CC BY
33
МОРФОЛОГИЯ
Г. Л. Снигур, А. А. Спасов, М. П. Воронкова
Волгоградский медицинский научный центр, лаборатория морфологии и иммуногистохимии, Волгоградский государственный медицинский университет, кафедра фармакологии
АПОПТОЗ Р-ИНСУЛОЦИТОВ ПАНКРЕАТИЧЕСКИХ ОСТРОВКОВ И ПУТИ ЕГО ФАРМАКОКОРРЕКЦИИ
УДК 616.379-008.64:616-076:006.05
В эксперименте на крысах уточнены механизмы апоптоза р-кпеток панкреатических островков. Установлено, что перорапьное введение гимнемовых кислот существенно снижает степень повреждения р-эндокриноцитов за счет угнетения апоптоза. Выявлены особенности патоморфоза иммунозависимого сахарного диабета и инкретиноподобные свойства гимнемовых кислот.
Ключевые слова: сахарный диабет, р-инсулоциты, апоптоз, гимнемовые кислоты.
G. L. Snigur, A. A. Spasov, M. P. Voronkova
APOPTOSIS IN ISLET CELLS, PANCREATIC ISLETS AND HOW ITS PHARMACOLOGICAL CORRECTION
In experiment on rats mechanisms apoptosis р-cells of pancreatic islets are specified. It is established that peros introduction Gymnema sylvestre acids essentially reduces a damage rate р-cells, at the expense of oppression apoptosis. Features pathomorfosis experimental diabetes mellitus and incretinlike properties Gymnema sylvestre acids.
Key words: diabetes mellitus, pancreatic р-cells, apoptosis, Gymnema sylvestre.
В настоящее время одной из ведущих медико-социальных проблем, имеющей ранг социально-значимого заболевания, является сахарный диабет (СД) [1, 2]. В результате органоспецифического аутоиммунного поражения и прогрессирующей гибели р-кпеток поджелудочной железы развивается инсу-линовая недостаточность.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Определить механизмы развития апоптоза р-эндокриноцитов и его ингибирования.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование проводили на белых крысах-самцах, массой 300—340 г, разделенных на три группы: 1) интактные (п = 10); 2) иммунозависимый СД (п = 10); 3) иммунозависимый СД на фоне введения гимнемовых кислот (п = 10). Животным второй группы производилось пероральное введение гимнемовых кислот (патент № 2289419 от 20.12.2004) в дозе 280 мг/кг, 2 раза/сут. Контрольная группа (интакт-
ные крысы) и 2-я группа (иммунозависимый СД) получали питьевую воду в аналогичном объеме. Через неделю во 2-й и 3-й группах, однократно осуществляли под кожу инъекцию 0,2 мл полного адъюванта Фрейнда и ежедневные внутривенные инъекции стрептозотоцина в дозе 20 мг/кг в течение 5 дней. При работе с животными руководствовались правилами лабораторной практики при проведении доклинических исследований в РФ (ГОСТ З51000.3-96 и 51000.4-96) и решением регионального этического комитета (№ 43-2006). Спустя три недели, соблюдая принципы гуманного отношения, животных выводили из эксперимента и осуществляли гистологическое исследование. Микропрепараты поджелудочной железы изготавливали по общепринятым гистологическим методикам. Иммуногистохимическое исследование проводили в соответствии с протоколами фирм производителей антител с использованием антител к протеинам каспаза 3, TRAIL, MDM2, Bcl2 и белкам p53 и Bax. Характер иммуногистохимической реакции оцени-
вали визуально в баллах с учетом интенсивности окраски и количества окрашенных клеток по шкале Allred D. C., et al. (1998). Проводили морфометри-ческий анализ с помощью программы анализа изображений «ВидеоТестМорфо-4». Определяли индекс апоптоза (число ß-клеток панкреатических островков с признаками апоптоза на 100 клеток). Статистическую обработку данных проводили в программе «MS Excel» с расчетом базовых статистических показателей (M, m) и использованием парного t-кри-терия Стьюдента при достоверности p < 0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В поджелудочной железе интактных животных экспрессия белка Bax была негативной во всех островковых клетках. Определялось слабое позитивное цитоплазматическое окрашивание инсуло-цитов центральных отделов островка к протеину Bcl-2. Ядра единичных ß-эндокриноцитов слабо эк-спрессировали белок p53. Большинство ß-инсуло-цитов имели позитивную ядерную экспрессию MDM2. В отдельных ß-эндокриноцитах цитоплаз-матическая экспрессия каспазы 3 и TRAIL носила слабо выраженный характер. Апоптотический индекс был низким (табл.). При развитии иммуно-зависимого СД отмечалась слабая экспрессия протеинов p53, Bax, MDM2 и Bcl-2 в единичных ß-ин-сулоцитах. В большинстве в-эндокриноцитов усиливалась экспрессия TRAIL и каспазы 3. Происходило достоверное увеличение ß-эндокриноцитов, находящихся в состоянии апоптоза по сравнению с контрольной группой животных (табл.). В группе животных со стрептозотоцин-индуцированным СД, получавших экстракт гимнемовых кислот, определялась слабо выраженная экспрессия белков p53, Bcl-2, а Bax — негативная. В большинстве ß-клеток островков Лангерганса нарастала экспрессия протеина MDM2. В единичных ß-инсулоцитах панкреатических островков отмечалась слабая экспрессия каспазы 3 и TRAIL. Количество ß-клеток в состоянии апоптоза по сравнению с животными с иммунозависимым СД достоверно уменьшалось (табл.). Индексы апоптоза ß-инсулоцитов
Группы Апоптотический индекс
Интактный контроль 4,1 ± 0,2
Иммунозависимый СД 35,2 ± 2,9*
Иммунозависимый СД + «Диабета» 13,3 ± 1,1**
* Достоверно по отношению к интактному контролю;
** достоверно по отношению к группе с иммунозависимым СД.
Значительная роль апоптоза в патогенезе сахарного диабета подтверждается большим числом экспериментальных фактов [3]. Известно, что
апоптоз является активной, запрограммированной формой клеточной гибели, которая реализуется в ответ на воздействие большого числа повреждающих агентов. В качестве индукторов апоптоза могут выступать как вне-, так и внутриклеточные факторы. Поэтому выделяют «внешний» и «внутренний» сигнальные пути развития апоптоза. «Внешний» является рецептор-опосредованным путем и реализуется за счет активации мембранных протеинов, в том числе и рецептора TRAIL. Увеличение экспрессии протеина TRAIL у животных с имму-нозависимым сахарным диабетом свидетельствует о возможности активации апоптоза по «внешнему» пути, с последующей активацией инициатор-ных и эффекторных каспаз. Скорость развития апоптоза при активации «внешнего» пути выше, поэтому он играет существенную роль в деструкции панкреатических р-инсулоцитов. «Внутренний» — является митохондриальным и обусловлен повреждением ДНК в результате токсического воздействия на клетку [4].
Центральное место в развитии апоптоза занимает семейство цистеиновых протеаз, так называемый каспаз, которые образуют разветвленный каскад, взаимно активируя друг друга. В результате активации инициаторных каспаз 8 и 9 происходит активация эффекторной каспазы 3, которая осуществляет протеолиз ядерных белков [4, 6].
Токсическое действие стрептозотоцина на р-клетки панкреатических островков реализуется за счет алкилирования ДНК и образования токсических соединений — супероксид аниона, перок-синитрита и оксида азота. Повреждения ДНК и внутриклеточных структур сопровождаются развитием апоптоза р-эндокриноцитов островков Лангерганса. Пусковым моментом запрограммированной клеточной гибели в данном случае является «внутренний» путь. В результате повреждения мембран митохондрий и активации протеина Bax возникает высвобождение в цитозоль апаптотических факторов, в том числе цитохрома с и белка AIF [7, 8]. Цитохром с активирует инициаторную каспазу 9, которая стимулирует эффекторную каспазу 3. Белок Bcl2, напротив, способствует стабилизации мембран митохондрий и блокирует выход из них апоптогенных факторов. Увеличение экспрессии Bax у животных с иммунозависимым сахарным диабетом свидетельствует об активации «внутреннего» пути апоптоза. В группе животных получавших препарат «Диабета» отмечается экспрессия протеина Bcl2, являющегося антиапоптогенным фактором. Таким образом, митохондриальный путь играет важную роль в развитии прогрессирующей убыли р-инсулоцитов панкреатических островков при экспериментальном сахарном диабете, а гим-немовые кислоты предотвращают развитие апоптоза [3]. Возможность регуляции апоптоза р-инсу-лоцитов путем фармакологической коррекции и
влияния на его потенциальные пусковые факторы в настоящее время является перспективным направлением фармакологии [2]. Ингибиция апоптоза ß-клеток, обусловленная введением гимнемовых кислот, может быть объяснена инкретиномиме-тическим эффектом, то есть стимуляцией GLP-1, который регулирует баланс клеточной популяции островков Лангерганса, угнетая апоптоз [5, 8].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Апоптоз ß-клеток панкреатических островков реализуется не только за счет «внутреннего» пути, но и активации «внешнего» пути — ФНО-зависимо-го апоптоза (TRAIL-опосредованный механизм). Пероральное введение гимнемовых кислот существенно снижает степень повреждения ß-эндокри-ноцитов, за счет угнетения апоптоза. Выявленные особенности патоморфоза иммунозависимого СД
вероятно обусловлены инкретиноподобным действием гимнемовых кислот, входящих в состав препарата «Диабета».
ЛИТЕРАТУРА
1. Балаболкин М. И. Диабетология. — М.: Медицина, 2000. — С. 672.
2. Воронкова М. П. Противодиабетическая активность гимнемовых кислот: Дис. ... д. б. н. — Волгоград, 2009. — С. 338.
3. Писарев В. Б., Снигур Г. Л., Спасов А. А. и др. // Бюлл. эксп. биол. и мед. — 2009. — Т. 148, №. 12. — C. 700—702.
4. Мушкамбаров Н. Н, Кузнецов С. Л. // Молекулярная биология. — М.: «МИА», 2003. — С. 544.
5. Drucker D. J. // Endoc. — 2003. — Vol. 144, № 1. — Р. 5145—5148.
6. Nakayama T, Hattori M., Uchida K, et al. // Biochem J. — 2004. — Vol. 377, № 2. — Р. 299—307.
7. Szkudelski T. // Physiol. Res. — 2001. — Vol. 50, № 6. — P. 536—546.
8. Trucco M. // J. Clin. Investigation. — 2005. — Vol. 115, № 1. — P. 5—12.
Е. Н. Букина, Р. П. Самусев
Волгоградская государственная академия физической культуры
ХАРАКТЕРИСТИКА СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ СТОП У СПОРТСМЕНОВ РАЗЛИЧНЫХ СПОРТИВНЫХ СПЕЦИАЛИЗАЦИЙ
УДК 617.586 : 796.071.2.
Представленная работа раскрывает новые пути углубленной диагностики состояния здоровья стоп современными методами компьютерной плантографии. Итоги анализа эффективности волгоградской технологии план-тографии с высокой степенью достоверности свидетельствуют о несомненных ее преимуществах перед другими известными способами оценки состояния стоп у спортсменов.
Ключевые слова: метод компьютерной плантографии, структурно-функциональное состояние стоп.
E. N. Bukina, R. P. Samusev
CHARACTERISTICS OF STRUCTURAL AND FUNCTIONAL CONDITION
OF FEET IN ATHLETES OF VARIOUS SPECIALIZATIONS
The presented work proposes a new way of comprehensive diagnostics of the state of feet by modern methods of computerized plantography. An analysis of the efficiency of the Volgograd plantography technology with a high degree of reliability testify to its doubtless advantages over other known ways of assessing the condition of feet in athletes.
Key words: method of computerized plantography, structural and functional condition of feet.
Проблема диагностики морфологического и функционального состояния стопы является актуальной в решении многих вопросов сохранения и укрепления здоровья студентов спортивных вузов. Известно, что изучение структуры и
функции стопы человека, как в норме, так и при патологии, до настоящего времени являлось трудной задачей.
Среди различных деформаций нижних конечностей наиболее часто встречается плоскостопие.
