CC BY
27
Е. А. АЛЕКСЕЕНКО1, И. М. БЫКОВ1, И. А. ЛУКОНИН2
НАРУШЕНИЯ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО МЕТАБОЛИЗМА У БОЛЬНЫХ С САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ 2-ГО ТИПА И ЗАБОЛЕВАНИЯМИ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ
1 Кафедра фундаментальной и клинической биохимии ФГБОУ ВО КубГМУ Минздрава России, 2МБУЗ ГКБ № 1. Россия, 350063, г. Краснодар, ул. Седина, 4; тел. 8 (918) 212-55-30; e-mail: ilya.bh@mail.ru
В работе показаны изменения ферментного звена антиоксидантной системы и содержания восстановленного глутатиона эритроцитов и ротовой жидкости у больных сахарным диабетом 2-го типа, бронхиальной астмой, хронической обструктивной болезнью легких и сочетанными формами исследуемых заболеваний. Установлены закономерности в изменении биохимических показателей на системном и местном уровнях. У пациентов с сочетанными формами патологий, как правило, определялись более выраженные метаболические нарушения. Наиболее существенные изменения в эритроцитарной взвеси выявлены в группе больных с сочетанием всех трех рассматриваемых патологий. Активность супероксиддисмутазы возрастала на 29 %, каталазы - на 65 %, глутатионредуктазы - в 2,4 раза, а активность глутатионпероксидазы снижалась в 3,3 раза. Концентрация глутатиона в этой же группе больных была ниже контрольных значений на 19 %. В ротовой жидкости в этой же группе отмечалось увеличение активности супероксиддисмутазы и глутатионредуктазы на 81 % и 83 % соответственно. Активность глутатионпероксидазы не изменялась, а каталазы снижалась в 9,2 раза. В целом значения показателей больных сочетанными формами заболеваний были ближе к патологии респираторной системы, что подтверждает представления о ведущей роли оксидативных нарушений у таких больных.
Ключевые слова: сахарный диабет, бронхиальная астма, хроническая обструктивная болезнь легких, антиокси-дантная защита, ротовая жидкость.
Е. А. ALEKSEENKO1, I. М. BYKOV, I. A. LUKONIN2
THE OXIDATIVE METABOLISM DISORDERS IN PATIENTS SUFFERING FROM TYPE II DIABETES MELLITUS AND DISEASES OF THE RESPIRATORY APPARATUS
1 Department of fundamental and clinical biochemistry of Kuban State Medical University, 2 The Budgetary Institution of Public Health Care «The Municipal Clinical Hospital № 1». Russia, 350063, Krasnodar, Sedin' Street, 4; tel. 8 (918) 212-55-30; e-mail: ilya.bh@mail.ru
In the present research the changes in the enzyme link of the antioxidative system as well as in the content of reduced erythrocyte glutathione and the oral liquid in patients suffering from type II diabetes mellitus, bronchial asthma, chronic obstructive lungs disorder and comorbidities of the researched diseases have been disclosed. The regularities in changes of the biochemical indices on the systemic and the local level have been revealed. As a rule in patients suffering from the pathology comorbidities the more apparent metabolic disorders have been indicated. The most essential changes in the erythrocyte suspension have been revealed in patients suffering from all the pathologies found three. The activity of superoxide dismutase has increased by 29 %, of catalase by 65 %, of glutathione reductase by 2,4 times while the activity of glutathione peroxidase has decreased by 3,3 times. The glutathione concentration in the same patient group has been 19 % down from the control indices. In the oral liquid of the same group the activity of superoxide dismutase as well as the one of glutathione reductase has increased by 81 % and 83 % respectively. The activity of glutathione peroxidase has not changed, the activity of catalase has decreased by 9,2 times. In general, the indices of patients suffering from the comorbidities have been closer to the pathologies of the respiratory system which proves the conception of the leading role of oxidative disorders in such patients.
Keywords: diabetes mellitus, bronchial asthma, chronic obstructive lungs disorder, antioxidative protection, oral liquid.
Введение лорода, азота и хлора обеспечивает выполнение
Понятие окислительного метаболизма ассоци- некоторых физиологических функций организма,
ируется с использованием кислорода в тканевом или они образуются спонтанно, но поддерживают-
дыхании, тесно связанном с продукцией свобод- ся на очень низком уровне за счет действия мно-
ных радикалов, высокореактивных молекул и гоступенчатой системы, включающей ферменты
функционированием антиоксидантной системы антиоксидатной защиты и низкомолекулярные
(АОС). В норме образование активных форм кис- компоненты - ловушки радикалов, восстанови-
тельные агенты, хелаторы металлов переменной валентности и др. Усиление интенсивности сво-боднорадикальных процессов является типовым ответом на возникающий, при практически любых патологических состояниях, дисбаланс энергетического обмена в клетках [12]. На первых этапах, как правило, АОС справляется с интенсификацией образования прооксидатных факторов, что отражается в увеличении активности защитных ферментных систем, и поддержанием концентрации низкомолекулярных восстановительных эквивалентов на уровне, близком к норме. Эту фазу можно описать, как фазу компенсации. При дальнейшем прогрессировании заболевания обычно происходит срыв компенсаторных возможностей систем неспецифической резистентности организма, в том числе АОС, что сопровождается снижением активности ферментов ниже уровня нормы [8].
В настоящее время изменения показателей ан-тиоксидантной и прооксидантной систем изучены достаточно хорошо у больных сахарным диабетом (СД) 2-го типа и у больных с патологией респираторного тракта - бронхиальной астмой (БА) и хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) [1, 5, 11]. В прогрессировании и развитии поздних осложнений СД 2-го типа особое место уделяется интенсификации свободнорадикальных процессов на фоне хронической гипергликемии, что ведет к окислительным повреждениям и неферментному гликированию белков [6, 9, 10]. Течение БА и ХОБЛ, сопровождающееся периодами гипок-сических состояний и восстановлением парциального давления кислорода в тканях, отражается на изменении энергетического обмена на организ-менном уровне. Резкие колебания содержания кислорода в респираторном тракте и тканях способствуют неэффективной его утилизации с образованием избытка продуктов неполного восстановления - активных форм кислорода [2, 7, 13]. В связи с этим интересны особенности развития окислительных нарушений при сочетанном течении СД с патологиями респираторной системы, такими как БА и ХОБЛ. Актуальность данной работы также подтверждается распространенностью рассматриваемых заболеваний, принимающей характер неинфекционной эпидемии [1, 4].
Целью настоящей работы явилось изучение активности ферментов антиоксидатной защиты (ка-талаза, супероксиддисмутаза, глутатионредуктаза и глутатионпероксидаза) и содержания восстановленного глутатиона в крови и ротовой жидкости у больных с сочетанным течением СД 2-го типа с бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью легких.
Группу 1 составили 18 относительно здоровых доноров (контрольная группа). Далее были сформированы группы сравнения: пациенты с СД 2-го типа (группа 2, n=15), пациенты с БА (группа 3, n=15) и больные ХОБЛ (группа 4, n=14). Группу 5 составили пациенты с сочетанным течением СД 2-го типа и БА (n=17), группу 6 - пациенты с сочетанным течением СД 2-го типа и ХОБЛ (n=18), группу 7 - пациенты с сочетанным течением БА и ХОБЛ (n=14). Также была исследована группа с сочетанным течением СД 2-го типа, БА и ХОБЛ (группа 8, n=11). Все пациенты получали стандартную терапию и находились на стационарном лечении в пульмонологическом отделении ГБУЗ ККБ № 2 г. Краснодара. Все обследованные пациенты давали «Добровольное информируемое согласие», где излагались суть проводимого исследования, его цели и возможные риски. Объектом исследования была кровь пациентов исследуемых групп, которая забиралась из локтевой вены в утреннее время, натощак, в объеме 10 мл. Сразу после забора кровь подвергалась центрифугированию в течение 15 минут при 2800 g. Для дальнейших исследований использовали плазму крови и эри-троцитарную взвесь, подвергнутую трехкратному отмыванию физиологическим раствором. Также лабораторным исследованиям подвергалась ротовая жидкость (РЖ) пациентов, которая собиралась в стеклянные пробирки утром, натощак, не ранее часа после чистки зубов, после предварительного ополаскивания ротовой полости кипяченой водой.
В эритроцитарной взвеси и ротовой жидкости определяли активность каталазы (КАТ) по методике, основанной на регистрации при 260 нм убыли H2O2 [3]. Активность супероксиддисмутазы (СОД) определяли по методике, основанной на оценке торможения окисления кверцетина [4]. Активность глутатионпероксидазы (ГПО) определяли по методике, основанной на регистрации скорости снижения концентрации восстановленного глутатиона при нейтрализации гидроперекиси трет-бутила, активность глутатионредуктазы (ГР) определяли, оценивая скорость снижения концентрации НАДФН при восстановлении окисленного глутатиона [3]. Концентрацию восстановленного глутатиона (GSH) в эритроцитах определяли по реакции с реактивом Эллмана, после депротеинизации [3].
Статистическую обработку экспериментальных данных проводили с использованием свободного программного обеспечения (системы статистического анализа R Development Core Team, Австрия, 2008). При сравнении использовали критерий Манна - Уитни. Достоверным считали различие при р<0, 05.
Материалы и методы
Для осуществления поставленной цели были сформированы 8 групп пациентов (50-70 лет).
Результаты и обсуждение
Полученные результаты исследований демонстрируют однонаправленные изменения функцио-
Таблица 1
Показатели антиоксидантной системы в крови у пациентов с сахарным диабетом 2-го типа и патологией респираторной системы
Группа Показатель (М±т)
СОД КАТ ГПО ГР GSH
1 (контрольная) 46,5± 1,34 27859± 926 130,21± 5,5 385,50± 15,55 2,56± 0,09
2 (СД 2-го типа) 25,11± 0,971 41835± 13481 78,01± 3,141 542,57± 17,101 2,12± 0,071
3 (БА) 73,00± 3,2112 36598± 14031 42,93± 2,0212 1032,99± 44,2312 2,24± 0,081
4 (ХОБЛ) 46,91± 1,7623 37119± 121612 35,67± 0,9312 947,43± 42,7412 2,45± 0,082
5 (СД+БА) 84,15± 3,09124 41274± 17231 21,86± 0,901234 1817,51± 65,401234 2,50± 0,082
6(СД+ХОБЛ) 76,99± 3,14124 45099± 1764134 6,7± 0,5612345 1092,44± 39,21125 2,63± 0,0923
7 (БА+ХОБЛ) 76,42± 2,89124 43402± 1507134 37,82± 1 721256 1259,2± 50,5312345 3,16± 0,2523
8 (СД+БА+ХОБЛ) 59,94± 2 451234567 46010± 21051234 39,61± 1,481256 926,88± 43,791257 2,08± 0,0514567
Примечание: 1 - р <0,05 в сравнении с показателями группы 1, 2 - р < 0,05 в сравнении с показателями группы 2, 3 - р < 0,05 в сравнении с показателями группы 3, 4 - р < 0,05 в сравнении с показателями группы 4, 5 - р < 0,05 в сравнении с показателями группы 5, 6 - р < 0,05 в сравнении с показателями группы 6, 7 - р < 0,05 в сравнении с показателями группы 7. Активность СОД выражена в % ингибирования, КАТ - в ммоль/(мин*л), ГПО и ГР - в мкмоль/(мин*л), концентрация GSH - в мкмоль/мл.
нирования АОС у изучаемой категории пациентов, однако, разной интенсивности (табл. 1). Анализ активностей СОД и КАТ - ферментов 1-го и 2-го звена АОС в эритроцитах показал наиболее выраженные изменения у больных СД 2-го типа. У пациентов данной группы наблюдалось снижение активности СОД в 1,85 раза и увеличение активности КАТ на 50 %, в то время как у пациентов с БА и ХОБЛ активность СОД либо увеличивалась (группа 3), либо не изменялась (группа 4), а КАТ возрастала, но менее существенно - на 31-33 %. При изучении активностей этих ферментов у больных с сочетанными формами патологий было установлено возрастание активности СОД и КАТ во всех группах. Наиболее выраженно возрастала активность СОД в 5-й группе - на 81 %, а КАТ возрастала на 48-65 %, с наибольшими значениями у больных с сочетанным течением СД, БА и ХОБЛ.
Анализ показателей тиолового метаболизма в эритроцитарной взвеси показал наименее выраженные изменения активности ГР и ГПО у больных с СД 2-го типа в сравнении с другими группами. Так активность ГПО снижалась у пациентов данной группы в 1,7 раза, тогда как у пациентов с БА и ХОБЛ - в 3-3,7 раза. Активность ГР у пациентов с СД возрастала на 41 %, а у больных БА и ХОБЛ -на 146-168 %. Наиболее существенное снижение концентрации восстановленного глутатиона отмечалось у пациентов с СД - на 17,2 %, что, возможно, связано у больных СД с переходом изменений активности ферментов антирадикальной защиты от повышения компенсаторного характе-
ра к срыву компенсации с дальнейшим падением активности ГР, что проявляется неспособностью поддерживать содержание GSH на необходимом уровне и кажущимся менее существенным изменением ферментативной активности. Рассматривая изменения у больных с сочетанными формами патологий, следует отметить более глубокое снижение активности ГПО и увеличение ГР. Так в группе пациентов с СД и ХОБЛ активность ГПО снижалась в 19,4 раза, а активность ГР возрастала в 2,8 раза. Наибольшее увеличение активности ГР отмечалось в группе 5 (СД и БА) - в 4,7 раза. В группе 8 с сочетанным течением СД 2-го типа, БА и ХОБЛ наблюдались изменения ферментативной активности, аналогичные и соразмерные изменениям в группах 5, 6 и 7, однако только в этой группе отмечалось снижение концентрации GSH на 19 %. Полученные результаты свидетельствуют о более глубоких метаболических нарушениях у данной группы пациентов в системе неспецефи-ческой резистентности организма. Как известно, низкомолекулярные тиолсодержащие соединения могут не только сами участвовать в нейтрализации свободных радикалов, реактивных молекул и детоксикации ксенобиотиков, но и вовлечены в регенерацию других компонентов системы неспе-цефической резистентности.
В ротовой жидкости изменения ферментативной активности в целом соответствовали изменениям на системном уровне - в крови (табл. 2). Активность СОД в РЖ пациентов с СД 2-го типа снижалась на 48 %, в то время как в других группах,
Таблица 2
Показатели антиоксидантной системы в ротовой жидкости у пациентов с сахарным диабетом 2-го типа и патологией респираторной системы
Группа Показатель (М±т)
СОД КАТ ГПО ГР
1 (контрольная) 17,88± 0,78 67,45± 2,37 0,148± 0,006 15,17± 0,55
2 (СД 2-го типа) 9,32± 0,381 41,89± 1,021 0,116± 0,0051 11,67± 0,491
3 (БА) 22,72± 0,9512 29,76± 1,0812 0,044± 0,00212 13,68± 0,50
4 (ХОБЛ) 31,52± 1,26123 14,28± 0,37123 0,101± 0,00513 100,30± 4,34123
5 (СД+БА) 39,54± 1,331234 20,17± 0,881234 0,110± 0,00513 11,84± 0,3914
6(СД+ХОБЛ) 20,00± 0,62245 24,19± 1,101234 0,107± 0,00413 53,17± 2 Ц12345
7 (БА+ХОБЛ) 32,04± 1,0812356 45,76± 1,9813456 0,271± 0 010123456 14,26± 0,412456
8 (СД+БА+ХОБЛ) 32,45± 0,8212356 7,35± 0 421234567 0,132± 0 006234567 27,79± 1 011234567
Примечание: 1 - р <0,05 в сравнении с показателями группы 1, 2 - р < 0,05 в сравнении с показателями группы 2, 3 - р < 0,05 в сравнении с показателями группы 3, 4 - р < 0,05 в сравнении с показателями группы 4, 5 - р < 0,05 в сравнении с показателями группы 5, 6 - р < 0,05 в сравнении с показателями группы 6, 7 - р < 0,05 в сравнении с показателями группы 7. Активность СОД выражена в усл. ед., КАТ - в ммоль/(мин*л), ГПО и ГР - в мкмоль/(мин*л), концентрация GSH - в мкмоль/мл.
аналогично АОС эритроцитов, активность СОД возрастала. Наиболее выраженное увеличение отмечалось у пациентов с сочетанными формами патологий - в группе 7 и 8 на 79-81 %. Активность каталазы наоборот снижалась, в наибольшей степени в группе 8, с сочетанным течением у пациентов всех трех изучаемых патологий, - в 9,2 раза. В остальных группах активность КАТ ротовой жидкости снижалась в 1,6-4,7 раза. Причем более заметное снижение активности наблюдалось у больных с патологией дыхательной системы - БА и ХОБЛ - в 2,3 и 4,7 раза соответственно, а показатели больных с сочетанными формами были ближе к указанным значениям. Так в группах 5 и 6 активность КАТ оказалась ниже контрольных значений в 3,3 и 2,8 раза.
Показатели тиолового метаболизма РЖ также существенно изменялись. Активность ГПО имела тенденцию снижаться. В группах 2, 4, 5 и 6 уменьшение активности составляло 22-32 %, в группе 3 активность снижалась на 70 %. В группе 7 активность ГПО наоборот возрастала на 83 %, а в группе 8 не изменялась. Активность ГР несколько снижалась в РЖ у больных СД 2-го типа - на 23 %. У больных БА не изменялась, а у пациентов с ХОБЛ возрастала в 6,6 раза. При сочетанных формах патологий изменение активности зависело от формы респираторной патологии. У больных с БА активность, как правило, либо не изменялась, либо нарушения были менее выраженны, а с ХОБЛ активность ГР возрастала. Так у больных с СД 2-го типа и БА активность ГР снижалась на
22 %, у больных с СД 2-го типа и ХОБЛ - возрастала в 3,5 раза, с БА и ХОБЛ, без СД активность ГР не изменялась. При наличии всех трех изучаемых заболеваний в группе 8 наблюдалось увеличение активности ГР на 83 %.
В целом аналогично изменениям на системном уровне нарушения окислительного метаболизма в РЖ более выражены при сочетанных формах патологий, а изменения конкретных биохимических показателей ближе к значениям показателей при заболеваниях дыхательной системы. Также прослеживалась зависимость характера и выраженности изменений от формы заболевания - БА или ХОБЛ. Более выраженные нарушения в РЖ отмечались, как правило, при сочетании СД 2-го типа с ХОБЛ. Возможно, это связано с высокой зависимостью развития хронической обструктивной болезни легких при курении, что является дополнительным повреждающим фактором в ротовой полости, тем более что в крови не наблюдалось таких закономерностей метаболических изменений.
Таким образом, у больных СД 2-го типа, БА или ХОБЛ установлены существенные нарушения функционирования АОС эритроцитов и ротовой жидкости, с более выраженными сдвигами ферментного звена у больных с респираторной патологией, и неферментного, оцениваемого концентрацией восстановленного глутатиона при СД. Показатели у больных с сочетанным течением СД 2-го типа, БА и ХОБЛ ближе к показателям при патологиях респираторной системы по направлению
изменений и абсолютным значениям показателей, однако установленные нарушения были более выражены.
Также результаты исследований показали возможность определения нарушений окислительного метаболизма у больных с изучаемыми соматическими патологиями в ротовой жидкости, что может быть перспективным, особенно у детей и в геронтологической практике в связи со сложностями забора крови.
Литература
1. Алексеенко Е. А., Попов К. А., Быков И. М., Сепиашви-ли Р. И. Метаболические изменения биохимических показателей на местном и системном уровнях у пациентов с аллергическими заболеваниями // Аллергология и иммунология. -2016. - Т. 17, № 2. - С. 93-97.
2. Болевич С. Б. Бронхиальная астма и свободнорадикаль-ные процессы: патогенетические, клинические и терапевтические аспекты. - Москва, 2006. - 253 с.
3. Карпищенко А. И. Медицинские лабораторные технологии. Справочник. - СПб.: Интермедика, 2002. - 600 с.
4. Костюк В. А., Потапович А. И., Ковалева Ж. И. Простой и чувствительный метод определения супероксиддисмутазы, основанный на реакции окисления кверцитина // Вопросы медицинской химии. - 1990. - № 2. - С. 88-91.
5. Лазуткина Е. Л., Музыченко Л. М., Ландышев Ю. С., Цы-рендоржиев Д. Д., Лазаренко Л. Л. Особенности про- и анти-оксидантного статуса сыворотки крови больных бронхиальной астмой при разных вариантах сенсибилизации // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. - 2014. - № 51. - С. 15-19.
6. Мелконян К. И., Попов К. А, Литвинова М. Г., Карташев-ская М. И. Изменение антиокислительной активности плазмы крови и возможности антиоксидантной коррекции у больных с сочетанным течением псориаза и сахарного диабета // Фундаментальные исследования. - 2015. - № 1-4. - С. 774-778.
7. Соодаева С. К. Окислительный стресс и антиоксидант-ная терапия при заболеваниях органов дыхания // Пульмонология. - 2006. - № 5. - С. 122-126.
8. Цымбалюк И. Ю, Попов К. А., Мелконян К. И., Сторо-жук А. П. Изменения в системе глутатиона при интраопераци-онной ишемии печени у крыс // Современные проблемы науки и образования. - 2015. - № 5. - С. 81.
9. Basov A. A, Akopova V. A, Bykov I. M. Changing the parameters of prooxidant-antioxidant system in blood and oral fluid of patients with ischemic heart disease and type 2 diabetes mellitus // International Journal on Immunorehabilitation. - 2013. - Т. 15, № 2. - С. 84-86.
10. Bykova N, Basov A., Melkonyan K, Alekseenko E, Popov K, Bykov I. NON-Invasive monitoring for local immune and antioxidant resistance in patients with ischemic heart disease and type 2 diabetes // Медицинский вестник Северного Кавказа. -2016. - Т. 11, № 2. - С. 147-149.
11. DozorA. J. The role of oxidative stress in the pathogenesis and treatment of asthma // Ann. N. Y. Acad. Sci. - 2010. - уо1. 1203. - Р. 133-137.
12. Graham J. Burton, Eric Jauniaux. Oxidative stress // Best Pract. Res. Clin. Obstet Gynaecol. - 2011. - Vol 25, № 3. - Р. 287-299.
13. You Sook Cho, Hee-Bom Moon. The role of oxidative stress in the pathogenesis of asthma // Allergy Asthma Immunol. Res. -2010. - № 2. - Р 183-187.
Поступила 13.01.2017
Т. Ю. БЫКОВСКАЯ, Р. А. ТЛЕПЦЕРИШЕВ, М. А. ШИШОВ, Е. В. КУЗЬМИЦКАЯ
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ ВРАЧЕБНЫХ РЕШЕНИЙ НА ЭТАПЕ ПОСТСКРИНИНГОВЫХ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ВЕДЕНИЮ ПАТОЛОГИИ ШЕЙКИ МАТКИ В РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Кафедра организации здравоохранения и общественного здоровья с курсом информационных компьютерных технологий в здравоохранении и медицине ФПК и ППС ГБОУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет». 344022, г. Ростов-на-Дону, пер. Нахичеванский, 29; тел. 8 (918) 512-27-49; e-mail: kuzmitk@yandex.ru
В социологическом исследовании приняли участие 360 пациенток и 112 врачей акушеров-гинекологов Ростовской области. Использован метод анкетирования с последующей статистической обработкой полученных данных. Уровень информированности пациенток о патологии шейки матки и факторах риска ее развития оценен как низкий. Специалисты хотели бы с помощью применения программ поддержки принятия врачебных решений достичь двух важных целей. Первой и самой важной из них является повышение качества ранней диагностики предраковой патологии шейки матки. Объективную помощь в реализации данного стремления могут оказать компьютерные разработки, применяемые для подсчета конкретных числовых значений риска, на которые можно опереться в сложной клинической ситуации. Вторая потенциально разрешимая задача - повышение комплаентности пациенток к лечению и проведению контрольных исследований после проведенной терапии.
Ключевые слова: цервикальный скрининг, системы поддержки принятия решений, комплаентность, цервикаль-ная интраэпителиальная неоплазия.
