із колоректальним раком ІІ стадії з тривалістю ЦД <5 років доведено довше виживання порівняно з таким для пацієнтів із тривалістю діабету 5-10 років.
Крім епідеміологічного аналізу, одним із завдань наукової роботи було дослідження активності інсулінового сигналінгу PI3K/Akt/mTOR. З показниками осіб контрольної групи (І) порівнювали відповідні показники пацієнтів трьох груп: ІІ група – хворі на ЦД2 без ЗН; ІІІ група – пацієнти із ЗН без ЦД; ІV група – хворі на ЦД2 із вперше діагностованими ЗН. З огляду на виявлену на етапі епідеміологічного дослідження найбільшу частоту випадків ЗН МЗ, тіла матки, ПШЗ і КРР, до етапу лабораторних досліджень було залучено хворих із цими локалізаціями ЗН.
У хворих на ЦД2 ІІ групи (60,72% серед яких мали ожиріння) виявлено підвищені, у порівнянні з контрольною групою, рівні інсуліну та IGF-1. Виявлено, що інтенсифікація ЦЗТ у хворих на ЦД2 супроводжувалася паралельним збільшенням ІМТ і рівня інсуліну в крові.
У пацієнтів ІІІ групи і в хворих IV групи із злоякісними пухлинами МЗ, тіла матки і товстого кишечника, виявлено ожиріння та підвищені, порівняно з показниками контрольної групи, рівні інсуліну в крові та індекси HOMA-IR. Незалежно від локалізації ЗН у пацієнтів ІІІ і IV груп виявлено підвищені рівні IGF-1 порівняно з такими в контрольній групі. У пацієнтів IV групи виявлено достовірно вищі рівні глікемії натще у порівнянні з хворими ІІ групи.
Активність сигнального каскаду PI3K/Akt/mTOR оцінено шляхом визначення вмісту фосфорильованих протеїнкіназ Akt (Ser473), p70S6K (Thr389) і PRAS40 (pT246) – природнього інгібітору mTORС1 – у мононуклеарах периферичної крові (МНПК). Ступінь фосфорилювання Akt (Ser473) відображає активацію комплексу mTORC2, а p70S6K (Thr389) і PRAS40 (pT246) – mTORC1.
Достовірно вищий, ніж у групі контролю, вміст рhospho-Akt виявлено лише в пацієнтів ІІІ групи із ЗН без ЦД, з ожирінням та підвищеним (порівняно з показником групи контролю) вмістом інсуліну. У хворих ІІ групи вміст рhospho-Akt у МНПК не відрізнявся від показника контрольної групи, що вказує на відсутність mTORC2-опосередкованої гіперактивації Akt (Ser473) за ЦД2.
Підвищені рівні рhospho-PRAS40 і рhospho-p70S6K, порівняно з показниками контрольної групи, виявлені в пацієнтів ІІ і ІІІ груп (з ожирінням), що доводять гіперактивацію каскаду PI3K/Akt/mTOR при ЗН та при ЦД2.
Виявлене достовірне зниження вмісту рhospho-Akt, рhospho-PRAS40 і рhospho-p70S6K в МНПК пацієнтів IV групи порівняно з показниками контрольної групи та інших груп вказує на пригнічення активації інсулінового сигналінгу за поєднання обох захворювань та потребує додаткового вивчення.
Використовуючи отримані в дослідженні результати, створено модель оцінки активації процесів онкогенезу за допомогою методу дискримінантного аналізу. Ця модель може бути використана для виявлення надмірної активації інсулінового сигналінгу в хворих на ЦД2 в майбутньому.
За результатами дослідження підтверджено здатність метформіну впливати на фосфорилювання PRAS40 і пригнічувати mTORC1-опосередковану активацію p70S6K на основі зниженого вмісту phospho-PRAS40 і phospho-p70S6k у хворих на ЦД2 ІІ та IV груп на монотерапії метформіном.
Пряма кореляція рhospho-Akt, phospho-PRAS40 і phospho-p70S6k з інсуліном, IGF-1, ІМТ як в здорових осіб, так і в хворих на ЦД2, із ЗН та за їх поєднання вказує на роль ожиріння та ростових факторів в активації комплексів mTORC1 і mTORC2. В хворих ІІ та IV груп із ЦД2 виявлена пряма кореляція phospho-PRAS40 та phospho-p70S6k із HbA1c.
Наукова новизна. В дослідженні підтверджено наукові дані про вплив ЦД2 на формування онкологічної патології, доповнено наукові дані про вплив ожиріння та інсулінотерапії на розвиток ЗН у хворих на ЦД2. Встановлено вплив ЦД2 на виживання пацієнтів із ЗН та його залежність не тільки від стадії ЗН, а також від ЦЗТ, рівня HbA1c і тривалості ЦД (при окремих стадіях та окремих локалізаціях ЗН).
Встановлено гіперактивацію сигнального шляху PI3K/Akt/mTORС1, залученого до регуляції метаболізму та онкогенезу, в хворих на ЦД2. Доведено відсутність активації шляху PI3K/Akt/mTORС1 у хворих із ЗН, діагностованими на тлі ЦД2. Доведено і науково-обґрунтовано гіпотезу реципрокного фосфорилювання Akt по сериновому (Ser473) та треоніновому (Thr308) залишках в хворих на ЦД2. Встановлено прямий вплив гіперглікемії на активацію mTORC1 за ЦД2. Доповнено наукові дані про вплив інсуліну та IGF-1 в якості позаклітинних активаторів сигнального шляху PI3K/Akt/mTOR.
Вдосконалено спосіб діагностики T3cDM та розширені наукові дані про показання до скринінгу панкреатичного раку, зокрема за ЦД2. Підтверджено наукові дані про онкопротекторні властивості метформіну.
Вперше створено математичні моделі для розрахунку прогнозованого ризику ЗН найбільш поширених локалізацій, використовуючи метод логістичної регресії. Вперше створено математичну модель для оцінки активації процесів онкогенезу, використовуючи метод дискримінантного аналізу.
Практичне значення отриманих результатів. Доведена доцільність підвищення обізнаності пацієнтів про існування схильності до онкологічних захворювань за ЦД2 та про важливість корекції чинників, які збільшують ризик раку за ЦД: ожиріння, гіперглікемії, гіперінсулінемії з метою профілактики ЗН.
Доведено доцільність клінічно-лабораторної верифікації типу ЦД на момент його первинного виявлення в осіб віком понад 50 років, без ожиріння та гіперінсулінемії для виключення вторинного діабету T3cDM. Обґрунтовано необхідність лабораторного підтвердження конкретних механізмів розвитку або декомпенсації діабету і нових підходів до вибору ЦЗП, особливо в пацієнтів з ожирінням. Визначено доцільність додаткового обстеження пацієнтів з ЦД2 та ожирінням за потреби інтенсифікації ЦЗТ шляхом інсулінотерапії для запобігання ятрогенній гіперінсулінемії. Обгрунтовано та рекомендовано призначення метформіну для профілактики ЗН у хворих на ЦД2.
Розроблено та впроваджено в практику новий спосіб оцінки індивідуального прогнозованого ризику найбільш поширених локалізацій раку. Розроблено індивідуальні підходи до обстеження та лікування хворих на ЦД2 залежно від наявності інсулінорезистентності та ожиріння, а також залежно від ступеню прогнозованого ризику ЗН.
Ключові слова: цукровий діабет, епідеміологія злоякісних новоутворень, цукрознижувальна терапія, прогнозований онкологічний ризик, інсулін, IGF-1, сигнальний шлях PI3K/Akt/mTOR, метформін.
ANNOTATION
The work is devoted to the study of the epidemiology of oncological diseases in patients with diabetes mellitus and of the influence of dysmetabolic disorders in diabetes mellitus on intracellular signaling systems involved in the regulation of oncogenesis.
Rationale for choosing a research topic. In recent decades, the incidence of diabetes mellitus (DM) has remained a priority issue in many countries. According to the International Diabetes Federation there were 463 million patients with diabetes worldwide as of 2019. Given the prevalence, experts from the World Health Organization (WHO) predict that by 2040 the number of patients with DM will increase to 625 million. In Ukraine, according to official data, about 1,311,335 patients with diabetes have been registered.
Equally serious and pressing problem of clinical medicine is the growing prevalence of oncological diseases (OD).
According to the latest research, patients with DM have an increased risk of malignant neoplasms (MN) of different localizations; an increase in mortality from cancer among diabetic patients has been proven. Considering the increased cancer risk in patients with diabetes and a high growth of morbidity rate of the latter, it is logical to expect a progressive increase in cancer incidence in the future.
It is proved that the chronic influence of extracellular dysmetabolic factors leads to changes in the functioning of intracellular signaling pathways, particularly of PI3K/Akt/mTOR, hyperactivation of which leads to mTORС1 – dependent stimulation of p70S6K kinase, which causes disruption in synthesis and in the functioning of proteins, including those associated with the control of cell proliferation, apoptosis, and survival. Hyperactivation of PI3K/Akt/mTOR has been proven to occur in many types of cancer.
The chronic course of DM and the need for daily antidiabetic therapy (ADT) determine the relevance of the study of the mechanisms of DM and cancer association connected with the effects of antidiabetic drugs (ADD) of different groups.
Given the numerous factors of insulin signaling activation (involved in oncogenesis), the study of PI3K/Akt/mTOR activity in patients with DM is important for determining the role of dysmetabolic disorders in oncogenesis to ensure timely correction of identified disorders for cancer prevention. The study of the activity of the components of PI3K/Akt/mTOR will allow to evaluate their significance as potential biochemical markers of oncogenesis on the background of DM.
The aim of the study: to improve the effectiveness of diagnosis and prevention of malignant neoplasms in patients with diabetes based on the study of leading risk factors, mechanisms of development and features of the course of cancer in patients with diabetes mellitus in order to define the main clinical and diagnostic criteria for the formation of oncological pathology in this category of patients.
The first phase of the research was an epidemiological analysis of cancer cases diagnosed for the first time in patients with DM in Ivano-Frankivsk region between 2012 and 2016. The study of data for the specified 5-year period is justified by the planned analysis of five-year survival of patients.
According to the data obtained, 551 cases of cancer were detected in patients with DM. Most of the patients were patients with type 2 diabetes (T2D) – 533 people (96.7%), 18 people had type 1 diabetes (T1D – 3.3%). The most common type of cancer diagnosed in patients with T1D was Hodgkin’s lymphoma (16.67%), whereas in patients with T2D prevailed breast cancer – 126 cases (23.64%), colorectal cancer – 72 cases (13.51 %), uterine cancer – 65 cases (12.20%), and pancreatic cancer – 529 cases (9.76%).
Taking into account the insufficient for analysis number of patients with T1D with cancer, statistical analysis of the data obtained in the epidemiological study was conducted in the group of patients with T2D.
According to the results of statistical analysis, an increased risk of breast (1.3 times higher), uterine (1.4 times higher) and pancreatic (1.6 times higher) cancer was revealed in women with T2D, men had 1.9 times higher risk of pancreatic cancer.
There was a significant prevalence of obesity among patients with OD, which were detected on the background of T2D (52.35% of patients) in particular in patients with cancer of the reproductive system and colorectal cancer. According to the results of statistical analysis, women with T2D have an increased risk of breast cancer associated with obesity (2.1 times higher); men with T2D have 2.9 higher risk of prostate and colorectal cancer.
MN of the most common localizations were mostly diagnosed in patients with T2D of moderate severity (77.48%), in the stage of decompensation (70.36%), aged 60-70 years, with duration of DM over 5 years. Patients with pancreatic cancer had the shortest duration of DM before the detection of cancer.
Combination therapy of antidiabetic medications with non-pancreatic hypoglycemic effects (metformin, glitazones, glyflosins) with stimulants of synthesis and secretion of insulin (sulfonylurea derivatives (SUD) and glyptins) was the most common treatment for patients with T2D before detection of OD (37.71 %). Insulin monotherapy (25.00%) and SUD monotherapy (26.92%) predominated in the treatment of patients with pancreatic cancer.
It was found that before the detection of cancer in 397 patients with T2D (74.48%), they were treated with SUD or insulin either as a monotherapy or a combination therapy. These drugs were more often used in patients with diabetes lasting more than 5 years and in those without obesity. At the same time, this therapy was used by 47.53% of patients with DM with the duration of the illness up to 5 years (the most of them were patients with pancreatic cancer) and by 68.82% of obese patients.
An increased risk of cancer in patients with T2D associated with insulin therapy was found using the statistical analysis (2.4 times higher).
According to the results of the epidemiological study analysis, differences in the clinical characteristics and course of diabetes in patients with pancreatic cancer, which was diagnosed on the background of T2D were revealed. Absence of obesity, short
duration of DM, rapid need for secretagogues and insulin therapy indicate the advantage of insulin deficiency over insulin resistance (IR). These data allow us to suggest a presence of secondary cancer induced T3cDM, which was classified as T2D in a significant number of patients with pancreatic cancer.
Based on the results of the epidemiological study, using logistic regression and logistic transformation equations calculation models for the prediction of risk of malignant tumors (index Y), which are most often diagnosed in patients with diabetes (mammary gland, uterine body, pancreas, and colorectal cancer) were created. The medium and high degree of predicted risk of malignant tumors, confirmed by the index Y = 0.4 - 1, should be considered an indication for additional examination and monitoring of patients with DM for mentioned oncological diseases, and is the basis for correction of indicators that affect this risk (BMI, HbA1c level, types of ADT).
The survival rates of patients with DM were assessed. It has been found that T2D increases the risk of death within 1 year for patients with breast, uterine and skin (non-melanoma forms) cancer. In cases of skin cancer, mortality rates may be predetermined by the age of patients (average age of patients is 71.75 ± 3.86 years). Comparative analysis using the Cox-Mantel test and Kaplan-Mayer cumulative survival curves shows a direct dependence of the survival of patients with cancer, which were diagnosed on the background of T2D, on the stage of cancer. In addition, according to the data obtained, women with stage I uterine cancer and in patients with stage III pancreatic cancer (regardless of gender), who were prescribed the drugs that do not affect the level of insulin in the blood had significantly longer life expectancy. Significantly longer survival of patients with HbA1c levels lower than 8.0% was found in patients with stage II uterine cancer, whereas for patients with stage III pancreatic cancer levels of HbA1c had to be higher than 8.0%. Patients with stage II colorectal cancer with a duration of diabetes <5 years have been proved to have a longer survival than patients with the duration of diabetes of 5-10 years.
In addition to epidemiological analysis, one of the tasks of scientific work was to study the activity of insulin signaling PI3K/Akt/mTOR. The corresponding indicators of patients of three groups were compared with the values of the control group (I): group II – patients with T2D without cancer, group III – patients with cancer without diabetes, group IV – patients with T2D with newly diagnosed cancer. Given the highest frequency of cases of breast, uterine, pancreatic, and colorectal cancer, detected at the stage of the epidemiological study, patients with these localizations of tumors were included in the laboratory studies.
Patients with T2D of group II (60.72% of whom were obese) showed increased content of insulin and (IGF-1) compared with the control group as well as a direct dependence of blood insulin level on BMI. It was found that the intensification of ADT in patients with T2D was accompanied by a parallel increase in BMI and insulin levels in the blood.
In patients of groups III and IV, who had malignant tumors of breast, uterus and colon, obesity, elevated blood insulin levels and HOMA-IR indices, compared to the control group, were revealed. Regardless of cancer localization in patients of groups III and IV, the increased levels of IGF-1 compared with those in the control group were detected. Significantly higher fasting blood glucose levels were found in patients of group IV compared with patients of group II.
The activity of the signaling cascade PI3K/Akt/mTOR was evaluated by determining the content of phosphorylated protein kinases Akt (Ser473), p70S6K (Thr389) and PRAS40 (pT246) – natural mTORC1 inhibitor – in peripheral blood mononuclear cells (PBMC). The degree of phosphorylation of Akt (Ser473) indicates activation of the mTORC2, whereas p70S6K (Thr389) and PRAS40 (pT246) – of the mTORC1.
Compared to the control group, significantly higher content of phospho-Akt was revealed only in cancer patients of group III without DM, with obesity and, compared to the control group, elevated insulin content. In patients of group II, the content of phospho-Akt in PBMC did not differ from the values in the control group, which proves the absence of mTORC2-mediated hyperactivation of Akt (Ser473) in T2D.
Elevated levels of phospho-PRAS40 and phospho-p70S6K in obese patients of groups II and III compared with the control group, prove hyperactivation of the cascade PI3K/Akt/mTOR both in cancer and T2D.
A significant decrease in the content of рhospho-Akt, phospho-PRAS40 and phospho-p70S6K in PBMC of patients of group IV, compared with the control group and other groups, indicates the inhibition of insulin signaling activation in the combination of both diseases and requires further study.
Using the results obtained in the study, we created a model for assessing the activation of oncogenesis applying the method of discriminant analysis. This model can be used to detect excessive activation of insulin signaling in patients with T2D in the future.
The study confirmed the ability of metformin to affect the phosphorylation of PRAS40 and inhibit mTORC1-mediated activation of p70S6K based on reduced phospho-PRAS40 and phospho-p70S6k in patients with DM group II and IV on metformin monotherapy.
The direct correlation of phospho-Akt, phospho-PRAS40 and phospho-p70S6k with insulin, IGF-1, BMI in both healthy individuals and patients with diabetes, cancer and combination of both diseases indicates the role of obesity and growth factors in the activation of mTORC1 and mTORC2. A direct correlation of phospho-PRAS40 and phospho-p70S6k with HbA1c in patients of groups II and IV with DM was found
The scientific novelty. Study confirmed scientific data on the influence of T2D on the formation of oncological pathology have been confirmed, scientific data on the influence of obesity and insulin therapy on the development of MN in patients with DM have been supplemented. The influence of T2D on the survival of patients with MN and its dependence not only on the stage of MN, but also on hypoglycemic therapy, HbA1c level and duration of diabetes (at certain stages and localizations of MN) was proved.
Hyperactivation of the PI3K/Akt/mTORC1 signaling pathway involved in the regulation of metabolism and oncogenesis in patients with DM has been determined. The absence of activation of the PI3K/Akt/mTORC1 pathway in patients with MN, which were diagnosed on the background of T2D has been proven. The hypothesis of reciprocal phosphorylation of Akt on serine (Ser473) and threonine (Thr308) residues in patients with T2D was proved and scientifically substantiated. The direct effect of hyperglycemia on the activation of mTORC1 in T2D has been determined. Scientific data on the effect of insulin and IGF-1 as extracellular activators of the PI3K/Akt/mTOR signaling pathway have been supplemented.
The method of diagnosis of T3cDM has been improved and scientific data on indications for screening for pancreatic cancer, in particular by T2D, have been expanded. Scientific data on the oncoprotective properties of metformin have been confirmed.
For the first time were created mathematical models to calculate the predicted risk of MN of the most common localizations, using logistic regression method. For the first time a mathematical model for estimation of the activation of oncogenesis processes using the method of discriminant analysis was created.
The practical significance of the results obtained. The expediency of raising patients' awareness of the predisposition to cancer in T2D and of the importance of correcting the factors that increase the risk of cancer in diabetes: obesity, hyperglycemia, hyperinsulinemia to prevent MN was proved.
The expediency of clinical and laboratory verification of the type of diabetes at the time of its initial detection in persons over 50 years of age, without obesity and hyperinsulinemia to exclude secondary diabetes T3cDM has been proven. The need for laboratory confirmation of specific mechanisms of development or decompensation of diabetes and for new approaches to the choice of ADT, especially in obese patients, is substantiated. The expediency of additional examination of patients with T2D and obesity to prevent iatrogenic hyperinsulinemia in case of the need for intensification of ADT by insulin therapy was determined. The prescription of metformin for the prevention of MN in patients with DM is substantiated and recommended.
A new method of assessing the individual predicted risk of cancer of the most common localizations has been developed and put into practice. Individual approaches to examination and treatment of patients with T2D depending on the presence of IR and obesity, as well as depending on the degree of predicted risk of MN have been developed.
Key words: diabetes mellitus, epidemiology of cancer, antidiabetic therapy, predicted cancer risk, insulin, IGF-1, signaling pathwayPI3K/Akt/mTOR, metformin.