CC BY
30
УДК 616.153.455-008.61:616.379-008.64 DOI 10.21685/2072-3032-2019-3-15
С. В. Шокина, Т. В. Уланова, Д. А. Зиняков
ИЗУЧЕНИЕ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКОЙ ГИПОГЛИКЕМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЛИПОСОМАЛЬНЫХ ФОРМ ПРОИЗВОДНЫХ 3-ГИДРОКСИПИРИДИНА НА МОДЕЛИ СТЕРОИДНОГО ДИАБЕТА
Аннотация.
Актуальность и цели. Актуальность поиска возможностей лечения сахарного диабета не вызывает сомнений в связи с тем, что несмотря на активные разработки способов лечения данного недуга (и огромные финансовые вложения, направленные в данную отрасль здравоохранения), у большинства пациентов, обращающихся за помощью в медицинские учреждения, к большому сожалению, уже имеются осложнения в органах-мишенях диабета. Своевременное назначение заместительной инсулинотерапии и пероральных гипогли-кемических средств зачастую улучшает качество жизни больных, но не снижает значительно процент осложнений и не приводит к увеличению продолжительности жизни пациентов. Учитывая вышеизложенное, необходимо продолжать поиск новых лекарственных препаратов, способных влиять на патогенез обменных нарушений при сахарном диабете, а следовательно, и снижать частоту осложнений, уменьшать затраты на лечение и стараться увеличить продолжительность жизни пациентов.
Материалы и методы. Для проведения исследования использовали 54 аут-бредных крыс Wistar, достигших половозрелости, массой 175-195 г, содержащихся в помещении вивария в комфортных условиях; у животных был искусственно вызван сахарный диабет. С целью формирования сахарного диабета животным внутримышечно вводили раствор дексаметазона в дозе 125 мкг/кг, затем на протяжении двух недель в опытных группах совместно с инъекциями дексаметазона вводили исследуемые препараты.
Результаты. Липосомальные формы никотината 3-ГП и фумарата 3-ГП достоверно снижают уровень глюкозы крови на фоне индуцированного диабета. Терапия данными соединениями позволила улучшить фенотипические признаки подопытных животных.
Выводы. В результате проведенного исследования была доказана гипогли-кемическая активность фумарата 3-ГП и никотината 3-ГП, что сопровождалось улучшением внешних признаков и отсутствием летальности подопытных животных.
Ключевые слова: дексаметазоновый сахарный диабет, липосомы, фумарат 3-ГП, никотинат 3-ГП.
S. V. Shokina, T. V. Ulanova, D. A. Zinyakov
A STUDY OF PHARMACOLOGICAL HYPOGLYCEMIC ACTIVITY OF LIPOSOMAL FORMS OF DERIVATIVES OF 3-HYDROXYPYRIDINE ON A MODEL OF STEROID DIABETES
© Шокина С. В., Уланова Т. В., Зиняков Д. А., 2019. Данная статья доступна по условиям всемирной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License (http://creativecommons.Org/licenses/by/4.0/), которая дает разрешение на неограниченное использование, копирование на любые носители при условии указания авторства, источника и ссылки на лицензию Creative Commons, а также изменений, если таковые имеют место.
Abstract.
Background. The relevance of the search of treatment options for diabetes melli-tus is not in doubt due to the fact that, despite the active development of methods for treating this ailment (and the huge financial investments directed to this healthcare industry), the majority of patients seeking medical help, unfortunately, already have complications in the organs targeted by diabetes. The timely appointment of insulin replacement therapy and oral hypoglycemic agents often improves the quality of life of patients, but does not significantly reduce the percentage of complications and does not increase the life expectancy of patients. Given the above, it is necessary to continue the search for new drugs that can affect the pathogenesis of metabolic disorders in diabetes mellitus, and therefore reduce the frequency of complications, reduce treatment costs and try to increase the patients' life span
Materials and methods. For the study, 54 outbred Wistar rats, having reached maturity, weighing 175-195 g, contained in the vivarium under comfortable conditions, were used; in animals, diabetes was artificially induced. In order to form diabetes mellitus, the animals were intramuscularly injected with a solution of dexame-thasone at a dose of 125 ^g / kg, then for two weeks in the experimental groups, the studied drugs were administered together with dexamethasone injections.
Results. Liposomal forms of 3-GP nicotinate and 3-GP fumarate significantly reduce blood glucose levels against the background of induced diabetes. The therapy with these compounds has improved the phenotypic characteristics of experimental animals.
Conclusions. As a result of the study, the hypoglycemic activity of 3-GP fumarate and 3-GP nicotinate was proved, which was accompanied by an improvement in external signs and the absence of mortality in the experimental animals.
Keywords: dexamethasone diabetes mellitus, liposomes, 3-GP fumarate, 3-GP nicotinate.
Введение
С каждым годом людей, страдающих сахарным диабетом, становится больше. Среди разновидностей диабета все чаще диагностируется стероидный диабет. Это инсулинозависимая форма заболевания, которая способна развиться у пациентов разного возраста. Он возникает по многим причинам, но, как правило, из-за патологий, требующих длительного приема определенных лекарств, вследствие чего в организме происходит снижение уровня инсулина и разрушение бета-клеток поджелудочной железы. Стоит признать, что те же кортикостероиды частично помогают органу синтезировать инсулин, но иногда риски не совсем оправданы [1]. В большинстве случаев, чтобы устранить и без того нечеткую симптоматику стероидного диабета, требуется целый комплекс мер: терапевтических, хирургических и т.д. Основным шагом в этом направлении является нормализация уровня сахара в крови и выявление причин, вызвавших заболевание. Если бета-клетки поджелудочной железы еще не полностью атрофированы, то со временем ее возможно восстановить, а значит, улучшится самочувствие больного и увеличится продолжительность его жизни. В крайнем случае инсулинотерапия останется пожизненной.
Цель работы: исследовать метаболическую активность фумарата 3-ГП, никотината 3-ГП и их липосомальных форм на фоне индуцированного декса-метазоном диабета.
Исходя из цели, поставлены следующие задачи:
1. Проанализировать литературу по данной теме.
2. Изучить действие соединений и препаратов сравнения на уровень гликемии крыс при стероидном диабете.
3. Оценить выживаемость, а также внешние признаки подопытных животных.
Объект исследования: аутбредные крысы достигшие половоз-
релости, массой 175-195 г, разделенные на шесть групп и содержащиеся в стандартных условиях при свободном доступе к еде и воде (табл. 1).
Таблица 1
Данные экспериментального исследования
Экспериментальные группы Схемы введения Количество животных
Стероидный диабет, фармакологические вещества, препараты сравнения
1. Интактные животные 0,9 мг физиологического раствор хлорида натрия на одну особь, в течение 2-х недель 9
2. Контрольная группа Ежедневно дексаметазон 125 мг/кг + 0,9 мг физиологического раствора хлорида натрия на одну особь в течение 2-х недель 9
3. Липосомальная форма фумарата 3-гидроксипиридина 50 мг/кг Каждый день дексаметазон 125 мг/кг + фумарат 3-гидроксипиридина в дозе 50 мг/кг в течение 2-х недель 9
4. Этилметилгидроксипиридина сукцинат 50 мг/кг Дексаметазон 125 мг/кг + этилметилгидроксипиридина сукцинат в дозе 50 мг/кг в течение 2-х недель каждый день 9
5. Липосомальная форма никотината 3-гидроксипиридина 50 мг/кг Каждый день никотинат 3-ГП в дозе 50 мг/кг + дексаметазон 125 мг/кг в течение 2-х недель 9
6. Глибенкламид 5 мг/кг Каждый день дексаметазон 125 мг/кг + глибенкламид в дозе 5 мг/кг в течение 2-х недель 9
Предмет исследования: полученная из хвостовой вены кровь подопытных животных с индуцированным дексаметазоновым диабетом без терапии (контрольная группа) и на фоне терапии изучаемыми соединениями.
Гипотеза исследования: фумарат 3-ГП, никотинат 3-ГП и их липосо-мальные формы оказывают сахароснижающее действие при дексаметазоно-вом диабете, а также улучшают внешние признаки экспериментальных животных.
Методы исследования. При исследовании использовались практические методы: все данные получены опытным путем. Эксперимент, в которых использовали лабораторных животных, соответствовал «Правилам проведения работ с использованием экспериментальных животных».
Этилметилгидроксипиридина сукцинат («Мексидол») и глибенкламид приобретали в одной из ближайших аптек. Фумарат 3-ГП и никотинат 3-ГП были произведены в Институте физики и химии Мордовского государственного университета им. Н. П. Огарева. Липосомы извлечены из холесте-
рина и лецитина методом обращения фаз [2]. Инкапсуляцию соединения проводили пассивной загрузкой.
Были изучены внешние признаки подопытных животных (табл. 2).
Таблица 2
Критерии оценки фенотипических признаков тяжести течения стероидного диабета у экспериментальных животных
Изучаемый признак Количество баллов
1 2 3
Состояние кожи и шерсти Неудовлетворительное (шерсть тусклая, пилоэрекция, алопеция) Удовлетворительное (шерсть, тускловатая, кожа суховатая) Хорошее (шерсть ровная, блестящая, гладкая, кожа эластичная)
Масса тела животного Значительное снижение массы (больше чем на 30 %) Умеренное снижение (на 10-20 %) Сохранение исходной массы тела или незначительное увеличение
Двигательная активность Животные заторможены, снижен мышечный тонус и снижена реакция на прикосновения и выем из клетки Животные умеренно подвижны, оказывают некоторое сопротивление Животные активны, пытаются освободиться, могут издавать определенные звуки
По окончании эксперимента животные подвергались декапитации под фторотановым наркозом. Уровень глюкозы в крови определяли с помощью электронного глюкометра «Accu Check performa». Статистическая обработка результатов осуществлялась с помощью редактора электронных таблиц Microsoft Excel на персональном компьютере. Анализ данных включал расчеты средних арифметических значений (М), ошибок средних (±m), достоверности различия средних арифметических (р) с помощью /-критерия Стьюден-та. Необходимыми считали различия при р < 0,05.
Результаты
Изучение влияния исследуемых соединений на уровень гликемии
На фоне введения дексаметазона (контрольная группа аутбредных крыс Wistar) показатель гликемии сыворотки крови составил 14,4 ± 1,04 ммоль/л, при этом показатель был достоверен (глюкоза сыворотки крови интактных крыс Wistar - 3,29 ± 0,16 ммоль/л) по сравнению с интактными крысами (табл. 3).
Применение глибенкламида обеспечило сохранность средних показателей гликемии аутбредных крыс Wistar в пределах нормы (4,52 ± 0,27 ммоль/л). При использовании этилметилгидроксипиридина сукцината уровень сахара снижался на 40 % по сравнению с контрольной группой. Липосомальная форма глюкозы в группе никотината 3-ГП составила 8,28 ± 0,58 ммоль/л, а в группе этилметилгидроксипиридина сукцината была 8,58 ± 0,4 ммоль/л, р < 0,05). Применение липосомальной формы никотината 3-ГП способствовало пограничному с нормой значению гликемии (рис. 1). При этом показатель уровня глюкозы был на 26 % достоверно ниже в сравнении с применением субстанции.
Таблица 3
Уровень глюкозы сыворотки крови исследуемых животных
Экспериментальная группа Глюкоза ммоль/л (M ± m)
Интактные животные 3,3 ± 0,2
Контрольная группа 14,4 ± 1,0*
Липосомальная форма фумарата 3-гидроксипиридина 50 мг/кг 5,6 ± 0,27**
Липосомальная форма никотината 3-гидроксипиридина 50 мг/кг 8,28 ± 0,4**
Этилметилгидроксипиридина сукцинат 50 мг/кг в/м 8,6 ± 0,4**
Глибенкламид 5 мг/кг перорально 4,5 ± 0,3**
Примечание. * - достоверность по отношению к интактной группе (р < 0,05); ** - достоверность к контрольной группе (р < 0,05).
0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%
Рис. 1. Показатели уровня гликемии экспериментальных животных при стероидном
диабете на фоне применения исследуемых субстанций и препаратов сравнения: 1 - контроль; 2 - липосомальная форма фумарата 3-ГП 50 мг/кг; 3 - липосомальная форма никотината 3-ГП 50 мг/кг; 4 - этилметилгидроксипиридина сукцинат 50 мг/кг в/м; 5 - глибенкламид 5 мг/кг перорально
Примечание. ** - достоверность по отношению к группе контроля (р < 0,05).
Наибольшего снижения уровня гипергликемии удалось добиться с использованием липосомальной формы фумарата 3-ГП (на 61 %). Здесь эффект также более выражен, чем на фоне применения обычной формы. Такая разница в действии различных форм одного препарата непосредственно связана с более высокой биодоступностью липосомальной формы и наличием у ли-посомальной капсулы мембраностабилизирующего эффекта [3]. Будущие исследования позволят уточнить механизм усиления сахароснижающего действия при использовании липосомальной формы никотината 3-ГП.
Изучение влияния исследуемых соединений на внешние признаки экспериментальных животных
Глюкокортикоиды, несомненно, влияют на метаболические процессы в организме и, в первую очередь, на уровень глюкозы в крови. При приеме
стероидных препаратов часто отмечаются побочные действия, связанные с нарушением минерального и белкового обменов: гипернатриемия (и, как следствие, возникают периферические отеки), гипокалиемия и гипокальцие-мия (появляются спазмы мышц и утомляемость). Длительный прием гормонов приводит к появлению более тяжелых патологических состояний [4].
Данный эксперимент также предполагал анализ результативности изучаемых соединений и, прежде всего, их влияние на определенные внешние характеристики, отражающие состояние крыс с экспериментальным стероидным диабетом (табл. 4).
Таблица 4
Оценка внешнего вида проявления экспериментального стероидного диабета у животных
Экспериментальные группы Количество баллов (M ± m)
Интактные животные 8,8 ± 0,3
Контрольная группа 3,4 ± 0,2*
Липосомальная форма фумарата 3-гидроксипиридина 50 мг/кг 8,6 ± 0,2**
Липосомальная форма никотината 3-гидроксипиридина 50 мг/кг 8,1 ± 0,3**
Этилметилгидроксипиридина сукцинат 50 мг/кг 7,2 ± 0,7**
Глибенкламид 5 мг/кг per os 7,4 ± 0,7**
Самые низкие баллы оказались в группе контроля. Такие данные, учитывая прием глюкокортикоидов, напрямую связаны с усилением распада белков, жиров и углеводов, а также снижением процессов синтеза. Возможно, именно применение дексаметазона в дозе 125 мкг/кг способствовало снижению массы тела животных в контрольной группе. Кроме того, у 22 % контрольных животных зафиксирован летальный исход. В группах с препаратами сравнения (глибенкламид и этилметилгидроксипиридина сукцинат) показатели были схожи. Наиболее высокие показатели отмечались в группе с использованием липосомальных форм новых производных 3-ГП: фумарата 3-ГП и никотината 3-ГП. При введении всех изучаемых субстанций и препаратов сравнения ни одного летального исхода среди интактных крыс не было зарегистрировано, что говорит об эффективности данных препаратов.
Заключение
Стероидный диабет - это серьезное заболевание, требующее правильного и своевременного лечения. Механизм его формирования достаточно сложен и до конца не изучен. Известно, что кортикостероиды могут оказывать влияние на обмен веществ в организме. Под их воздействием происходит распад белков и образование аминокислот. Кроме того, отмечается интенсивное отложение в клетках печени гликогена, что приводит к усилению синтеза глюкозы. С течением времени наблюдается поражение бета-клеток поджелудочной железы, что способствует снижению выработки инсулина.
Лечение стероидного диабета включает отмену или снижение дозировки глюкокортикоидов. Но в первую очередь пациенту должны назначаться гипокликемические препараты, способные не только снизить уровень сахара в крови, но и улучшить метаболическую активность [5].
Выводы
1. Производные из группы 3-гидроксипиридина (фумарат 3-ГП и нико-тинат 3-ГП в дозе 50 мг/кг) проявляют сахароснижающий эффект у экспериментальных животных со стероидным диабетом. Использование липосомаль-ных форм исследуемых субстанций в аналогичных дозах вызвало уменьшение гликемии на 42 % (никотинат 3-ГП) и на 61 % (фумарат 3-ГП) по отношению к контрольной группе. Отмечается, что при применении липосомаль-ной формы никотината 3-ГП показатель глюкозы был достоверно ниже на 26 %, чем в группе животных, получавших субстанцию [6].
2. Введение липосомальной формы фумарата 3-ГП и никотината 3-ГП приводило также к улучшению фенотипических признаков подопытных животных, в то время как в контрольной группе были более чем в 2 раза ниже показатели. Это объясняется метаболической активностью изучаемых соединений.
3. Липосомальные формы производных из группы 3-гидроксипиридина (фумарата 3-ГП и никотината 3-ГП в дозе 50 мг/кг) не уступают по своему эффекту этилметилгидроксипиридина сукцинату и глибенкламиду, а по некоторым показателям превосходят их результативность (обеспечивают более выраженный гипогликемический и гиполипидемический эффекты). Кроме того, при применении всех изучаемых субстанций и препаратов сравнения среди животных не зафиксировано ни одного летального исхода.
Библиографический список
1. Джафаров, М. Стероиды: строение, получение, свойства и биологическое значение, применение в медицине и ветеринарии / М. Джафаров, В. Максимов, С. Зайцев ; под ред. В. Максимова. - Санкт-Петербург : Лань, 2010. - 287 с.
2. Сравнительная оценка некоторых эффектов производных З-оксипиридина и пиримидина в эксперименте / В. Инчина, А. Коршунова, И. Паршина, A. Семенов, Т. Уланова // Вестник новых медицинских технологий. - 2010. - № 3. - С. 158160.
3. Семенова, Е. Изучение метаболической активности нового производного никотиновой кислоты при сахарном диабете у крыс / Е. Семенова, Т. Худойкина,
B. Инчина, А. Семенов // Актуальные проблемы современной эндокринологии : Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых и специалистов. - Москва, 2008. -
C. 33-35.
4. Уланова, Т. Возможности коррекции побочных эффектов глюкокортикостеро-идов в эксперименте / Т. Уланова, A. Семенов, В. Инчина, Е. Семенова // Вестник новых медицинских технологий. - 2010. - № 4. - С. 83-85.
5. Современные аспекты фармакотерапии эндокринных заболеваний : сб. избранных науч.-мед. ст. журнала Фарматека / Эндокринологический диспансер Департамента здравоохранения г. Москвы ; под ред. М. Б. Анциферова. - Москва : Бионика Медиа, 2016. - 224 с.
6. Исследование гипогликемической активности нового производного 3-гидроксипиридина под лабораторным шифром УО-5 при экспериментальном сахарном диабете / Т. Худойкина, A. Семенов, В. Инчина, Э. Романова, Е. Семенова // Молодежный научно-публицистический альманах «Notabene. - 2009. - С. 8-9.
References
1. Dzhafarov M., Maksimov V., Zaytsev S. Steroidy: stroenie, poluchenie, svoystva i bio-logicheskoe zna-chenie, primenenie v meditsine i veterinarii [Steroids: structure, production, properties and logical importance, application in medicine and veterinary medicine]. Saint-Petersburg: Lan', 2010, 287 p. [In Russian]
2. Inchina V., Korshunova A., Parshina I., Semenov A., Ulanova T. Vestnik novykh med-itsinskikh tekhnologiy [Bulletin of new medical technologies]. 2010, no. 3, pp. 158-160. [In Russian]
3. Semenova E., Khudoykina T., Inchina V., Semenov A. Aktual'nye problemy sov-remennoy endokrinologii: Vseros. nauch.-prakt. konf. molodykh uchenykh i spetsi-alistov [Topical problems of modern endocrinology: All-Russian scientific and practical conference of young scientists and specalists]. Moscow, 2008, pp. 33-35. [In Russian]
4. Ulanova T., Semenov A., Inchina V., Semenova E. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy [Bulletin of new medical technologies]. 2010, no. 4, pp. 83-85. [In Russian]
5. Sovremennye aspekty farmakoterapii endokrinnykh zabolevaniy: sb. iz-brannykh nauch.-med. st. zhurnala Farmateka [Modern aspects of pharmacotherapy of endocrine diseases: selected scientific medical articles of Pharmateca journal]; pod red. M. B. Antsiferova. Moscow: Bionika Media, 2016, 224 p. [In Russian]
6. Khudoykina T., Semenov A., Inchina V., Romanova E., Semenova E. Molodezhnyy nauchno-publitsisticheskiy al'manakh «Notabene» [Youth scientific and journalistic almanac "Notabene"]. 2009, pp. 8-9. [In Russian]
Шокина Светлана Вячеславовна кандидат медицинских наук, ассистент, кафедра амбулаторно-поликлинической терапии с курсом общественного здоровья и организации здравоохранения, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н. П. Огарева (Россия, г. Саранск, ул. Большевистская, 68)
E-mail: sveti-kh@mail.ru
Shokina Svetlana Vyacheslavovna Candidate of medical sciences, assistant, sub-department of outpatient polyclinical therapy with a course of public health and health care organization, Ogarev Mordovia State University (68 Bolshevistskaya street, Saransk, Russia)
Уланова Татьяна Вячеславовна
кандидат медицинских наук, доцент, кафедра нормальной и патологической физиологии с курсом гигиены, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н. П. Огарева (Россия, г. Саранск, ул. Большевистская, 68)
E-mail: tatyana_304@mail.ru
Ulanova Tat'yana Vyacheslavovna Candidate of medical sciences, associate professor, sub-department of normal and pathological physiology with a course of hygiene, Ogarev Mordovia State University (68 Bolshevistskaya street, Saransk, Russia)
Зиняков Дмитрий Александрович студент, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н. П. Огарева (Россия, г. Сар ул. Большевистская, 68)
E-mail: betmanz.d@mail.ru
Zinyakov Dmitriy Aleksandrovich Student, Ogarev Mordovia State University (68 Bolshevistskaya street, Saransk, Russia)
Образец цитирования:
Шокина, С. В. Изучение фармакологической гипогликемической активности липосомальных форм производных 3-гидроксипиридина на модели стероидного диабета / С. В. Шокина, Т. В. Уланова, Д. А. Зиняков // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Медицинские науки. -2019. - № 3 (51). - С. 157-165. - БОТ 10.21685/2072-3032-2019-3-15.
