CC BY
68
Сахарный диабет
Экспериментальная диабетология
Обмен углеводсодержащих биополимеров в печени и слизистой желудка при экспериментальном диабете у крыс с различной устойчивостью к стрессу
Протасова С.В., Бутолин Е.Г, Оксузян А.В.
ГОУ ВПО Ижевская государственная медицинская академия, Ижевск (ректор — д.м.н., профессор Н.С. Стрелков)
Цель. Определить концентрацию углеводсодержащих биополимеров соединительной ткани в печени и слизистой желудка крыс с различной устойчивостью к стрессу при аллоксановом диабете.
Материалы и методы. При помощи теста в «открытом поле» выделяли две группы животных: стрессоустойчивые и стресс-неустой-чивые. Инсулинозависимый сахарный диабет (СД) у крыс вызывали однократным подкожным введением аллоксана тетрагидрата в дозе 170мг/кг массы тела животного. В печени крыс определяли содержание суммарных гликозаминогликанов и гиалуронидазную активность, в слизистых наложениях желудка — свободные сиаловые кислоты и сиалидазную активность.
Результаты. Наблюдали увеличение концентрации гликозаминогликанов в печени в обеих группах животных, достигающее максимума на 30-й день опыта.
Заключение. В обмене сиалогликопротеинов слизистой оболочки желудка преобладают катаболические процессы, наиболее выраженные на 45-й день экспериментального диабета.
Ключевые слова: аллоксановый диабет, гликозаминогликаны, сиалогликопротеины, стрессоустойчивые, стресс-неустойчивые
Metabolism of carbohydrate-containing biopolymers in liver and gastric mucosa of rats with experimental diabetes and varying stress resistance
Protasova S.V., Butolin E.G., Oksuzyan A.V Izhevsk State Medical University, Tomsk
Aim. To measure concentration of carbohydrate-containing biopolymers in liver and gastric mucosa of rats with alloxan diabetes and varying stress resistance.
Materials and methods. The «open field» test was used to allocate the animals to 2 groups (stress-sensitive and stress-resistant). Insulin-dependent diabetes was induced by a single s/c injection of alloxan tetrahydrate (170 mg/kg). Totalglycosaminoglycanes andgyaluronidase activity were measured in gastric mucosa.
Results. Concentration of glycosaminoglycanes (sialic acids) in the liver increased in animals of both groups and reached a maximum on day 30. Conclusion. Metabolism of sialoglycoproteins in gastric mucosa was dominated by catabolic processes most intense on day 45 after induction of experimental diabetes.
Key words: alloxan diabetes, glycosaminoglycanes, sialoglycoproteins, stress-resistant, stress-sensitive
Экспериментально доказано возникновение нарушений метаболизма соединительной ткани у больных сахарным диабетом (СД). Известно, что все разновидности моносахаридов, необходимые для построения гликозаминогликанов — основного вещества соединительной ткани, образуются из глюкозы. Предполагают, что в условиях относительной или абсолютной инсулиновой недостаточности нарушается нормальное динамическое равновесие между синтезом и распадом углеводно-белковых соединений основного вещества [1, 2].
В ряде исследований показано, что в однотипных экспериментальных конфликтных ситуациях отчетливо выявляются животные как устойчивые, так и предрасположенные к эмоциональному стрессу [3]. Обнаружено, что у крыс с различной устойчивостью к эмоциональному стрессу изменения морфофункциональной организации соединительной ткани выражены неодинаково [4].
Биохимические изменения, возникающие в органах и тканях при СД, трактуются как окислительный стресс [5]. Это объясняется схожестью изменений, возникающих в органах и тканях при эмоциональном стрессе и при данной патологии. Целый ряд признаков, таких как активация гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы, гиперпродукция контринсулярных гормонов, нарушения углеводного, липидного, белкового и других обменов, а также вовлечение в неспецифическую реакцию всех органов и тканей объединяет СД и стресс [6, 7].
Цель исследования
Изучить показатели обмена углеводсодержащих биополимеров соединительной ткани печени и слизистой желудка у стрессоустойчивых и стресс-неустойчивых крыс при экспериментальном СД.
Материалы и методы
Эксперименты проводили на 96 белых беспородных крысах-самцах массой 180—220 грамм в осенне-зимний период. При проведении опытов соблюдали положения Хельсинской декларации о гуманном отношении к животным. С целью прогностической оценки устойчивости животных к стрессогенным воздействиям крыс предварительно тестировали в «открытом поле» [3] и выделяли две группы животных: стрессоустойчивые (СУ) и стресс-не-устойчивые (СНУ). Инсулинозависимый СД у крыс вызывали однократным подкожным введением аллоксана тетрагидрата (Пика СИешюа, Швеция) в дозе 170 мг/кг массы тела животного
[8]. Контрольным крысам вводили эквиобъемное количество физиологического раствора. Животных декапитировали утром натощак в динамике опыта на фоне кратковременного эфирного наркоза на 10, 20, 30, 45 и 60 дни эксперимента. В качестве контроля развития диабета определяли концентрацию глюкозы в плазме крови. В печени крыс исследовали следующие показа-
Экспериментальная диабетология
Сахарный диабет
Таблица 1
Концентрация глюкозы и уровень углеводсодержащих биополимеров соединительной ткани в печени и слизистой желудка крыс при аллоксановом диабете (М±т)
Показатели СУ, Дни эксперимента
СНУ Контроль, п=8 10 п=8 20 п=8 30 п=8 45 п=8 60 п=8
Плазма
Глюкоза, ммоль/л СУ 5,65±0,17 9,83±0,35*** 8,44±0,16*** 7,57±0,20*** 8,11±0,23*** 7,80±0,07***
СНУ 5,92±0,09 9,34±0,45*** 8,27±0,08*** 7,60±0,16*** 9,16±0,10*** 7,55±0,08***
Печень
Суммарные ГАГ, СУ 8,37±0,09 12,08±0,03*** 18,00±0,33*** 21,00±0,13*** 18,08±0,75*** 16,83±0,07***
ммоль/кг СНУ 9,61±0,10 8,58±0,16*** 15,63±0,19*** 16,30±0,33*** 14,10±0,09*** 13,00±0,39***
Гиалуронидазная СУ 3,73±0,12 2,22±0,16*** 3,11±0,22* 4,72±0,44 2,38±0,08*** 3,22±0,16*
активность, мкмоль/г/час СНУ 3,59±0,23 4,50±0,27* 8,51±0,14*** 2,86±0,16* 2,34±0,18** 3,58±0,26
| Слизистая желудка |
ССК, СУ 0,22±0,004 0,80±0,005*** 0,65±0,003*** 0,62±0,004*** 0,80±0,004*** 0,59±0,004***
ммоль/кг СНУ 0,29±0,005 0,90±0,056*** 0,72±0,005*** 0,67±0,005*** 0,91±0,008** 0,62±0,005**
СА, СУ 0,39±0,006 3,98±0,05*** 2,13±0,04** 3,6±0,03** 4,61±0,05** 3,48±0,05***
ммоль/кг/час СНУ 0,44±0,004 4,6±0,04** 2,63±0,05** 4,02±0,05*** 4,99±0,04*** 3,93±0,06**
Примечание: * - различия по сравнению с контролем значимы при р<0,05; ** - различия по сравнению с контролем значимы при р<0,01;
*** - различия по сравнению с контролем значимы при р<0,001.
тели: содержание суммарных гликозаминогликанов (ГАГ) и гиа-луронидазную активность (ГАА). Анализ динамики изменений обмена сиалогликопротеинов (СГП) в слизистых наложениях желудка проводился по показателям свободных сиаловых кислот (ССК) и сиалидазной активности (СА). Результаты исследований, полученные в ходе опыта, обрабатывали методом вариационной статистики. Достоверность различия параметров вычисляли по критерию Стьюдента.
Результаты
Согласно полученным данным (табл. 1), уровень глюкозы в плазме крыс достоверно превышал контрольные значения на протяжении всего эксперимента. Максимальные значения данного показателя наблюдались на десятый день опыта как для СУ так и для СНУ животных, составляя 9,83+0,35 ммоль/л (р<0,001) и 9,34+0,45 ммоль/л (р<0,001) соответственно.
В гомогенате ткани печени на десятый день опыта у стрессоустойчивых крыс отмечалось возрастание концентрации ГАГ на 44,30% (р<0,001) от контроля (с 8,37+0,09 до
12,08+0,03 ммоль/кг). Далее уровень гликозаминогликанов продолжал увеличиваться, достигая максимума к 30-му дню, и составлял 21,00+0,13 ммоль/кг (р<0,001). Гиалуронидазная активность на десятый день эксперимента была ниже контрольных значений на 40,48% (р<0,001). Далее ГАА возрастала, достигая максимума на 30-й день опыта (4,72+0,44 мкмоль/г/час), что предшествовало снижению уровня ГАГ на 45-й день опыта.
Для СНУ крыс наблюдалось незначительное понижение концентрации ГАГ в печени на 10-й день опыта (с 9,61+0,10 до 8,58+0,16 ммоль/кг; р<0,001). Дальнейшее повышение данного показателя достигало максимума на 30-й день эксперимента (16,30+0,33 ммоль/кг; р<0,001). Параллельно отмечалось увеличение гиалуронидазной активности в первые 20 дней аллоксанового диабета с 3,59+0,23 до 8,51+0,14 мкмоль/г/час (р<0,001). Далее, до 45-го дня эксперимента, наблюдалось снижение ГАА до 2,34+0,18 мкмоль/г/час (р<0,01), что на 34,82% ниже значений контрольной группы.
С 45-го по 60-й день опыта уровень ГАГ в печени снижался как у СУ, так и у СНУ животных, но не достигал контрольных
показателей к концу эксперимента, оставаясь значительно выше контроля, в особенности у СУ крыс (на 101,0%; р<0,001). Как видно из полученных данных, на всем протяжении эксперимента уровень ССК возрастал у обеих групп животных. Причем, максимальное увеличение отмечалось на 10-й и 45-й дни как у СУ, так и у СНУ крыс. Параллельно с этим имело место достоверное увеличение СА с максимальным ростом активности изучаемых ферментов на 10-й и 45-й дни соответственно с 0,39±0,006 до 3,98±0,05 ммоль/кг/час (р<0,001) и 4,61 ±0,05 ммоль/кг/час (р<0,01) — у СУ; с 0,44±0,004 до 4,6±0,04 ммоль/кг/час (р<0,01) и 4,99±0,04 ммоль/кг/час, (р<0,001) — у СНУ животных.
Обсуждение и выводы
При экспериментальном СД наблюдалось увеличение концентрации суммарных гликозаминогликанов в печени как СУ, так и СНУ животных, достигающее максимума на 30-й день опыта. Выявленные изменения в содержании ГАГ по степени выраженности менее значительны у СНУ крыс, в особенности во второй половине эксперимента. Накопление ГАГ преимущественно связывают с усилением фиброзирования ткани печени
[9]. Возможно, такая динамика связана с более активным участием печени как в процессе синтеза, так и распада ГАГ. В то же время в обмене СГП слизистой оболочки желудка прослеживалось преобладание катаболических реакций в поздние сроки эксперимента (45-й день), более выраженное у СНУ животных. Значительные сдвиги в обмене сиалогликопротеинов слизистой желудка, выполняющих барьерную функцию, могут, по-видимому, послужить фоном в развитии «стрессорных» повреждений последней. Учитывая то обстоятельство, что олигосахаридные участки молекулы СГП тканей человека незначительно отличаются от таковых в составе СГП крысы [10], можно предположить, что сходные изменения могут иметь место у людей при длительной травмирующей стрессовой ситуации и СД.
Таким образом, результаты проведенных исследований свидетельствуют об однонаправленном нарушении метаболизма углеводсодержащих биополимеров соединительной ткани при экспериментальном СД как у СУ, так и у СНУ животных.
010 11
.1/2
Протасова Светлана Владимировна аспирант, ГОУ ВПО Ижевская государственная медицинская академия, Ижевск
E-mail: prothome@yandex.ru
Бутолин Евгений Германович д.м.н., профессор, зав. кафедрой биохимии, ГОУ ВПО Ижевская государственная медицинская
академия, Ижевск
Оксузян Артур Валерьевич аспирант, ГОУ ВПО Ижевская государственная медицинская академия, Ижевск
12 Л/201^^
