CC BY
22
□CSD*
International Journal of Endocrinology
Орипнальж досл^ження
/Original Researches/
УДК 615.214.2.015.4:577.12:616.379-008.64-06:616.8-009 DOI: 10.22141/2224-0721.15.5.2019.180040
Кметь О.Г.1 , Зяблцев С.В.2 , Фшпець Н.Д.1 ©
1 Вищий державний навчальний заклад Укра/ни «Буковинський державний медичний унверситет», м. Черн1вц1, Укра/на
2 Нац1ональний медичний унверситет 1м. О.О. Богомольця, м. Ки/'в, Укра/на
Особливосп систем антиоксидантного захисту та оксиду азоту головного мозку щурiв з експериментальним цукровим дiабетом 2-го типу шсля застосування карбацетаму
For citation: Miznarodnij endokrinobgicnij zurnal. 2019;15(5):376-380. doi: 10.22141/2224-0721.15.5.2019.180040
Резюме. Актуальнють. Одним з орган1в-м1шеней при цукровому дабет (ЦД) е центральна нервова система, ппергл'1кем'1чн'1 пошкодження яко) проявляються прогресуючими когнтивними порушеннями та зниженням якост життя хворих.. Значущою патогенетичною ланкою ЦД i його ускладнень е акти-вац'я процесу вльнорадикального окиснення бомолекул, що у ЦНС залежить в'щ стану центральних ГАМКерпчних. регуляторних мехашзмт. Мета досл1дження: вивчення впливу нового модулятора актив-ност ГАМК карбацетаму на стан прооксидантно-антиоксидантно) системи та системи оксиду азоту (NO) кори головного мозку (ГМ) i ппокампа щурiв при експериментальному ЦД 2-го типу. Матер'али та ме-тоди. Експерименти проводили на нелмйних лабораторних б'лих. щурах-самцях масою 0,18-0,20 кг. ЦД 2-го типу моделювали шляхом введения стрептозотоцину (30 мг/кг) в поеднанн з': збагаченою жирами детою. Карбацетам вводили внутр:шньоочеревинно в дозi 5 мг/кг протягом 14 дн:в. 1нтенсивнсть пере-кисного окиснення л!пщ!в оцнювали за вмстом продукпв, що реагують :з 2-т'юбарб1туровою кислотою (ТБКАП). Антиоксидантний захист оцнювали за активнстю супероксиддисмутази (СОД) та каталази. Стан системи NO визначали за вмстом стабльних. метабол'тв монооксиду азоту — штрит-ашошв (NO2-) та активнстю NO-синтази (NOS). Для статистично) обробки даних застосовували програму Statistica 10 (StatSoft, Inc., США). Результати. У кор'1 ГМ i ппокампi щур:в :з ЦД збльшувався вм'ют ТБКАП, зменшу-валась активнсть СОД та каталази. Водночас в обох структурах п'щвищувались вм'ют NO2- та активнсть NOS. Псля введення карбацетаму пор:вняно з контролем у щур:в з дабетом вмст ТБКАП знижувався як у кор '1 ГМ, так i в ппокамп'1, зростала активнсть СОД. Однак активнсть каталази збльшувалася у кор '1 ГМ, а у ппокамп'1 спостергалась лише тенденция до зростання даного показника. Вмст NO2- зменшував-ся в обох досл'1джуваних. структурах. Активн1сть NOS знижувалась псля введення карбацетаму лише в ппокамп'!. Висновки. Наявнсть корегувального впливу на прооксидантно-антиоксидантний баланс та систему оксиду азоту в кор '1 головного мозку та ппокамп '1 щур!в вказуе на нейропротекторнi властивост карбацетаму при експериментальному ЦД 2-го типу.
Ключовi слова: цукровий диабет 2-го типу; система оксиду азоту; супероксиддисмутаза; каталаза; карбацетам
© 2019. The Authors. This is an open access article under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License, CC BY, which allows others to freely distribute the published article, with the obligatory reference to the authors of original works and original publication in this journal.
Для кореспонденцн: Кметь Ольга ГнаАвна, кандидат медичних наук, доцент кафедри фармакологи, Вищий державний навчальний заклад УкраТни «Буковинський державний медичний ушверситет», пл. Театральна, 2, м. Чершвц, 58002, УкраТна; е-mail: kmet.olga@bsmu.edu.ua, контактний тел.: +38(095) 863 41 11.
For correspondence: Olga G. Kmet, PhD, ssociate Professor at the Department of pharmacology, Bukovinian State Medical University, Teatralna sq., 2, Chernivtsi, 58002, Ukraine; е-mail:
kmet.olga@bsmu.edu.ua, contact phone: +38(095) 863 41 11.
Full list of author information is available at the end of the article.
Вступ
Цукровий дiабет (ЦД) 2-го типу — прюритетна медико-соцiальна проблема в багатьох кра!нах свiту зi стрiмким зростанням кiлькостi пацieнтiв. Не менш важливою проблемою хворих на ЦД е ураження центрально! нервово! системи (ЦНС), у тому чи^ внаслщок шдвищено! продукцп вiльних радикалiв, виснаження антиоксидантних механiзмiв i розвитку окисного стресу [1]. До факторiв, що пщвищують чутливiсть нейронiв до прооксидантно-антиокси-дантного дисбалансу, вщносять розлади аксоплаз-матичного транспорту, порушення продукцГ! енер-гп в клiтинах головного мозку (ГМ), що спричиняе вторинне пошкодження трансмембранного iонного транспорту [2]. Також патогенетичною складовою дiабетичних ускладнень з боку ЦНС е порушення кровооб^, оскшьки ендотелiй кровоносних судин, як i нейрони, належить до тканин, що поглинають глюкозу незалежно вщ вмiсту iнсулiну. Вiдповiдно, накопичення полiолiв, продуктiв запалення та ш-тенсифiкацiя перекисного окиснення лiпiдiв (ПОЛ) виступають як основнi фактори ендотелiальноI дис-функцГ! [3].
Ще однiею причиною схильност хворих на ЦД 2-го типу до дiабетичноI енцефалопатп та розвитку центрально! нейродегенерацп е порушення балансу гальмiвних та збудливих процесiв у ГМ. Одним з основних регуляторiв метаболiзму в ЦНС, у тому чи^ вуглеводного обмшу, е гамма-амшомасля-на кислота (ГАМК) [4]. Про багатофункщональ-ну роль цього нейромедiатора свiдчить наявнiсть декшькох шляхiв утворення ГАМК при дефщип в ЦНС: iз глутамату за допомогою глутамат-декар-боксилази та в амшобутиратному шунтi (цикл Ро-бертса) [5]. Отже, нестача ГАМК е одним iз пато-генетичних механiзмiв прогресування дiабетичного пошкодження ЦНС.
З огляду на сучасш науковi данi щодо нейроре-гуляторних властивостей iнсулiнових сигнальних механiзмiв, зокрема корекцiю струму ГАМК у корi ГМ та гiпокампi [6], штерес викликае ефективнiсть фармаколопчно! модуляцп ГАМКерпчно! системи при дiабетичному пошкодженш ЦНС.
Мета дослвдження: вивчення впливу нового модулятора активност ГАМК карбацетаму на стан прооксидантно-антиоксидантно! системи та системи оксиду азоту (N0) кори головного мозку i гшокампа щурiв при експериментальному ЦД 2-го типу.
Матерiали та методи
Експерименти виконували на самцях щурiв ма-сою 0,18—0,20 кг, яких утримували в умовах при-родно! змши дня i ночi. Усi експериментальш процедури здiйснювали згщно з вимогами бвро-пейсько! конвенцп iз захисту хребетних тварин, що використовуються в експериментах та шших науко-вих цiлях, вщ 18.03.1986 р.; Директиви 6ЕС № 609 вщ 24.11.1986 р. i Наказу МОЗ Укра!ни № 690 вщ 23.09.2009 р., згщно з висновком комюп з питань
бiомедичноï етики вищого державного навчального закладу Украши «Буковинський державний медич-ний ушверситет» (протокол № 3 вщ 05.03.2019 р.).
Модель ЦД 2-го типу створювали шляхом вну-трiшньоочеревинного (в/оч) введення стрепто-зотоцину (Stz) (Sigma, США) одноразово в дозi 30 мг/кг щурам, яких попередньо утримували про-тягом 30 дiб на збагаченiй жирами дieтi з вiльним доступом до розчину фруктози (200 г/л) [7—9]. Щурам контрольноï групи зi стандартним харчуванням i вiльним доступом до води в/оч вводили лише роз-чинник — цитратний буфер (рН — 4,5). На 7-му добу тсля введення Stz вщтворення ЦД 2-го типу тдтверджували визначенням натщесерце концентраций глюкози в плазмi кровi. З експерименту ви-ключали щур1в, у яких гшергл1кем1я була нижчою за 10 ммоль/л. На сьомий день тсля введення Stz щу-р1в 1з ЦД 2-го типу слшим методом розпод1лили на дв1 групи: першу — 1з введенням ф1з1олог1чного розчину, другу — 1з введенням в/оч карбацетаму в доз1 5 мг/кг (14 дшв); щурам контрольноï групи вводили ф1зюлопчний розчин. Новий фармаколопчний за-с1б карбацетам належить до анксюлггиюв, ендоген-них модулятор1в ГАМК-бензод1азетнового рецеп-торного комплексу, похщних ß-карболшу.
Евтаназ1ю щур1в зд1йснювали п1д легким еф1р-ним наркозом. На холод1 виймали ГМ, ретельно промивали охолодженим 0,9% розчином NaCl i за стереотаксичним атласом вид1ляли кору ГМ та ri-покамп [10]. Цитоплазматичну фракщю вид1ляли методом диференцiйного центрифугування гомо-генату дослiджуваних структур на рефрижератор-н1й центрифузi при 1000 g 10 хвилин, попм — 1400 g 10 хвилин при температур! +4 °С.
1нтенсившсть ПОЛ ощнювали за вм1стом про-дукпв, що реагують !з 2-тiобарбiтуровою кислотою, — ТБК-активш продукти (ТБКАП) [11]. к1льк1сть ТБКАП розраховували в мкмоль на 1 г тканини. Стан системи антиоксидантного захисту ощнювали за активнютю супероксиддисмутази (СОД) [КФ 1.15.1.1] [12] та каталази [КФ 1.11.1.6] [13]. Для ощнки стану системи оксиду азоту ви-значали у кор1 головного мозку та гшокамш вм1ст стабiльних метаболiтiв монооксиду азоту — нирит-анiонiв (NO2-) з використанням методу Грiса, а також актившсть NO-синтази (NOS) [КФ 1.14.13.39] спектрофотометричним методом [14]. Кльюсть протешу в про61 визначали з використанням методу лоур1 [15].
Статистичну обробку результатiв проводили з використанням програми Statistica 10 (StatSoft, Inc., USA). Змши вважали статистично в1ропдними при р < 0,05.
Результати
Анaлiз отриманих даних показав, що у дослщжу-ваних гомогенатах ГМ щур1в !з ЦД 2-го типу вмют ТБКАП збшьшувався (табл. 1) пор1вняно з контрольною групою в кор1 ГМ на 85,2 % та у гшокамш на 92,5 % (p < 0,05).
Vol. 15, No. 5, 2019
http://iej.zaslavsky.com.ua
377
Одним i3 найважливiших ензимiв антиоксидант-hoï системи e СОД, яка каталiзуe реакщю дисмута-Ц11 супероксидних анiон-радикалiв i перетворюе ïx на молекули пероксиду гiдрогену, що мають меншу реакцшну здатнiсть. У ГМ щурiв i3 ЦД виявлено зниження активностi СОД: у rapi ГМ — на 47,1 %, у гшокамш — на 28,8 % поpiвняно з контрольною групою. Застосування карбацетаму у щуpiв i3 ЦД 2-го типу сприяло зростанню активностi СОД у коpi ГМ на 85,2 % та у гшокамш на 39,6 %.
Знешкодження пероксиду водню, що утворю-еться в pезультатi дисмутацН супероксидного радикалу, здiйснюe каталаза. Тому наступним етапом дослiдження стало вивчення активност каталази в дослщжуваних структурах. У щуpiв iз ЦД 2-го типу актившсть каталази поpiвняно з контролем знижу-валась на 33,5 i 36,9 % у коpi ГМ та гшокамш вщпо-вщно. У гpупi з карбацетамом активнiсть ферменту збiльшилась у коpi ГМ на 36,1 %, однак у гшокамш спостерк'алась лише тенденцiя до зростання даного показника (p > 0,05).
Результати дослщжень стану системи NO показали тдвищення у щуpiв iз ЦД 2 типу NO2- у 2,8 раза як у rapi ГМ, так i в гшокамш. У щуpiв, яким вводили карбацетам, вмют нирит-анюну знижувався в 2,5 раза в обох дослщжуваних структурах.
З огляду на те, що бюсинтез NO асоцiюeться у першу чергу з активнiстю NOS, було проведено до-слщження активностi даного ензиму в ГМ. Встанов-лено, що у щуpiв з ЦД 2-го типу поpiвняно з контрольною групою актившсть NOS збiльшувалась у 1,7 раза в rapi ГМ та у 1,9 раза в гшокамш. Слщ за-уважити, що актившсть NOS знижувалась у 1,4 раза шсля введення карбацетаму лише в гшокамш.
Обговорення
Отримаш нами результати узгоджуються з лгге-ратурними даними про те, що дослщжуваний по-казник зростае внаслiдок розкладу полiненасиче-
них жирiв формами кисню з високою реакцшною здатнiстю та е маркером пошкодження клiтинних мембран [2, 3, 8]. У груш щурiв з ЦД 2-го типу тсля введення карбацетаму вмют ТБКАП знижувався як у корi головного мозку (на 11,9 %), так i в гшокамш (на 28,1 %) порiвняно з нелжованими тваринами.
Отриманi данi свщчили про те, що карбацетам загалом знижуе iнтенсивнiсть ПОЛ, пщвищуе активнiсть антиоксидантних ферментiв та ютот-но покращуе процеси обмiну N0 у дослщжуваних структурах — корi ГМ та гшокамш. Це свщчило на користь нового модулятора ГАМК при пошкоджен-нi ЦНС в умовах ЦД 2-го типу.
Протекторш ефекти карбацетаму пояснюють-ся його мехашзмом дГ1 [16]. Як модулятор ГАМК, карбацетам зв'язуеться з ГАМКА-рецепторами, викликае конформацiйнi змiни iонних каналiв клiтинних мембран, завдяки яким пщвищуеться проникнiсть центрально! частини каналу для ю-нiв хлору. Збiльшення входу юшв хлору зумовлюе гiперполяризацiю та вщповщшсть метаболiзму функцiональним потребам клггин i водночас — модуляцiю глутамат-кальшевого ексайтотоксич-ного каскаду та зниження кальцiй-залежних па-тологiчних реакцiй. Результатом вказаних змш е зменшення утворення активних форм кисню, ПОЛ, пщвищення активност ферментiв антиок-сидантного захисту.
Варто зазначити, що пригшчення вшьноради-кальних реакцш карбацетамом взаемопов'язаним чином стабiлiзуе показники системи N0, вщ яко! залежить функцiональний стан судин, синаптич-на передача нервового iмпульсу, морфологiчна картина юркових нейронiв. Усунення дiабетичноl судинно! дистонп за рахунок збалансування вазо-дилататорних (N0-залежних) i нейрогуморальних вазоконстрикторних реакцiй може призводити до покращення судинного тонусу, реологГ! кровi, кро-
Таблиця 1. Вплив карбацетаму на стан прооксидантно-антиоксидантноУ системи та системи оксиду азоту в цитозольнй фракцп кори головного мозку (ГМ) та ппокампа щурiв з експериментальним
цукровим дiабетом 2-го типу (М ± m; n = 7)
Показники Структури ГМ Контроль ЦД ЦД + карбацетам
ТБКАП (мкмоль/г тканини) Кора ГМ 43,00 ± 2,37 79,63 ± 1,56* 70,14 ± 2,55*, **
Ппокамп 39,96 ± 3,11 76,92 ± 2,34* 55,38 ± 4,19*, **
Активнють СОД (од/мг протешу) Кора ГМ 0,217 ± 0,015 0,115 ± 0,034* 0,213 ± 0,013**
Ппокамп 0,312 ± 0,010 0,222 ± 0,028* 0,310 ± 0,024**
Активнють каталази (мкмоль Н2О2/хв на 1 мг протешу) Кора ГМ 183,9 ± 9,6 122,3 ± 12,6* 166,4 ± 10,3**
Ппокамп 141,0 ± 12,7 89,9 ± 13,8* 125,0 ± 12,0
NO2- (мкМ/г протешу) Кора ГМ 2,540 ± 0,378 6,300 ± 0,307* 2,521 ± 0,215**
Ппокамп 2,240 ± 0,090 6,340 ± 0,294* 2,430 ± 0,081**
Активнють NOS (нМ • NADPH/хв на 1 мг протешу) Кора ГМ 3,340 ± 0,273 5,581 ± 0,941* 3,981 ± 0,487
Ппокамп 2,860 ± 0,061 5,520 ± 0,134* 3,940 ± 0,191*, **
Примтки: * — p < 0,05 при порiвняннi з контрольною групою щурiв; ** — p < 0,05 при порiвняннi з групою щурiв iз цукровим дiабетом.
вопостачання ЦНС i сповiльнення 3aK0H0MipH0'i структурно! перебудови нейроципв з подальшим розвитком нейродегенеративних процеав.
Висновки
1. За умов експериментального цукрового дiа-бету 2-го типу в корi головного мозку та гшокам-пi щурiв збiльшуeться штенсившсть перекисного окиснення лiпiдiв, знижуеться актившсть суперок-сиддисмутази та каталази, пщвищуеться активнiсть системи оксиду азоту (збшьшуються рiвень нирит-анiонiв та актившсть NO-синтази).
2. Пiсля введения протягом 14 дшв карбацета-му щурам з експериментальним цукровим дiабетом 2-го типу стан прооксидантно-антиоксидантно! системи в корi головного мозку та гшокамш ха-рактеризуеться вiдновлениям: зменшенням вмюту 2-тюбарбггурово! кислоти та збiльшениям актив-ностi супероксиддисмутази, а також збшьшенням активностi каталази в корi головного мозку.
3. Пд впливом карбацетаму у щурiв з цукровим дiабетом 2-го типу зменшувались вмiст нггрит-аш-онiв в обох дослщжуваних структурах головного мозку та актившсть NO-синтази в гшокамш.
4. Наявшсть корегувального впливу на проокси-дантно-антиоксидантну систему та систему оксиду азоту в корi головного мозку та гшокамш щурiв вка-зуе на нейропротекторш властивост карбацетаму при пошкодженнi центрально! нервово! системи, iндукованому цукровим дiабетом 2-го типу.
Конфлiкт штересш. Автори заявляють про вщ-сутнiсть конфл^у iнтересiв при пiдготовцi дано! статп.
References
1. Acherjya G, Uddin MM, Chowdhury M, Srinivasan A. Central Nervous System Manifestations in Diabetes Mellitus - A Review. J Medicine. July 2017;18(2):109-112. doi: 10.3329/jom. v18i2.33689.
2. Zishan M, Ahmad Z, Idris S, Parveen Z, Hussain MW. Diabetes mellitus: role of free radicals and oxidative stress. World Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences. 2017;6(5):448-470. doi: 10.20959/wjpps20175-9135.
3. Ito F, Sono Y, Ito T. Measurement and Clinical Significance of Lipid Peroxidation as a Biomarker of Oxidative Stress: Oxidative Stress in Diabetes, Atherosclerosis, and Chronic Inflammation. Antioxidants (Basel). 2019 Mar 25;8(3). pii: E72. doi: 10.3390/ antiox8030072.
4. Hertz L. The Glutamate-Glutamine (GABA) Cycle: Im-
portance of Late Postnatal Development and Potential Reciprocal Interactions between Biosynthesis and Degradation. Front Endocrinol (Lausanne). 2013 May 27;4:59. doi: 10.3389/fen-do.2013.00059.
5. Schousboe A, Scafidi S, Bak LK, Waagepetersen HS, McK-enna MC. Glutamate Metabolism in the Brain Focusing on Astrocytes. Adv Neurobiol. 2014;11:13-30. doi: 10.1007/978-3-31908894-5 2.
6. Trujeque-Ramos S, Castillo-Rolon D, Galarraga E, et al. Insulin Regulates GABAA Receptor-Mediated Tonic Currents in the Prefrontal Cortex. Front Neurosci. 2018 May 31;12:345. doi: 10.3389/fnins.2018.00345.
7. Guo X, Wang Y, Wang K, Ji B, Zhou F. Stability of a type 2 diabetes rat model induced by high-fat diet feeding with low-dose streptozotocin injection. J Zhejiang Univ Sci B. 2018 Jul;19(7):559-569. doi: 10.1631/jzus.B1700254.
8. Jurgonski A, Juskiewicz J, Zdunczyk Z. A high-fat diet differentially affects the gut metabolism and blood lipids of rats depending on the type of dietary fat and carbohydrate. Nutrients. 2014 Feb 3;6(2):616-26. doi: 10.3390/nu6020616.
9. Ang BRG, Yu GF. The Role of Fructose in Type 2 Diabetes and Other Metabolic Diseases. J Nutr Food Sci. 2018;8(1):659. doi: 10.4172/2155-9600.1000659.
10. Paxinos G, Watson Ch. The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates. 7th Edition. Academic Press; 2013. 472p.
11. Kushnir OYu, Yaremii IM, Shvets VI, Shvets NV. Influence of melatonin on glutathione system in rats skeletal muscle under alloxan induced diabetes. Fiziol Zh. 2018;64(5):54-62. doi: 10.15407/fz64.05.054.
12. Dubinina EE, Sal'nikova LA, Efimova LF. Activity and isoenzyme spectrum of human plasma and erythrocyte superoxide dismutase. Lab Delo. 1983;(10):30-3. (in Russian).
13. Koroliuk MA, Ivanova LI, Maiorova IG, Tokarev VE. Method for determination of catalase activity. Lab Delo. 1988;(1):16-9. (in Russian).
14. Chekman IS, Belenichev IF, Nagorna OO, et al. Preclinical study of the specific activity ofpotential primary and secondary neuroprotection drugs. Methodical Recommendations of the State Expert Center of the Ministry of Health of Ukraine. MH of Ukraine: Kyiv; 2016. 92p. (in Ukrainian).
15. Ceban E, Banov P, Galescu A, Botnari V. Oxidative stress and antioxidant status in patients with complicate urolithiasis. J Med Life. 2016 Jul-Sep;9(3):259-262.
16. Ziablicev SV, Starodubska OO, Dyadik OO. Carbacetam effect on processes of neurodestruction in hippocampus during experimental traumatic brain injury. Morphologia. 2017;11(2):12-18. doi: 10.26641/1997-9665.2017.2.12-18. (in Ukrainian).
OTpuMaHo/Received 10.06.2019 Pe^H30BaH0/Revised 02.08.2019 npuMH^TO go gpyKy/Accepted 16.08.2019 ■
Information about authors
Olga G. Kmet, PhD, Associate Professor at the Department of pharmacology, Bukovinian State Medical University, Chernivtsi, Ukraine; e-mail: kmet.olga@bsmu.edu.ua; ORCID iD: https://orcid.org/0000-0003-0336-1103; https://scholar.google.com.ua/citations?user=DnjcRtsAAAAJ; Web of Science Researcher ID C-4457-2017
S.V. Ziablitsev, MD, PhD, Professor at the Department of Pathophysiology, O.O. Bogomolets National Medical University, Kyiv, Ukraine; e-mail: zsv1965@gmail.com; ORCID iD: https://orcid.org/0000-0002-5309-3728; https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=6507110130; https://scholar.google.com.ua/citations?view_op=list_works&hl=uk&user=i9UBA0sAAAAJ N.D. Filipets, MD, PhD, Professor at the Department of Pharmacology, Bukovinian State Medical University, Chernivtsi, Ukraine; e-mail: filipec.natalja@bsmu.edu.ua; ORCID iD: https://orcid.org/ 00000001-8582-6685; https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=6508248890; Web of Science Researcher ID C-4325-2017
Vol. 15, No. 5, 2019
http://iej.zaslavskycom.ua
379
Кметь О.Г.1, Зяблицев С.В.2, Филипец Н.Д.1
1 Высшее государственное учебное заведение Украины «Буковинский государственный медицинский университет», г. Черновцы, Украина
2 Национальный медицинский университет им. А.А. Богомольца, г. Киев, Украина
Особенности систем антиоксидантной защиты и оксида азота головного мозга крыс с экспериментальным сахарным диабетом 2-го типа после применения карбацетама
Резюме. Актуальность. Одним из органов-мишеней при сахарном диабете (СД) является центральная нервная система (ЦНС), гипергликемическое повреждение которой проявляется прогрессирующими когнитивными нарушениями и снижением качества жизни больных. Важным патогенетическим звеном СД и его осложнений является активация процесса свободнорадикаль-ного окисления биомолекул, которое в ЦНС зависит от состояния ГАМКергических регуляторных процессов. Цель исследования: изучение влияния нового модулятора активности ГАМК карбацетама на состояние проокси-дантно-антиоксидантной системы и системы оксида азота (N0) коры головного мозга (ГМ) и гиппокампа крыс при экспериментальном СД 2-го типа. Материалы и методы. Эксперименты проводили на нелинейных лабораторных белых крысах-самцах массой 0,18—0,20 кг. СД 2-го типа моделировали введением стрептозотоцина (0,30 мг/кг) в сочетании с обогащенной жирами диетой. Карбацетам вводили внутрибрюшинно в дозе 5 мг/кг в течение 14 дней. Интенсивность перекисного окисления липидов оценивали по содержанию продуктов, реагирующих с 2-тиобар-битуровой кислотой (ТБКАП). Антиоксидантную защиту оценивали по активности супероксиддисмутазы (СОД) и
каталазы. Состояние системы NO определяли по содержанию стабильных метаболитов оксида азота — нитрит-анионов (NO2-) и активности NO-синтазы (NOS). Для статистической обработки данных использовали программу Statistica 10 (StatSoft, Inc., США). Результаты. В коре ГМ и гиппокампе крыс с СД увеличивалось содержание ТБКАП, уменьшалась активность СОД и каталазы. В то же время в обеих исследуемых структурах повышались содержание NO2- и активность NOS. После введения карбацета-ма по сравнению с контролем у крыс с диабетом содержание ТБКАП снижалось как в коре ГМ, так и в гиппокампе, возростала активность СОД. Однако активность каталазы повышалась в коре ГМ, а в гиппокампе наблюдалась только тенденция к росту данного показателя. Содержание NO2- уменьшалось в обеих исследуемых структурах. Активность NO-синтазы снижалась после введения карбацетама только в гиппокампе. Выводы. Наличие корректирующего влияния на прооксидантно-антиоксидантный баланс и систему оксида азота в коре головного мозга и гиппокампе крыс указывает на нейропротекторные свойства карбацетама при экспериментальном СД 2-го типа. Ключевые слова: сахарный диабет 2-го типа; система оксида азота; супероксиддисмутаза; каталаза; карбацетам
О.G. Kmet1, S.V. Ziablitsev2, N.D. Filipets1
1 Bukovinian State Medical University, Chernivtsi, Ukraine
2 Bogomolets National Medical University, Kyiv, Ukraine
Peculiarities of the antioxidant protection and nitrogen oxide systems of the brain in rats with experimental type 2 diabetes mellitus after carbacetam administration
Abstract. Background. The central nervous system (CNS) is one of the target organs for diabetes mellitus (DM). Hyperglycemic damages to the CNS are manifested with progressing cognitive disorders and decreased quality of life of patients. An important pathogenic link of DM and its complications is activation of the process of free radical biomolecule oxidation depending on the condition of GABA-ergic regulatory process. The purpose was to study the effect of carbacetam, a new modulator of GABA activity, on the state of the rat brain cortex and hippocampus prooxidant-antioxidant and oxide nitrogen (NO) systems in experimental type 2 DM. Materials and methods. The experiments were conducted on nonlinear laboratory albino male rats with the body weight of 0.18—0.20 kg with type 2 DM simulated by streptozotocin and high-fat diet. Carbacetam was introduced intraperitoneally at the dose of 5 mg/kg during 14 days. The intensity of lipid peroxide oxidation was estimated by the content of products reacting with 2-thiobarbituric acid. Antioxidant protection was evaluated by the activity of superoxide dismutase (SOD) and catalase. The state of NO system was
determined by the content of stable metabolites of nitrogen monoxide: nitrite-anions (NO2-) and NO-synthase (NOS) activity. Results. In the cerebral cortex and hippocampus of DM rats, the content of 2-thiobarbituric acid increased, and activity of SOD and catalase decreased. At the same time, NO2- content and NOS activity increased in both structures. After administration of carbacetam, the content of 2-thiobarbituric acid decreased both in the cerebral cortex and hippocampus, and SOD activity increased in DM rats. Though catalase activity increased in the cerebral cortex, in the hippocampus this parameter is characterized by a tendency to increase only. NO2- content decreased in both examined structures. NO-synthase activity decreased after carbacetam administration in the hippocampus only. Conclusions. A correcting effect produced on the prooxidant-antioxi-dant balance and nitrogen oxide system in the cerebral cortex and hippocampus of rats is indicative of the neuroprotective properties of carbacetam in experimental type 2 DM. Keywords: type 2 diabetes mellitus; nitrogen oxide systems; superoxide dismutase; catalase; carbacetam
