Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

НЕКОТОРЫЕ МЕХАНИЗМЫ КОРРИГИРУЮЩЕГО ВЛИЯНИЯ ЭНДОГЕННЫХ АНТИОКСИДАНТОВ НА МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ И ГЕМОДИНАМИЧЕСКИЕ НАРУШЕНИЯ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ САХАРНОМ ДИАБЕТЕ

Дзугкоев С.Г. 1 Дзугкоева Ф.С. 1
1 УРАН Институт биомедицинских исследований ВНЦ РАН и Правительства РСО – Алания, Владикавказ
Одним из патогенетических механизмов развития сосудистых осложнений сахарного диабета является изменение функции эндотелия, т.е. эндотелиальная дисфункция, в развитии которой центральное место занимает перекисное окисление липидов (ПОЛ) и продуцируемый ферментативным путем NO из L-аргинина с участием фермента L-арг-NO-синтазы (eNOS) (КФ 1.14.13.19) и обусловленное нарушением накопления ц.3,5-ГМФ в результате стимуляции оксидом азота растворимой гуанилатциклазы. Введение эндогенных антиоксидантов – коэнзима Q 10 и L- карнитина приводило к угнетению интенсивности перекисного окисления липидов, возрастала активность супероксиддисмутазы при одновременном снижении активности каталазы и церулоплазмина. Эти позитивные изменения между про- и антиоксидантными системами сопровождались повышением концентрации суммарных метаболитов оксида азота и микроциркуляторной гемодинамики – перфузии, т.е. жидкостного обмена.
сахарный диабет
перекисное окисление липидов
антиокислительная система
оксид азота
гемодинамика
антиоксиданты
1. Аметов А.С., Демидова Т.Ю., Косых С.А. Синтез оксида азота в эндотелии сосудов у больных СД 2-го типа // Клиническая медицина. – 2005. – №28. – С. 62–68.
2. Балаболкин М.И. Роль окислительного стресса в патогенезе диабетической нейропатии и возможность его коррекции препаратами а-липоевой кислоты // Проблемы эндокринологии. – 2005. – №3. – С. 22–33.
3. Волчегорский И.А. Влияние эмоксипина, реамберина и мексидола на нейропатическую симптоматику и систолическую функцию миокарда левого желудочка у больных сахарным диабетом с синдромом диабетической стопы // Терапевтический архив. – 2005. – №10. – С. 10–15.
4. Строков И.А., Лаврова И.Н., Моргоева Ф.Э. Антиоксидантная терапия полиневропатии и ретинопатии у больных СД 2-го типа // Мед.Инфа. – 2007. – С. 1–9.
5. Шестакова М.В., Сунцов Ю.И., Дедов И.И. Диабетическая нефропатия: состояние проблемы в мире и России // Сахарный диабет. – 2001. – №3 (12). – С. 2–6.
6. Fchedre KT, Huang RQ, Dibas Aetal // Invest ophthalmol. – 2008. – Vis.Sci, 49(11). – Р. 4993–5002.
7. West IC. Radicals and oxidative stress in diabetes. Diabet Med. – 2000. – №17. – Р. 171–80.

Сахарному диабету свойственно генерализованное поражение всех звеньев системы кровообращения, проявляющееся в дегенеративные изменениях мелких артерий, вен, капилляров и именуемое микроангиопатией, а также поражение крупных и средних артериальных сосудов - макроангиопатии [1, 5]. Диабетические ангиопатии формируются на фоне усиленной липопероксидации, которая считается значимым патогенетическим механизмом локальных нарушений микрогемодинамики и атеросклеротического поражения магистральных артерий [2, 3]. Сосудистые осложнения сахарного диабета в клинике и эксперименте реализуются путем развития и прогрессирования эндотелиальной дисфункции, в патогенезе которой центральное место занимают ПОЛ, нарушение продукции NO и преобладающее вазоконстрикторное влияние на сосуды в результате угнетения растворимой ГЦ и образования ц.3,5-ГМФ [7]. Все вышеизложенное позволило предположить, что необходимой составляющей патогенетической терапии является испытание эндогенных протекторных систем, обладающих способностью индуцировать продукцию оксида азота (NO) и ингибировать свободно-радикальное окисление [4, 6].

Цель исследования. Изучить состояние биохимических маркеров эндотелиальной дисфункции и характер гемодинамических изменений под влиянием антиоксидантов и гипоэнергетических веществ при экспериментальном сахарном диабете (ЭСД).

Материал и методы исследования

Исследование проведено на крысах-самцах линии Вистар одной возрастной группы, массой 220-250 г: интактных и с аллоксановым диабетом. Развитие диабета контролировали по уровню глюкозы крови, который определяли глюкозооксидазным методом, а концентрацию гликированного гемоглобина определяли колориметрически, используя тест-наборы фирмы «БиоХимМак». Животных брали в опыт по окончании остротоксического периода действия аллоксана, т.е. спустя 14 дней с момента развития ЭСД.

В эксперименте определяли интенсивность ПОЛ в мембранах эритроцитов, по концентрации конечного продукта - малонового диальдегида (МДА). О состоянии антиоксидантной системы судили по активности каталазы, супероксиддисмутазы и концентрации церулоплазмина в сыворотке крови. Содержание в плазме крови стабильных суммарных конечных метаболитов оксида азота (NO2- , NO3- , NOх) определяли, используя реактив Грисса. Макро- и микрогемодинамику исследовали ультразвуковым допплерографом у наркотизированных животных в 6 точках локации: брюшная аорта (БА), нижняя полая вена (НПВ), почечная артерия (ПАпр, ПАлев), микроциркуляторное звено. В каждой точке локации определяли M (средняя скорость, см/с), S (систолическая скорость, см/с), D (диастолическая скорость, см/с), Pi (пульсовой индекс, см/с) GD (градиент давления, мм.рт.ст) и рассчитывали RI (реографический индекс, у.ед).

Крысы были разбиты на следующие группы: контрольная группа - крысы с ЭСД без лечения; крысы с ЭСД + убихинон композитум, (коэнзим Q10) в дозе 0,11 мкл/100 г веса животного в течение 30 дней; крысы с ЭСД, получавшие в течение 30 дней L-карнитин в дозе 25 мг/100 г веса. Статистическую обработку результатов проводили с помощью программы Microsoft Еxcel 2003. Результаты представлены в виде среднего значения (Mean) и ошибки среднего (SEM). Статистическую достоверность различий между двумя группами животных проверяли с помощью t-критерия Стьюдента. Уровнем статистической значимости считали р < 0,05. Исследования проводили до и после лечения.

Результаты исследования и их обсуждение

Данные показали, что у крыс с экспериментальным сахарным диабетом на фоне развивающейся гипергликемии повышалось содержание гликированного гемоглобина (HbAlc) с 5,3 ± 0,81 % до 8,6 ± 0,71 % (р < 0,001). Нарушение обмена глюкозы сопровождалось статистически достоверным повышением концентрации МДА в мембранах эритроцитов, снижением активности СОД, возрастанием активности каталазы и концентрации церулоплазмина, то есть развитием окислительного стресса. В этих условиях у крыс с СД концентрация суммарных метаболитов NO в плазме крови оказалась более низкой, чем у контрольных животных. Эти изменения сопровождались повышением сосудистого тонуса и нарушениями микроциркуляции, о чем свидетельствовали реографические показатели, характеризующиеся более высокими значениями индекса Гослинга, повышением плотности сосудистой стенки (PI), индекса Пурсело (RI) отражающий общее периферическое сосудистое сопротивление (ОПСС) у животных с экспериментальным сахарным диабетом. Снижение средней (M) и систолической (S) скорости кровотока в сосудах микроциркуляторного русла отражало уменьшение скорости тканевого обмена (перфузии) и относились к ранним проявлениям сосудистых осложнений. В соответствии с нашими данными снижение средней скорости кровотока, повышение РI и RI сопровождались понижением содержания суммарных метаболитов NO в крови при ЭСД (табл. 1).

Для коррекции избыточного процесса ПОЛ, нарушений системы антиоксидантной защиты, сниженной концентрации оксида азота и гемодинамических изменений экспериментальным животным вводили соответственно убихинон-коэнзим Q10 и L-карнитин. Результаты свидетельствуют о существенном снижении концентрации МДА в крови под влиянием убихинона-коэнзима Q10 и L-карнитина. При сравнительном анализе результатов ингибирования ПОЛ наиболее эффективным оказался препарат, содержащий Q10. Анализ данных состояния АОС показал, что достоверно возросла активность СОД в эритроцитах, а повышенные данные каталазы и церулоплазмина достоверно снизились, хотя активность каталазы по сравнению с контролем осталась повышенной, как проявление клеточной компенсаторной реакции. На фоне лечения в 2-х группах экспериментальных крыс с сахарным диабетом статистически достоверно повысилась концентрация оксида азота в сыворотке крови. При сравнивании результатов, полученных под влиянием убихинона-коэнзима Q10 и L-карнитина обнаружилось, что наиболее высокая концентрация NO, достигшая исходных контрольных значений, произошла на фоне убихинона-коэнзима Q10.

Коррекция дисфункции эндотелия на фоне лечения в 2-х группах исследованных животных сопровождалась улучшением микроциркуляторной гемодинамики, что проявлялось повышением средней и систолической скоростей кровотока, снижением упруго-эластических свойств сосудов микроциркуляторного (плотности сосудистой стенки) и периферического сосудистого сопротивления. Эти гемодинамические изменения свидетельствуют о повышении процессов перфузии, обусловленном снижением сосудистого сопротивления - реографический индекс и повышением средней и систолической скоростей кровотока. При сравнительном анализе полученных данных наиболее эффективным оказался убихинон-композитум Q10 (см. табл. 1).

Проведен корреляционный анализ для выяснения эффективности действия антиоксидантов на процессы ПОЛ и ферменты АОЗ. Представленные данные во всех 3-х группах исследованных животных показали наличие прямой сильной корреляционной связи между концентрацией МДА и активностью каталазы (r = +0,57, р < 0,001) и церулоплазмина (r = +0,52, р < 0,001) и обратной связи между уровнем снижения концентрации МДА и повышением активности СОД в плазме крови (r = -0,54, р < 0,001). Одновременно происходило повышение концентрации NO и корреляционный анализ показал наличие отрицательной сильной связи соответственно под влиянием убихинона-коэнзима Q10, и L-карнитина (r = -0,59; r = -0,60; р < 0,001).

Таблица 1

Динамика изменения показателей микрогемодинамики в норме при экспериментальном сахарном диабете и на фоне корригирующей терапии

Точка локации

M

S

D

PI

GD

RI

Средняя скорость кровотока

Систолическая скорость кровотока

Диастолическая скорость кровотока

Индекс Гослинга

Градиент давления

Реографический индекс

см/с

мм.рт.ст.

у.ед.

Контроль

Перфузия

2,518

11,338

6,335

7,668

0,042

1,490

 ± 0,076

 ± 0,264

 ± 0,168

 ± 0,250

 ± 0,001

 ± 0,036

На фоне экспериментального сахарного диабета

Перфузия

2,137

10,48

6,25

9,504

0,04

1,572

 ± 0,064

 ± 0,165

 ± 0,220

 ± 0,231

 ± 0,001

 ± 0,030

На фоне корригирующей терапии с убихинон-коэнзимом q10

Перфузия

2,492222)

11,24222)

6,31

7,892222)

0,041

1,502)

 ± 0,049

 ± 0,14

 ± 0,18

 ± 0,29

 ± 0,002

 ± 0,02

На фоне корригирующей терапии с l-карнитином

Перфузия

2,25

10,78

5,84

9,851111)

0,04

0,451111) 2222)

 ± 0,15

 ± 0,17

 ± 0,23

 ± 0,12

 ± 0,001

 ± 0,02

Примечания:

1111) - p < 0,001; 111) - p < 0,01; 11) - p < 0,02; 1) - p < 0,05 достоверность относительно контроля;

2222) - p < 0,001; 222) - p < 0,01; 22) - p < 0,02; 2) - p < 0,05 достоверность относительно экспериментального сахарного диабета.

Таблица 2

Изменение биохимических показателей крови на фоне корригирующей терапии при ЭСД.

Показатели

Контроль

ЭСД

ЭСД+ убихинон-коэнзим Q10                                               

ЭСД+L-карнитин                        

МДА (нмоль/мл)
в эритроцитах

6,87 ± 0,45

8,65 ± 0,47111)

4,192 ± 0,0721) 2222)

4,28 ± 0,281111) 2222)

Активность СОД (ед) в сыворотке

2,55 ± 0,46

1,45 ± 0,04422)

2,092 ± 0,07942222)

1,942 ± 0,0312222)

Активность каталазы (мкат/л)
в сыворотке

225,56 ± 29,09

345,327 ± 3,3161111)

329,5 ± 4,8111) 222)

302,63 ± 1,237111) 2222)

Церулоплазмин
мг/мл

338,667 ± 10,428

376,6 ± 7,291111)

285,791 ± 4,3111111) 2222)

274,744 ± 3,5601111) 2222)

NOx, мкМ

51,069 ± 0,531

32,54 ± 1,4251111)

51,594 ± 1,81262222)

39,72 ± 1,2681111) 222)

Примечания:

1111) - p < 0,001; 111) - p < 0,01; 11) - p < 0,02; 1) - p < 0,05 достоверность относительно контроля;

2222) - p < 0,001; 222) - p < 0,01; 22) - p < 0,02; 2) - p < 0,05 достоверность относительно экспериментального сахарного диабета.

Выводы

Таким образом, восстановление функции эндотелия вследствие угнетения интенсивности липопероксидации, возрастания активности ферментов антиокислительной системы и повышения концентрации суммарных метаболитов NO приводило к улучшению гемодинамических показателей, под влиянием препаратов: убихинон-коэнзима Q10 и L-карнитин. Наиболее эффективным оказался убихинон-коэнзим Q10.

Рецензенты:

Брин В.Б., д.м.н., профессор, зав. кафедрой нормальной физиологии ГОУ ВПО СОГМА Росздрава, г. Владикавказ;

Джиоев И.Г., д.м.н., профессор, заведующий ЦНИЛ ГОУ ВПО СОГМА Росздрава, г. Владикавказ.

Работа поступила в редакцию 11.11.2011.


Библиографическая ссылка

Дзугкоев С.Г., Дзугкоева Ф.С. НЕКОТОРЫЕ МЕХАНИЗМЫ КОРРИГИРУЮЩЕГО ВЛИЯНИЯ ЭНДОГЕННЫХ АНТИОКСИДАНТОВ НА МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ И ГЕМОДИНАМИЧЕСКИЕ НАРУШЕНИЯ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ САХАРНОМ ДИАБЕТЕ // Фундаментальные исследования. – 2011. – № 11-3. – С. 499-502;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=29258 (дата обращения: 18.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074