Научная статья на тему 'Перекисное окисление липидов, антиоксидантная защита и содержание 2,3 дифосфоглицерата у детей, больных сахарным диабетом 1 типа'

Перекисное окисление липидов, антиоксидантная защита и содержание 2,3 дифосфоглицерата у детей, больных сахарным диабетом 1 типа Текст научной статьи по специальности «Клиническая медицина»

CC BY
373
67
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Сахарный диабет
Scopus
ВАК
RSCI
ESCI
Область наук
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Перекисное окисление липидов, антиоксидантная защита и содержание 2,3 дифосфоглицерата у детей, больных сахарным диабетом 1 типа»

Общие вопросы. Патогенез

Перекисное окисление липидов, антиоксидантная защита и содержание 2,3 - дифосфоглицерата у детей, больных сахарным диабетом 1 типа

P.A. Киреев, *Н.А. Курмачева, В.В. Игнатов

Кафедра биохимии и биофизики (зав.- канд. биол. наук Г.В. Мельников) Саратовского государственного университета,

*Саратовский областной детский и подростковый

эндокринологический центр

Перекисное окисление липидов (ПОЛ) является метаболическим процессом, представленным практически во всех органах и тканях млекопитающих. Через стадию перекисных производных полиненасыщенных жирных кислот осуществляется синтез простагландинов; образование гидроперекиси холестерина является одним из звеньев синтеза некоторых стероидных гормонов; с помощью микросомальной системы ПОЛ происходит регуляция активности мембраносвязанных ферментов эндоплазматического ретикулума и, вероятно, осуществляется альтернативный путь окисления ненасыщенных жирных кислот [8].

Активные формы кислорода, образуемые в процессе ПОЛ, обеспечивают цитотаксическое действие фагоцитов [10,21,22], являются механизмом регуляции процесса деления клеток [9,23 ], обеспечивают модуляцию апоптоза, ротацию липидного и белкового компонентов биомембран [4,291.

Действие внешних прооксидантов ( радиация, УФ-свет, гипе-роксия ) и активация эндогенных механизмов генерации активированных кислородных метаболитов (С>2 , Н2О2, ОН*, Я02> приводят к напряжению механизмов антиоксидантной зашиты (АО3) и развитию окислительного стресса, который может проявляться на клеточном, тканевом и организменном уровнях [27]. Возникновение окислительного стресса - важный фактор развития воспалительных процессов, сердечно-сосудистых заболеваний [11].

Немаловажную роль в патогенезе сахарного диабета (СД) и диабетических ангиопатий отводят свободнорадикальному окислению, в том числе ПОЛ [5,26]. Усиление процессов ПОЛ при СД способствует нарушению проницаемости мембран, пространственной ориентации и каталитической активности ферментных ансамблей, подавлению синтеза проинсулина, а также гибели (3 - клеток [6,15,28].

Значение процессов ПОЛ при повреждении эритроцитарных мембран станет понятным, если учесть, что эритроциты содержат мощный катализатор перекисного окисления - гемоглобин, а в омывающей их плазме имеются транспортируемое негемовое железо и липиды, содержащие перекиси. Система антиоксидантов,

тормозящих перекисное окисление, а также сывороточный альбумин, связывающий перекиси липидов, в норме успешно справляются с " перекисной опасностью", но нарушение какого-либо звена в этих защитных системах ведет к повреждению мембран красных кровяных клеток [1|.

Целью данного исследования явилось изучение процессов ПОЛ и АОЗ, а также оценка содержания 2,3 - дифосфоглицерата в мембранах эритроцитов и сыворотке крови детей с СД 1 типа.

Объем и методы исследования

Обследовано 156 детей с СД 1 типа. Больные разделены на 3 группы в зависимости от длительности заболевания и наличия сосудистых осложнений: 1-я группа - 35 детей с впервые выявленным СД ( средняя длительность заболевания 4 + 0,37 мес ); 2-я группа - 76 детей с длительностью заболевания в среднем 3 ± 1,7 года; 3-я группа - 45 детей со средней длительностью заболевания 7±2,5 лет. Больные 1-й группы находились в состоянии субкомпенсации, средний уровень НЬА1с у них был равен 7,76±0,6%; сохранялась остаточная секреция С-пептида (278,6±23,7 пкмоль/л при норме 298-1324 пкмоль/л). Дети 2-й группы не имели клинических признаков декомпенсации диабета, однако средний уровень НЬА1с у них был равен 8,91 ± 0,7 %, что отражало состояние метаболической декомпенсации. У 64,8% детей 2-й группы не выявлено сосудистых осложнений, у 35,2% больных имелись начальные стадии диабетической микроангио-патии. Дети 3-й группы характеризовались наиболее неудовлетворительными показателями углеводного обмена, средний уровень НЬА1с у них составил 10,1 ± 0,9%; на момент обследования не было проявлений острых осложнений диабета, однако у 92,7% больных имелись "поздние” диабетические осложнения (ретинопатия, нефропатия, полинейропатия, хайропатия в различных сочетаниях), у 43,8% пациентов выявлены жировая инфильтрация печени или жировой гепатоз, у 27,4% отмечалась задержка роста, у 16,2% детей был диагностирован синдром Мориака.

В качестве контрольной группы обследовано 25 практически здоровых детей с нормальной толерантностью к глюкозе и отсутствием наследственной предрасположенности к СД.

Кровь для исследования брали из локтевой вены натощак. При необходимости добавляли гепарин, центрифугировали при 3000 об/мин, отбирали сыворотку. Эритроциты трижды отмывали физиологическим раствором, центрифугируя при 1500 об/мин.

Интенсивность ПОЛ определяли по концентрации диеновых конъюгатов (ДК), малонового диальдегида (МДА) [121. О состоянии АОЗ судили по активности каталазы в эритроцитах [9] , содержанию церулоплазмина ( ЦП) [7] и а-токоферола [16] в сыворотке крови. О процессе «старения» эритроцитов судили по пе-роксидазной активности метгемоглобина [13], показателем гипо-ксических состояний служил уровень 2,3- дифосфоглицерата (2,3-ДФГ).

Уровень HbAlc и С- пептида определяли в лаборатории клинической биохимии.

Статистическую обработку осуществляли на компьютере с помощью программы Med-Stat. Достоверность различий оценивали по t-критерию Стьюдента.

Результаты и их обсуждение

У детей с СД 1 типа установлено увеличение интенсивности процессов ПОЛ и снижение АОЗ, нарушение кислородтранспортной функции эритроцитов. У больных всех групп происходило накопление первичных и вторичных продуктов липидной пероксидации, увеличение интенсивности хемшпо-минесценции в эритроцитах и сыворотке крови (см. таблицу).

Как видно из таблицы, у детей 1-й группы выявлено нарастание содержания ДК в 3,6 раза, МДА -в 2,9 раза по сравнению с контролем. Во 2-й и 3-й группах мы также отмечали увеличение уровня ДК и МДА по сравнению с контрольными значениями, причем у больных 3-й группы с продолжительностью заболевания от 7 до 12 лет и наличием поздних диабетических осложнений содержание продуктов ПОЛ было наиболее высоким. С увеличением про-

тельностью заболевания от 2 до 5 лет установлено снижение ДК по сравнению с 1-й группой в 1,2 раза, а в сравнении с 3-й группой - в 1,3 раза. Уровень высокотоксичного МДА во 2-й группе был ниже по сравнению с 1-й группой в 1,3 раза и в 1,8 раза по сравнению с 3-й группой. Интересно отметить, что показатели хемилюминесценции в мембранах эритроцитов во 2-й группе не снижались по сравнению с уровнем продуктов ПОЛ, продолжали нарастать с увеличением продолжительности заболевания. По-видимому, у детей с СД при длительности заболевания от 2 до 5 лет происходит включение механизмов, способствующих обрыву цепных реакций ПОЛ [2] до молекулярных продуктов и предотвращению накопления ДК и МДА. Интенсивность хемилюминесценции и высокое содержание ДК и МДА у больных 1-й и 3-й групп свидетельствуют о быстром образовании и накоплении высоко реакционных радикалов (ОН,110) [18], обладающих способностью вступать в реакцию цепного окисления липидов мембранных структур и способствующих накоплению продуктов пероксидации.

На фоне интенсификации процессов ПОЛ у больных всех групп установлено снижение активности АОЗ. Как видно из рис.1, отмечалось снижение уровня ЦП, обладающего способностью перехватывать супероксидный радикал [25] и тормозить аутоокисление липидов [19, 24]. По сравнению с контрольными значениями у больных 1-й группы уровень ЦП был ниже в 1,4 раза, во 2-й группе в 1,3 раза и у больных 3 группы в 1,1 раза.

Уровень продуктов ПОЛ и параметры хемилюминесценции нативных эритроцитов и сыворотки крови у детей, больных СД (М±т)

Показатели Контроль Группы

1 -я 2-я 3-я

Эритроциты

ДК, ед.опт.пл. МДА, мкмоль/л Imax (интенсивность свечения), мВ S (светосумма импульсов), имп/с 1,36±0,073 I,49±0,069 1,01 ±0,088 II,79+0,668 4,98±0,095* 4,27±0,201 * 1,74±0,116* 28,95±1,763* 4,01 ±0,083* 3,40±0,185* 2,09±0,128* 34,72±1,385* 5,27±0,102* 5,98±0,243* 2,8±0,095* 39,97±1,504*

Сыворотка

Imax (интенсивность свечения), мВ S (светосумма импульсов), имп/с 1,54±0,049 21,16±0,514 3,12±0,529* 51,24±2,105* 4,91 ±0,487* 59,14±2,192* 5,26±0,533* 65,16±1,898*

*р< 0,001 по сравнению с контролем.

должительности заболевания происходило нарастание интенсивности хемилюминесценции как в мембранах эритроцитов, так и в сыворотке крови. Несмотря на то, что во всех группах мы отмечали достоверное увеличение продуктов ПОЛ по сравнению с контролем, у детей 2-й группы с продолжи-

Изменения антиокислительной активности плазмы подтверждались снижением концентрации а-то-коферола во всех группах в 3,2-4,3 раза по сравнению с контролем. В отличие от а-токоферола, уровень которого у больных всех групп был значительно сниженным по сравнению с контролем, уровень ЦП

7

шз

мг/л

Контроль 1-я 2-я 3-я

Г руппы

Рис. 1. Содержание церулоплазмина в сыворотке крови у детей с СД.

постепенно повышался по мере увеличения продолжительности заболевания. Повышение активности ЦП у детей с длительностью СД от 7 до 12 лет можно объяснить нарастающей активностью хемилюми-несценции в плазме, что свидетельствует о компенсаторно-приспособительной реакции, направленной на нейтрализацию гипероксидации [15, 17].

В эритроцитах мы также отмечали снижение системы АОЗ, что проявилось уменьшением антипере-кисного эффекта каталазы во всех группах больных по сравнению с контролем (рис. 2) в 1,3-1,5 раза. Изменения каталазной активности эритроцитов имели разнонаправленный характер: во 2-й группе больных фиксировалось увеличение ферментативной активности в 1,1 раза по сравнению с 1 -й группой и в 1,2 раза по отношению к 3-й группе. Увеличение активности каталазы во 2-й группе можно рассматривать как благоприятный фактор, направленный на снижение процессов ПОЛ в мембранах эритроцитов и дезинтоксикацию. Увеличение пе-роксидазной функции метгемоглобина во всех группах свидетельствует о процессах физиологического старения эритроцитов, т.е. происходит нарушение биологического восстановления метгемоглобина в гемоглобин, что проявляется функциональной неполноценностью эритроцитов [3] (метгемоглобин является мощным источником образования свободных радикалов в клетке). Однако во 2-й группе мы отмечали снижение пероксидазной функции метгемоглобина в 1,14 раза по сравнению с 1-й и 3-й группами, что свидетельствует о некотором восстановлении биологической функции гемоглобина.

Нарастание уровня 2,3-ДФГ (рис. 3) свидетельствует о газвитии тканевой гипоксии у больных всех групп.

мкЕ/л эритроцитов ед. опт. пл

Контроль 1-я 2-я 3-я

Г руппы

Рис. 2. Активность каталазы и пероксидазная функция метгемоглобина в эритроцитах у детей с СД.

2,3-ДФГ образуется в эритроцитах в процессе гликолиза, уменьшает сродство гемоглобина к кислороду и вызывает большую отдачу кислорода тканям [20]. Увеличение концентрации фосфата в эритроцитах является мерой компенсации, обеспечивающей оксигенацию тканей при низком рС^.

Таким образом, у детей с СД 1 типа установлено нарушение проантиоксидантного равновесия в клеточных мембранах и сыворотке крови, а также активизация процессов, приводящих к нарушению функциональных свойств эритроцитов. При развитии многих патологических состояний может развиваться неспецифический адаптационный синдром. В развитии большинства адаптационных реакций

уел. ед.

Группы

Рис. 3. Содержание 2,3-дифосфоглицерата в эритроцитах у детей с СД.

прослеживаются два этапа: начальный этап срочной, но несовершенной адаптации и последующий этап долговременной адаптации [14].

На основании данных, полученных нами, можно предположить, что у детей с впервые выявленным СД происходит «срочный» этап адаптации, проявляющийся в увеличении интенсивности свободнорадикальных процессов и содержания продуктов ПОЛ, снижении АОЗ, нарастании уровня 2,3-ДФГ в эритроцитах и сыворотке крови. Важной чертой этого этапа адаптации является то, что деятельность организма протекает на пределе физиологических возможностей, почти при полной мобилизации функционального резерва. При длительности СД от

2 до 5 лет по сравнению как с 1-й группой, так и при длительности диабета более 7 лет наблюдались снижение продуктов ПОЛ, активизация антиокси-дантной системы, частичная нормализация функции гемоглобина и замедление процесса старения эритроцитов, а также снижение уровня 2,3-ДФГ, свидетельствующее об увеличении сродства гемоглобина к кислороду и снижении гипоксических явлений. Полученные данные свидетельствуют о том, что у детей с небольшой продолжительностью СД развивается долговременная адаптация к заболеванию. По мере увеличения продолжительности СД процесс долговременной адаптации нарушается.

Литература

1. Владимиров Ю.А., Арчаков А.Н. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах - М.: Наука, 1 972, - с. 252.

2. Владимиров Ю.А. Биологические мембраны и патология клетки - М.: Знание, 1979, - с. 48.

3. Вопросы биохимии, биофизики и патологии эритроцитов // Под.ред. Г.М. Франка - М.: Наука, 1967.

4. Григлевски P.E. // Новости фармации и медицины, 1997, № 1-2, с. 2-8.

5. Дедов И.И., Горелышева В.И., Смирнова О.М. // Пробл. эндокринологии, 1 995, № 5 - с. 16-19.

6. Коган А.Х., Кудрин А.Н., Николаев С.М. Свободнорадикальное окисление липидов в норме и патологии - М., 1986, - с. 68-71.

7. Колб В.Г., Камышников B.C. // Справочник по клинической химии -Минск, 1982,-с. 290.

8. Колесова O.E., Маркин A.A., Федорова Т.Н. // Лаб. дело, 1984, № 9, с. 540-546.

9. Королюк М.А., Иванова Л. И., Майорова ИХ. // Лаб. дело, 1988, № 1,с. 16-19.

1 0. Маянский A.H., Маянский Д.Н. Очерки о нейтрофиле и макрофаге.

Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1 989, с. 344.

1 1. Меньщикова Е.Б., Зенков Н.К. // Терапев. Арх., 1 991, № 1 1, с. 85.

12. Методы биохимических исследований // Под.ред. проф. М.И.

Прохоровой -Л.: Изд-во Лен. ун-та - 1 982, с. 272.

1 3. Методы исследований в профпатологии // Под ред. О.Г. Архиповой - М.: Медицина, 1988, с. 153.

14. Меерсон Ф.З., Малышев И.Ю. Феномен адаптационной стабилизации структур и защита сердца - М.: Наука, 1993, с.4.

15. Мид Дж. Свободные радикалы в биологии - М., 1979, т. 1, с. 68-87.

1 6. Паранич А.В., Соломенко Э.Н. // Лаб.дело, 1 987, № 9, с. 682-686.

1 7. Санина А.К. // Вопр. Мед. химии, 1 986, № 5, с. 7-14.

1 8. Шляпинтох В.Я., Карухин О.Н. Хемилюминесцентные методы исследования - М.: Наука, 1966.

1 9. Allen R.G., Balin А.К. // Free Radicals Biol. And Med., 1 989, v. 6, p. 623.

20. Benesch R., Benesch R.E. // Biochem. Biophys Res. Commun, 1967, v. 26, p. 162-167.

21. Clark R.A. //J. Infect Dis., 1990, v. 161, p. 1 140.

22. Cohen M.S.// Free Radicals Biol and Med., 1 988, v. 5, p. 81.

23. Cross A.R., Jones O.T. // Biochem et biophys acta., 1 991, v. 1057, p. 281.

24. Dormandy T // Lancet, 1978, v. 1, № 3, p. 647.

25. lamashoji S., Kajimoto G. // FEBS Letters, 1983, v. 152, № 1, p. 168-170.

26. Jennigs P.E., Barnett A.H. // Diabet. Med., 1 988, № 5, p. 111-117.

27. Sies H. // Amer. J. Med., 1 991, v. 91, p. 31 5.

28. Sinclair A.I. // Diabet Rev., 1993, v. 2, p. 7-10.

29. Thompson C.B. // Science, 1 995, v. 267, p. 1456-1462.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.