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

ПОВЫШЕНИЕ ОБЩЕЙ КОНЦЕНТРАЦИИ КАТИОНОВ ЦИНКА И СНИЖЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ЛАБИЛЬНОГО ЦИНКА В КРОВИ БОЛЬНЫХ САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ ТИПА I

Гарипова М.И. 1 Ильина О.С. 1 Буторина О.Л. 1 Веселов С.Ю. 1 Шигапова А.И. 1 Новоселова Е.И. 1 Гарипов О.С. 1 Зинатуллина Л.Г. 1 Цветков В.О. 1
1 Башкирский государственный университет
Показано, что общая концентрация катионов цинка в крови больных сахарным диабетом выше, чем в крови здоровых доноров: среднее значение концентрации цинка в крови больных диабетом составило 34,3 ± 1,26 мкМоль/л, в крови здоровых доноров – 23,6 ± 1,32 мкМоль/л (t = –3,66; p = 0,0007; F = 3,42; p = 0,008). В то же время концентрация несвязанных с белком катионов цинка (лабильного цинка) в крови больных сахарным диабетом ниже, чем в норме (0,98 ± 0,036 мкМоль/л при диабете по сравнению с 1,62 ± 0,093 мкМоль/л в норме, Z = –4,14; p = 0,000034). Таким образом, по нашим данным, в крови больных сахарным диабетом происходит повышение общей концентрации катионов цинка с одновременным снижением концентрации цинка в лабильной форме, что указывает на увеличение связывания катионов цинка с белками крови в крови больных инсулинозависимым сахарным диабетом. На основе экспериментальных данных было высказано предположение о том, что увеличение цинк-связывающей способности белков крови больных сахарным диабетом связано с изменением их состава, а именно с появлением в крови больных диабетом белков, связанных с развитием воспаления, в том числе α1-кислого гликопротеина. Вероятно, повышение общей концентрации катионов цинка в плазме крови больных сахарным диабетом направлено на компенсацию дефицита лабильного цинка, но в обследованной нами группе больных не достигает своей цели.
катионы цинка в крови человека
лабильный и связанный с белками цинк
сахарный диабет
α1-кислый гликопротеин
1. Алексеев В.А. Качественный анализ. – Атомиздат, 1960.
2. Аффинное выделение связывающих инсулин сывороточных гликопротеидов человека и изучение их состава в норме и при сахарном диабете первого типа / М.И. Гарипова, Н.А. Киреева, Т.В. Моругова, О.С. Елисеева, А.С. Першина // Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Ю.А. Овчинникова. – 2007. – Т. 3. – № 1. – С. 27–32.
3. Клиническое значение нарушений метаболизма цинка: авторские лекции по педиатрии / Ю.Г. Мухина, С.О. Ключников, О.К. Нетребенко, Л.А. Щеплягина. – 2005.
4. Скальный А.В. Цинк и здоровье человека (книга для современных думающих врачей и любознательных пациентов). – Оренбург: РИК ГОУ ОГУ, 2003. – 80 с.
5. Danscher G. The autometallographic zinc-sulphide method. A new approach involving in vivo creation of nanometer-sized zinc sulphide crystal lattices in zinc-enriched synaptic and secretory vesicles // Histochem J. – 1996. – Vol. 28. – Р. 361–373;
6. Foster M.C., Leapman R.D., Li M.X., Atwater I. Elemental composition of secretory granules in pancreatic islets of Langerhans // Biophys J. – 1993. – Vol. 64. – Р. 525–532.
7. Kim B.J., Kim Y.H., Kim S., Kim J.W., Koh J.Y., Oh S.H., Lee M.K., Kim K.W., Lee M.S. Zinc as a paracrine effector in pancreatic islet cell death // Diabetes. – 2000. – Vol. 49. – Р. 367–372.
8. Kiilerich S., Hvid Jacobsen K., Vaag A., Sorensen S.S. 65 zinc absorption in patients with insulin-dependent diabetes mellitus assessed by whole-body counting technique // Clin. Chim. Acta. – 1990. – Vol. 189. – Р. 13–18.
9. Kristiansen L.,·Liselotte J., Meredin G., Danscher G. Autometallography allows ultrastructural monitoring of zinc in the endocrine pancreas // Histochem. Cell Biol. – 2001. – Vol. 115. – Р. 125–129.
10. McMillan E.M., Rowe D.J.F. Clinical significance of diurnal variation in the estimation of plasma zinc // Clin. Exp.Dermatol. – 1982. – № 7. – Р. 629–632.

Катионы цинка принимают важное участие в метаболизме инсулина, они необходимы для формирования осмотически стабильных гексамеров гормона в гранулах β-клеток [5]. Мембраны клеток островков Лангерганса содержат трансмембранные молекулы цинкового насоса, регулирующего его метаболизм в клетках поджелудочной железы [9]. О тесной взаимосвязи продукции инсулина с катионами цинка говорит тот факт, что на основании присутствия цинка в 10–15 % гранул α-клеток было сделано предположение, нашедшее экспериментальное подтверждение, об образовании инсулина также и этим типом клеток наряду с глюкагоном [6]. Важность присутствия цинка в поджелудочной железе для продукции инсулина подтверждается тем, что обеднение ее цинком приводит к явному диабету, при инсулинзависимом диабете содержание цинка в β-клетках островкового аппарата снижается на 50 % [8]. Kim и соавторы высказали предположение о том, что выход цинка из секреторных гранул может быть причиной гибели β-клеток, особенно при гиперинсулинемии [7]. Доказана роль катионов цинка во взаимодействии инсулина с транспортными белками крови [2]. Следовательно, возможные отклонения концентрации катионов цинка в крови человека от нормы могут быть одной из причин снижения эффективности проявления биологической активности и доставки инсулина к чувствительным клеткам при сахарном диабете. Данные литературы о соответствии норме концентрации катионов цинка в крови больных сахарным диабетом противоречивы [3, 4, 10]. В связи с этим представляет интерес сравнение содержания этого катиона в крови здоровых доноров и больных сахарным диабетом.

Целью нашего исследования было проведение сравнения концентрации катионов цинка в плазме крови здоровых доноров и больных сахарным диабетом типа I.

Материалы и методы исследования

В исследовании использованы пробы крови 42 больных сахарным диабетом типа I, находившихся на стационарном лечении в эндокринологическом отделении РКБ им. Куватова (г. Уфа), с процентным содержанием в капиллярной крови гликозилированной формы гемоглобина от 8 до 18,6 %.

Формирование группы здоровых доноров проводили на основании заключения эндокринолога об отсутствии отклонений от нормы в регуляции углеводного обмена и процентного содержания гликозилированного гемоглобина (%Ггб) в капиллярной крови. Для исследования отобраны пробы крови 53 здоровых добровольцев 20–25 лет с содержанием Ггб от 4 до 7,5 %, что соответствует нормальному уровню гликемии.

Метод количественного определения катионов цинка в сыворотке крови человека разработан на основе качественного варианта дитизонового метода определения цинка [1]. К 2 мл пробы крови добавляли 0,1 мл 10 % NаOH и 0,2 мл раствора 1 % раствора дитизона в четыреххлористом углероде. В отрицательном контроле вместо сыворотки крови добавляли 2 мл дистиллированной воды, в положительном контроле – 2 мл 20 мкМ раствора сульфата цинка. Пробы фотометрировали при 540 нм. Расчет концентрации катионов цинка в пробе проводили по формуле: СZn = 20 мкМ×ОП540 Пробы/ОП540 Стандарта

Определение содержания в пробах α1-кислого гликопротеина и трансферина проводили методом иммунонефелометрии с использованием диагностических наборов фирмы «Иммунотех» (Россия) по прилагаемой инструкции. Для количественной оценки результатов применялась оценка интенсивности реакции в баллах по трехбалльной шкале.

Результаты исследования и их обсуждение

Показано, что общая концентрация катионов цинка в крови больных сахарным диабетом выше, чем в крови здоровых доноров (среднее значение концентрации цинка в крови больных диабетом составило 34,3 ± 1,26 мкМоль/л, в крови здоровых доноров – 23,6 ± 1,32 мкМоль/л). Полученные данные соответствуют нормальному распределению, и были проанализированы с применением параметрических критериев Стьюдента и Фишера (табл. 1, t = –3,66, p = 0,0007, F = 3,42, p = 0,008).

По данным литературы, в крови человека цинк присутствует в основном в связанном с белками состоянии, возможно, остальная часть катионов цинка (лабильный цинк) связана с низкомолекулярными соединениями (аминокислотами), нормальная концентрация катионов цинка в крови составляет 10–23 мкМ/л (Мухина, 2005). Для выяснения вопроса о том, в какой из двух фракций происходит повышение цинка в крови больных сахарным диабетом, проведено определение несвязанного с белками (лабильного) цинка в плазме крови больных диабетом и здоровых доноров. Для этой цели проведено осаждение белков сыворотки крови трихлоруксусной кислотой и последующее определение катионов цинка в надосадке дитизоновым методом.

Таблица 1

Результат определения цинка в сыворотке крови здоровых доноров (I) и больных сахарным диабетом (II)

(I) мкмоль/л

(II) мкмоль/л

23,6 ± 1,32 мкМоль/л

34,3 ± 1,26 мкМоль/л

t = –3,66; р = 0,0007; F = 3,42, p = 0,008

Установлено, что концентрация несвязанных с белками катионов цинка в крови больных сахарным диабетом достоверно ниже, чем в крови здоровых доноров (среднее значение показателя в крови больных диабетом составило 0,98 ± 0,036 мкМоль/л, в то время как в крови здоровых доноров концентрация составила 1,62 ± 0,093 мкМоль/л) (табл. 2). Достоверность различия доказана с использованием критерия Манна–Уитни (Z = –4,14; p = 0,000034).

Таблица 2

Результат определения несвязанных с белком катионов цинка в сыворотках крови здоровых доноров и больных сахарным диабетом

(I) мкмоль/л

(II) диабетом мкмоль/л

1,62 ± 0,093 мкМоль/л

0,98 ± 0,036 мкМоль/л

Z = –4,14; p = 0,000034

По нашим данным, в крови больных диабетом на фоне повышения общего содержания цинка происходит снижение концентрации катионов цинка в лабильной форме, что свидетельствует о повышении связывания цинка белками крови при инсулинзависимом сахарном диабете. Было высказано предположение о том, что это явление связано с изменением состава белков крови при сахарном диабете, в частности, с изменением концентрации транспортных белков крови. Для проверки этого предположения проведено определение концентрации трансферина и α1-кислого гликопротеина в крови больных сахарным диабетом и здоровых доноров методом иммунонефелометрии при помощи диагностических наборов фирмы Иммунотех (Россия). Выявлено достоверное повышение концентрации α1-кислого гликопротеина в крови больных сахарным диабетом (1,86 ± 0,4 балла в крови больных диабетом по сравнению с 0,3 ± 0,2 балла в норме, Z = –3,54; p = 0,03), различий в концентрации трансферина не выявлено (Z = –1,28; p = 0,27).

Заключение

Таким образом показано, что при инсулинозависимом сахарном диабете происходит достоверное повышение общей концентрации катионов цинка в крови с одновременным достоверным снижением концентрации лабильного цинка. На основании экспериментальных данных сделано предположение о том, что при сахарном диабете повышение цинксвязывающей активности белков объясняется изменением их состава, а именно появлением транспортных белков, связанных с развитием воспалительной реакции, в частности α1-кислого гликопротеина. Вероятно, повышение общей концентрации катионов цинка в плазме крови больных сахарным диабетом направлено на компенсацию дефицита лабильного цинка, возникающего за счет сдвига равновесия в сторону связывания катионов белками крови, но в обследованной нами группе больных не достигает своей цели.

Рецензенты:

Мустафина О.Е., д.б.н. профессор, заведующая лабораторией физиологической генетики Института биохимии и генетики УНЦ РАН, г. Уфа;

Хазиев Ф.Х., д.б.н., главный научный сотрудник Института биологии УНЦ РАН, г. Уфа.

Работа поступила в редакцию 08.02.2013.


Библиографическая ссылка

Гарипова М.И., Ильина О.С., Буторина О.Л., Веселов С.Ю., Шигапова А.И., Новоселова Е.И., Гарипов О.С., Зинатуллина Л.Г., Цветков В.О. ПОВЫШЕНИЕ ОБЩЕЙ КОНЦЕНТРАЦИИ КАТИОНОВ ЦИНКА И СНИЖЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ЛАБИЛЬНОГО ЦИНКА В КРОВИ БОЛЬНЫХ САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ ТИПА I // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 4-2. – С. 368-370;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=31198 (дата обращения: 14.11.2019).

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