Prodan A. Molecular-genetic and biochemical markers for predicting the choice of bariatric surgery type in patients with metabolic syndrome

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Science (DSc)

State registration number

0524U000400

Thesis Registration Form

0524U000400.pdf

Applicant for

Andrii M. Prodan

Specialization

14.01.03 - Хірургія

Date of defense

20-12-2024

Specialized Academic Board

Д 58.601.01

Ternopil National Medical University named after I. Gorbachevsky of the Ministry of Health of Ukraine

Essay

This dissertation is dedicated to developing and scientific substantiation of a surgical treatment strategy for patients with metabolic syndrome (MS) based on the imbalance of orexigenic and anorexigenic hormones and molecular-genetic predictors. The approach involves the use of endovascular embolization of gastric arteries. It assesses its effectiveness in comparison with existing laparoscopic interventions aimed at preventing the recurrence of obesity and cardiometabolic disorders. For the first time in Ukraine, an analysis of the allelic state of gene polymorphisms ADIPOQ (rs17300539), ADIPOQ (rs266729), LEPR (rs1137100), LEPR (rs1137101), LEPR (rs1805094), LEP G2548A (rs7799039), and GHRL (rs696217) revealed statistically significant differences between the MS patient group and the control group when comparing the A and G alleles of the leptin receptor gene (rs1137101) and the T allele of the ghrelin gene (rs696217) (p=0.009, p=0.013, p=0.031, respectively). Using binary logistic regression, it was found that the presence of the T allele of the GHRL gene (rs696217) increased the risk of MS development by 3.027 times (p=0.029), and the G allele of the LEPR gene (rs1137101) by 2.650 times (p=0.002). It was established that the T allele of the GHRL gene (rs696217) is a predictor of better outcomes in reducing total ghrelin levels and percentage of excess body weight in patients undergoing surgeries that target the ghrelin-producing stomach zone. The ROC curves were derived using regression analysis to characterize the minimum concentrations of leptin, ghrelin, adiponectin, and resistin in predicting the probability of MS development and depending on the hormonal marker, specificity, and sensitivity ranged from 77.4 % to 100 % (p<0.001). The effectiveness of gastric artery embolization (GAE) has been scientifically proven in patients with metabolic syndrome (MS), resulting in a decrease in mean BMI by (5.03±0.23) kg/m², along with reductions in total and excess body weight by 13.06 % and 31.55 %, respectively, one year post-surgery. Additionally, GAE has been demonstrated to significantly reduce MS manifestations by lowering leptin levels by 24.72 % (p=0.0280), total ghrelin by 74.49 % (p<0.0001), resistin by 20.95 % (p=0.0002), HbA1c by 11.73 % (p=0.0037), insulin by 28.07 % (p=0.0015), and increasing adiponectin by 40.0 % (p=0.0015) six months post-surgery. Scientific evidence has shown the positive impact of bariatric restrictive laparoscopic surgeries and GAE on oxidative stress markers, with the latter having a significant effect on reducing oxidized low-density lipoproteins (p˂0.001), MDA (p=0.0002) and total antioxidant activity (TAA, p=0.0019). The study expands scientific knowledge on the dynamics of prooxidant-antioxidant status, oxidative stress, and hormonal homeostasis indicators in experimental animals under MS conditions before and after bariatric correction. After laparoscopic sleeve gastrectomy, statistically significant improvements were observed in all studied indicators (catalase, GSH, TAA, TBA-RS, p<0.05). It has been shown that experimental embolization of even three stomach vessels leads to moderate changes in mucosal structure related to reactive disorders in the microcirculatory system. Transient microcirculatory disorders were also observed in adjacent organs (liver, duodenum, spleen, pancreas).

Official opponents

Oleksandr Y. Ioffe
Andrii V. Klymenko
Sergii I. Savoliuk

Reviewers

Ihor K. Venher
Olha V. Denefil
Anatolii D. Bedenyuk

Research papers

1. Prodan, A., & Dzhyvak, V. G. (2022). Metabolic syndrome: Correlation between main hormones and oxidative stress parameters. Romanian Journal of Diabetes Nutrition and Metabolic Diseases, 29(2), 214-219. https://doi.org/10.46389/rjd-2022-1095

2. Prodan, A., & Dzhyvak, V. (2022). Comparative evaluation of different types of bariatric surgery. Journal of Education, Health and Sport, 12(4), 186-192. https://doi.org/10.12775/JEHS.2022.12.04.016

3. Dzubanovsky, I. Y., Havrysh, Y. I., Prodan, A. M., & Halei, M. M. (2022). Laparoscopic Sleeve Gastrectomy And Gastric Plication: Influence On The Main Indicators Of Hormonal Homeostasis In Metabolic Syndrome. Art of Medicine, 40-43. https://doi:10.21802/artm.2022.4.24.40

4. Dziubanovskyi, I. Y., Pidruchna, S. R., Prodan, A.M., Melnyk, N. A., & Palytsya, L. M. (2021). Dynamics of antioxidant status and nitrogen oxide systems in rats with metabolic syndrome after bariatric surgeries. Romanian Journal of Diabetes Nutrition and Metabolic Diseases, 28(3), 268-274. https://doi.org/10.46389/rjd-2021-1040

5. Дзюбановський, І. Я., Продан, А.М., & Романюк, Л. М. (2021). Кореляційні зв’язки між орексигенними та анорексигенними гормонами при метаболічному синдромі. Вісник медичних і біологічних досліджень, (4), 30-34. https://doi.org/10.11603/bmbr.2706-6290.2021.4.12757

6. Дзюбановський, І. Я., Підручна, С. Р., Продан, А. М., & Мельник, Н. А. (2021). Зміни адипоцитокінів та рівня греліну в експериментальних тварин із метаболічним синдромом. Здобутки клінічної і експериментальної медицини, (4), 81–84. https://doi.org/10.11603/1811-2471.2021.v.i4.12803

7. Дзюбановський І. Я., Продан А.М., Кріцак М. Ю., & Маслій Б. М. (2022). Баріатрична емболізація артерій шлунка в експерименті. Шпитальна хірургія. Журнал імені ЛЯ Ковальчука, (1), 36-39. https://doi:10.11603/2414-4533.2022.1.12916

8. Dziubanovskyi IY, Prodan AM, Pidruchna SR, Melnyk NA, Dzhyvak VG, Nikitina IM. (2022). Pathogenetic aspects of metabolic syndrome in experimental animals. Wiad Lek.75(2):514-519. https://doi:10.36740/WLek202202134

9. Dziubanovskyi, I. Y., Prodan, A. M., Pidruchna, S. R., Melnyk, N. A., & Yaroshenko, T. Y. (2022). Changes in the lipid profile of animals with simulated metabolic syndrome. Medical and Clinical Chemistry, (4), 35–38. https://doi.org/10.11603/mcch.2410-681X.2021.i4.12731

10. Дзюбановський, І. Я., Продан, А. М., & Мельник, Н. А. (2022). Хірургічна корекція рівня адипокінів та греліну в щурів із метаболічним синдромом. Шпитальна хірургія. Журнал імені Л. Я. Ковальчука, (4), 31–36. https://doi.org/10.11603/2414-4533.2021.4.12713

11. Продан А.М. Аналіз результатів та післяопераційних ускладнень після різних типів баріатричних операцій. Журнал «Перспективи та інновації науки» (Серія «Педагогіка», Серія «Психологія», Серія «Медицина») № 14(32) 2023. 1030-37. https://doi.org/10.52058/2786-4952-2023-14(32)-1030-1037

12. Продан, А., & Дживак, В. (2023). Якість життя після баріатричних операцій. Клінічна анатомія та оперативна хірургія, 22(4), 28-31. https://doi.org/10.24061/1727-0847.22.4.2023.43

13. Продан, А. М., & Головата, Т. К. (2023). Морфологічні зміни внутрішніх органів після емболізації лівої артерії шлунка в експерименті. Буковинський медичний вісник, 27(4 (108)), 74-77. https://doi.org/10.24061/2413-0737.27.4.108.2023.14

14. Prodan, A, Dzhyvak, V. (2023) Bariatric surgery impact upon oxidative stress markers. East Ukr Med J. 11(4):453-60. https://doi.org/10.21272/eumj.2023;11(4):453-460

15. Prodan, A., Dzubanovsky, I., Kamyshnyi, O., Melnyk, N., Grytsenko, S., & Voloshyn, S. (2023). Effect of the GHRL gene (rs696217) polymorphism on the metabolic disorders in patients with obesity in the Ukrainian population. Endocrine Regulations, 57(1), 173-182. https://doi:10.2478/enr-2023-0021

16. Prodan, A., Dzubanovsky, I., Kamyshnyi, O., Melnyk, N., Pidruchna, S., & Voloshyn, S. (2023). GHRL, LEP, LEPR genes polymorphism and their association with the metabolic syndrome in the Ukrainian population. Endocrine Regulations, 57(1), 269-278. https://doi:10.2478/enr-2023-0030

17. Дзюбановський, І. Я., Продан, А. М., & Маслій, Б. Я. (2023). КТ-ангіографічна анатомія черевного стовбура та варіації відходження лівої шлункової артерії. Шпитальна хірургія. Журнал імені Л. Я. Ковальчука, (3), 24–27. https://doi:10.11603/2414-4533.2023.3.1414

18. Продан, А. М., & Головата, Т. К. (2023). Гістологічний аналіз шлунка після емболізації артерій шлунка в експерименті. Шпитальна хірургія. Журнал імені Л. Я. Ковальчука, (4), 35–38. https://doi.org/10.11603/2414-4533.2023.4.14345

19. Prodan, A., Kamyshnyi, O., & Dzhyvak, V. (2023). Interrelation of the main hormonal markers in patients with metabolic syndrome. Journal of Education, Health and Sport, 37(1), 190-198. https://doi.org/10.12775/JEHS.2023.37.01.015

20. Prodan, A. M. (2024). Predicting the probability of developing obesity depending on leptin and leptin receptor polymorphisms. Medical and Clinical Chemistry, (1), 46-53. https://doi.org/10.11603/mcch.2410-681X.2024.i1.14597

21. Продан А.М., Дзюбановський І.Я., Камишний О.М. (2024). Вплив поліморфізму генів греліну та лептину на результати баріатричних операційних втручань. Харківська хірургічна школа. 1(124), 14-18. https://doi.org/10.37699/2308-7005.1.2024.03

22. Дзюбановський, І. Я., & Продан, А. М. (2022). Лапароскопічна слів-резекція та гастроплікація: вплив на основні показники гормонального гомеостазу при метаболічному синдромі. Матеріали міжнародного медичного науково-практичного форуму VI Прикарпатський хірургічний форум, Івано-Франківськ, 16.

23. Продан, А. М. (2023). Кореляційні зв’язки між орексигенними та анорексигенними гормонами при метаболічному синдромі. Матеріали підсумкової LXVI науково-практичної конференції «Здобутки клінічної та експериментальної медицини», Тернопіль, 155–156.

24. Продан, А. М. (2024). Розробка показань до вибору баріатричного операційного втручання за даними біохімічних та молекулярно-генетичних маркерів хворих на ожиріння. Матеріали підсумкової LXVII науково-практичної конференції, присвяченої 170-літньому ювілею Івана Горбачевського «Здобутки клінічної та експериментальної медицини», Тернопіль, 241–242.

0524U000133

Prolom Nataliya V.

Diagnosis and surgical correction of insufficiency of physiological cardia in hiatal hernia.

0524U000096

Serhii Tertyshnyi

A MULTIMODAL APPROACH TO THE RECONSTRUCTION OF INFLAMMATORY SOFT TISSUE DEFECTS (EXPERIMENTAL AND CLINICAL STUDY)

0424U000060

Oleksii O. Popov

Surgical treatment of perihilar cholangiocarcinoma with portal vein invasion

0524U000055

Igor K. Morar

Prevention and treatment of postoperative enteritis in patients with malignant neoplasms of the abdominal cavity

0523U100171

Yaroslav Y. Voitiv

UNDIFFERENTIATED CONNECTIVE TISSUE DYSPLASIA AS A RISK FACTOR IN ABDOMINAL SURGERY