CC BY
32
В1СНИК ВДНЗУ «УкраИнська медична стоматологгчна академЫ»
УДК 616.379 - 008.64:577.114 Давидова Н.В.
ОСОБЛИВОСТ1 ВПЛИВУ МЕЛАТОН1НУ НА ОКРЕМ1 Б10Х1М1ЧН1 ПОКАЗНИКИ ПЛАЗМИ КРОВ1 ЩУР1В ЗА УМОВ АЛОКСАНОВОГО Д1АБЕТУ
ВДНЗ УкраТни «Буковинський державний медичний ушверситет», м. Черывц
В основ! розвитку цукрового д1абету лежить активац'1я вльнорадикальних процесв окиснення б'ю-молекул. З огляду на це, потужний ендогенний антиоксидант мелатонiн викликае особливий '¡нте-рес. Метою досл'дження було досл'дити вплив мелато^ну на окремi бiохiмiчнi показники плазми кровi щур'т за умов алоксанового д'абету. Експериментальний цукровий д'абет викликали шляхом одноразового внутршньоочеревинного введення 5%-го розчину алоксану моног'драту в дозi 150 мг/кг. Встановлено, що алоксановий д'абет супроводжувався зростанням концентрацп глюкози в плазм'1 кровi щурiв (у 2,26 та 1,88 рази), загального холестерину (на 48% та 41%), сечовини (на 98,9% та 66,2%), креатиыну (на 86% i 65,9%) та зниженням активной лужно)' фосфатази (на 58,3% та 25,5%) на 7 та 14 добу експерименту в'дпов'дно в пор1'внянн iз контролем. Введення ме-латонну в дозi 10 мг/кг маси тла щоденно впродовж 14 д'б на фонi алоксанового д'!абету сприяло зменшенню вмсту глюкози та креатинну, нормалiзацii' вмсту загального холестерину, сечовини, активностi лужно)' фосфатази в плазмi кровi щур'!в.
Кпючов1 слова: цукровий д1абет, алоксан, мелатонлн, щури, холестерин, сечовина, креатиын, лужна фосфатаза.
Дана робота е фрагментом НДР кафедри бiоорганiчноi' i бiологiчноi' хiмii' та клЫчно'Т бю^мп ВДНЗ Укратни «Буковинський державний медичний ушверситет» «Стрес-шдуковаш морфофунки/ональн та бiохiмiчнi змни структур хроноперюдично'Т i гепато-ренальнот систем у ссавцв», № державно)'реестрацП'0114U002472.
Вступ
Незважаючи на багаторiчне вивчення цукро
вого дiабету (ЦД i використання нових сучасних методiв пкування, хвороба продовжуе прогресу-вати, особливо в промислово розвинених краТ-нах. Його поширенють становить 5-6% i мае те-нденцш до збтьшення, в першу чергу, у вкових групах старше 40 роюв [2]. Цд супроводжуеться порушенням вуглеводного, пЫдного та бокового обмшу, що призводить до формування цтоТ низки рiзноманiтних ускладнень, як в свою чергу ведуть до ранньоТ швапщизацп та летальность
З огляду на мупьтифакторнють розвитку ЦД, найбтьш доцтьним вважають патогенетичний пщхщ до пкування цього захворювання, що пе-редбачае застосування антидiабетичних засобiв з рiзними мехашзмами дм. В основi розвитку ЦД лежить актива^я втьнорадикапьних процеав окиснення бюмопекуп [7]. З огляду на це, потужний ендогенний антиоксидант мепатошн викликае особливий Ытерес. Тривалий час основними показаннями до застосовування мепатоншу були розлади циркадного ритму при змЫ часових пояав, безсоння, зниження розумовоТ i фiзичноТ працездатностi, усунення стресових реакцш та депресивних станiв, що мають сезонний характер [1]. Протягом останшх рош отримано чима-ло доказiв позитивного впливу мепатонiну за умов рiзноманiтних патопогiй, зокрема, пперто-жчноТ хвороби, гепатитiв та цирозiв, пухлинних процесiв, функцiонапьних порушень шпунково-кишкового тракту, ендокринних розпадiв. Експе-риментально доведений вплив мепатонiну на секрецш iнсупiну р-к™тинами пiдшпунковоТ за-пози, обговорюють можливу роль дефщиту ме-патонiну в розвитку резистентност периферш-них тканин до шсулшу [2, 3, 8].
Мета дослщження
Доспiдити вплив мепатонiну на окремi бiохiмiчнi показники плазми кровi щурiв за умов алоксанового дiабету.
Матерiали та методи дослiдження
Дослщження проводили на 50 статевозрiпих бтих непiнiйних щурах-самцях масою 160-180г. Тварин утримували за умов вiварiю згiдно iз са-ытарними нормами i на стандартному харчово-му рацiонi. Утримання тварин та експерименти проводипися вщповщно до попожень «бвропей-ськоТ конвенци про захист хребетних тварин, як використовуються для експерименлв та iнших наукових цтей» (Страсбург, 2005), «Загапьних етичних принцитв експериментiв на тваринах», ухвапених П'ятим нацiонапьним конгресом з б^ оетики (КиТв, 2013).
Модель експериментапьного цукрового дiа-бету викликали шляхом одноразового внутрш ньоочеревинного введення 5%-го розчину алоксану монопдрату в дозi 150 мг/кг пiспя 24-годинного гоподування iз вiпьним доступом до води. Тварини бупи роздшеш на пщгрупи: 1) ко-нтропьнi тварини; 2) тварини з явним цукровим дiабетом (базапьна глiкемiя 12,8-17,2 ммопь/п); 3) тварини з явним дiабетом, яким ¡нтрагастра-пьно вводили мелатонш в дозi 10 мг/кг о 800 що-дня. Тварин забивали декашта^ею пiд легким ефiрним наркозом на 7 та 14 добу експерименту. В плазмi кровi щурiв визначапи вмiст глюкози гпюкозооксидазним методом, загального холестерину за методом 1лька, сечовини дiацетилмо-нооксимним методом, креатишну при взаемоди його з шкриновою кислотою та активнють пужноТ фосфатази з використанням наборiв реактивiв «Фiпiсiт-дiагностика». Статистичну обробку отриманих результат проводили за допомогою пакета прикпадних програм "Statistica7.0", вико-ристовуючи критерш Стьюдента.
Результати дослiджень та 1х обговорення
Найбiпьш поширеною експериментапьною модеппю ЦД е алоксановий дiабет. Алоксан ви-
АктуальН проблеми сучасно! медицины
бiрково вражае р-^тини пщшлунковоТ залози, що призводить до розвитку шсулшовоТ недоста-тност рiзноТ тяжкостi [7, 9]. Дефщит iнсулiну призводить до зниження проникност клiтинних мембран для глюкози, що усупереч наявност великоТ кiлькостi енергетичних субстра^в, спри-чиняе розвиток енергетичного дефщиту на клн тинному рiвнi [5]. Гальмування процесу фосфо-рилування глюкози, послаблення глкол^ичних процесiв за умов дефщиту шсулшу викликае пе-ремикання енергозабезпечення клiтин на лЫди
Бюх/м1чн1 показники плазми кров/ шур1в за
та бiлки, що викликае Тх посилений розпад на фон пригнiчення циклу Кребса. Ц змiни призво-дять до неповноТ утилiзацiТ вуглеводiв тканинами i появи пперглкеми [4,9].
Нами встановлено, що вмiст глюкози в кровi щурiв з алоксановим ЦД був у 2,26 та 1,88 рази вищим вщносно показниюв iнтактних тварин на 7 та 14 добу експерименту вщповщно, що свщчить про виражену пперглкемш в результатi токсичного впливу на оргашзм щурiв алоксану в апро-бованiй дозi (табл.).
Таблиця
в алоксанового д1абету та введення мелатон:ну (т±М, п=6)
Дослщжуваш показники Глюкоза, ммоль/л Загальний холестерин, ммоль/л Сечовина, ммоль/л Креатишн, мкмоль/л Лужна фосфатаза, нмоль/с*л
Контроль 5,28 ±0,512 1,75± 0,124 7,30 ±1,131 47,8±2,21 1161,6 ±146,5
7 доба дiабет 12,16±2,665* 2,58± 0,136* 14,52 ±1,335* 88,9±9,35* 484,4 ±163,4*
дiабет + ме-латонш 6,84 ±0,251* 2,13± 0,176 6,13 ±1,080 69,7±8,31* 887,5 ±126,8*
14 доба дiабет 10,12±1,316* 2,46±0,131* 12,13 ±4,329* 79,3±6,18* 865,4 ±120,2*
дiабет + ме-латонш 7,22 ±1,036* 1,92± 0,172 7,44 ± 2,516 68,1±7,94* 905,4 ±138,7
Прим1тка: * - в1рог1дшсть р1зниц1 показниюв контрольно)' та
Алоксановий дiабет супроводжувався зрос-танням концентраци загального холестерину в плазмi кровi щурiв на 7 добу на 48%, на 14 добу - на 41% вище рiвня тварин контрольно!' групи. Гiперхолестеринемiя, що розвиваеться при не-достатностi iнсулiну, пояснюеться надлишковим утворенням попередникiв для синтезу холестерину - ацетооцтовоТ кислоти й ацетил-КоА вна-слiдок порушення використання Тх для синтезу жирних кислот та окиснення в ци^ Кребса.
Порушення, як виникали на фош шсулшовоТ недостатностi й пов'язаш з пiдвищеним розпа-дом бтка, що iнтенсивно використовуеться у процесах глюконеогенезу, проявилися зростан-ням концентраци сечовини в плазмi кровi на 98,9 % та 66,2 % на 7 та 14 доби експерименту. Рь вень креатиншу у кровi пщдослщних щурiв зрiс на 86% i 65,9% на 7 та 14 доби експерименту, i досяг 88,9±9,35мкмоль/л i 79,3±6,18 мкмоль/л вщповщно при його рiвнi у контрольних тварин 47,8±2,21 мкмоль/л. Визначення активностi луж-ноТ фосфатази в сироватц кровi дозволяе з'ясу-вати стан гепатоб^арноТ системи, яка зазнае патолопчних змiн внаслiдок дiабетичноТ гепато-пати в 64-88% хворих. Нами встановлено, що алоксановий дiабет супроводжувався знижен-ням активностi лужноТ фосфатази в сироватц кровi щурiв на 58,3 % на 7 добу та на 25,5 % на 14 добу експерименту в порiвняннi iз тваринами контрольноТ групи.
В основi патогенезу алоксановоТ моделi цук-рового дiабету лежить токсичне ураження р-клiтин внаслiдок посиленоТ генераци алоксаном активних форм кисню [9]. У присутност внутрш ньоклiтинних т^в, особливо глутатiону, алок-сан здатний генерувати активы форми кисню з утворенням продукту вщновлення дiалуровоl кислоти. Аутоокиснення останньоТ генеруе суперо-ксиднi радикали, пероксид водню, а за присут-ностi залiза - гщроксильш радикали. Гщроксиль-
¡дних груп (р<0,05).
н радикали вiдiграють основну роль у загибелi р-^тин, що мають особливо низький антиокси-дантний захист, i подальшому розвитку шсулш-залежного дiабету [7]. Отже, шляхом попере-дження утворення активних форм кисню, можна запоб^и руйнуванню р-кл^ин i протидiяти розвитку алоксанового дiабету.
Мелатонiн (N-ацетил-5-метокситриптамiн) -гормон шишкоподiбно! залози, потужний ендо-генний антиоксидант. На вщмшу вiд бтьшосп iнших внутрiшньоклiтинних антиоксидантiв, при-сутнють мелатонiну й, отже, його антиоксидант-ну активнiсть визначено у вах клiтинних структурах, включаючи ядро [1]. Мехашзм антиокси-дантноТ дм мелатонiну пов'язують з його здатню-тю нейтралiзувати вiльнi радикали, знижувати рiвень iндукованого оксиду азоту, активувати ферменти антиоксидантного захисту [6].
Встановлено, що значення базальноТ глкеми при введены мелатоншу експериментальним тваринам, хоча i були нижчими вiд показниш у щурiв з iндукованим ЦД, але не досягали рiвня штактних тварин (табл.). Виявлений позитивний вплив мелатоншу на показники лЫдного i бтко-вого обмiну. Введення мелатоншу в дозi 10 мг/кг тваринам iз моделлю алоксанового дiабету сприяло зниженню концентраци загального холестерину в плазму яка залишалась вище рiвня контролю на 22% на 7 добу експерименту, та в^ рогщно не вiдрiзнялась вiд контрольного рiвня на 14 добу. Вмют сечовини та креатинiну в пла-змi кровi дiабетичних тварин також мали позити-вну динамiку. Вже на 7 добу експерименту введення мелатоншу викликало нормалiзацiю вмю-ту сечовини в плазмi кровi дiабетичних тварин. Вмiст креатинiну в плазмi кровi щурiв, якi отри-мували мелатонiн, мав тенденцiю до зниження, проте залишався вище рiвня контрольноТ групи на 7 добу експерименту - на 45,8%, а на 14 добу - 42,3%. Введення мелатоншу сприяло й нор-
ТОМ 16, ВИПуСК 4 (56) частина 1 243
В1СНИК ВДНЗУ «Укрсанська. медична стоматологгчна академЫ»
Л1тература
Анисимов В.Н. Мелатонин, роль в организме, применение в клинике / В.Н. Анисимов. - СПб. : Издательство "Система", 2007. - 40 с.
Антонюк-Щеглова 1.А. Досвщ застосування мелатошну в лгтшх хворих i3 цукровим дiабетом 2 типу / 1.А. Антонюк-Щеглова // Бндокринолопя. - 2013. - Т. 18, № 4. - С. 32-38. Бух™рова 1.П. Роль хронофiзiологiчного маркера мелатошну в розвитку цукрового дiабету / 1.П. Бухтiярова, С.М. Дроговоз, Т.Д. Бахтеева, А.В. Кононенко // Клтчна фармацiя. - 2011. -Т.15, № 3. - С. 10-12.
Данченко С.П. Особливост впливу таурину та глщину на оргашзм щурiв за алоксан-шдукованого цукрового дiабету / С.П. Данченко, Н.М. Полякова, С.П. Весельський // Медична хiмiя. -2013. - Т.15, №1 (8). - С. 30-33.
Жаркова Н.В. Изменения показателей азотистого обмена при острой алкогольной интоксикации у крыс с аллоксановым диабетом / Н.В. Жаркова, П.П. Потапов, А.Ю. Стельмах // Биомедицинская химия. - 2012. - Т. 58, Вып. 2. - С. 220-223. 1ванмв Я. I. Показники прооксидантно-антиоксидантного гоме-остазу здорових тварин за введення мелатоншу / Я. I. 1ванмв, О. М. Олещук // Медична та кшшчна хiмiя. - 2015. - Т. 17, № 2. -С. 39-42.
Можейко Л.А. Экспериментальные модели для изучения сахарного диабета / Л.А. Можейко // Журнал Гродненского государственного медицинского университета. - 2013. - № 3. - С. 26-29.
Espino J. Role of melatonin on diabetes-related metabolic disorders / J. Espino, J.A. Pariente, A.B. Rodriguez // World J. Diabetes. - 2011. - Jun 15; 2(6). - Р.82-91.
Szkudelski T. The mechanism of alloxan and streptozotocin action in pcells of the rat pancreas / T. Szkudelski // Physiol. Res. - 2001. - Vol. 50. - P. 536-546.
Реферат
ОСОБЕННОСТИ ВЛИЯНИЯ МЕЛАТОНИНА НА ОТДЕЛЬНЫЕ БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЛАЗМЫ КРОВИ КРЫС ПРИ АЛЛОКСАНОВОМ ДИАБЕТЕ Давыдова Н.В.
Ключевые слова: сахарный диабет, аллоксан, мелатонин, крысы, холестерин, мочевина, креатинин, щелочная фосфатаза.
В основе патогенеза сахарного диабета лежит активация свободнорадикальных процессов окисления биомолекул. Учитывая это, мощный эндогенный антиоксидант мелатонин вызывает особый интерес. Целью исследования было изучить влияние мелатонина на отдельные биохимические показатели плазмы крови крыс при аллоксановом диабете. Экспериментальный сахарный диабет вызвали путем однократного внутрибрюшинного введения 5%-го раствора аллоксана моногидрата в дозе 150 мг/кг. Установлено, что аллоксановый диабет сопровождался ростом концентрации общего холестерина в плазме крови крыс (на 48% и 41%), мочевины (на 98,9% и 66,2%), креатинина (на 86% и 65,9%) и снижением активности щелочной фосфатазы (на 58,3% и 25,5%) на 7 и 14 сутки эксперимента соответственно по сравнению с контролем. Введение мелатонина в дозе 10 мг/кг массы тела в течение 14 дней на фоне аллоксанового диабета способствовало уменьшению содержания глюкозы и креатинина, нормализации содержания общего холестерина, мочевины, активности щелочной фосфатазы в плазме крови крыс.
Summary
CHARACTERISTICS OF INFLUENCE PRODUCED BY MELATONIN ON SOME BIOCHEMICAL PARAMETERS OF RAT BLOOD PLASMA AT ALLOXAN DIABETES Davydova N.V.
Key words: diabetes mellitus, alloxan, melatonin, rats, cholesterol, urea, creatinine, alkaline phosphatase.
The activation of free radical oxidation of biomolecules is in the base of diabetes mellitus development therefore a potent endogenous antioxidant melatonin is of particular interest. The aim of the study was to investigate the effect of melatonin on some biochemical parameters in rat's blood plasma under conditions of alloxan diabetes. Experimental diabetes was caused by a single intraperitoneal administration of 5% alloxan monohydrate solution 150 mg/kg. It was revealed that alloxan-induced diabetes was accompanied by increased levels of glucose concentration in the rats blood plasma (2.26 and 1.88 times), total cholesterol (48% and 41%), urea (98.9% and 66.2%), creatinine (86% and 65.9%) and by decreased activity of alkaline phosphatase (58.3% and 25.5%) on 7 and 14 days of experiment respectively compared to the control. Administration of melatonin 10 mg/kg of body weight daily during 14 days against a background of alloxan diabetes helped to reduce glucose and creatinine concentration and normalized levels of total cholesterol, urea, and alkaline phosphatase in rat's blood plasma.
активност лужно'1' фосфатази, яка на 7 добу експерименту була нижчою контролю на 23,6%, а на 14 добу вiрогiдно не в^знялась вщ тварин контрольно' групи. Отримаш даш свщ-чать про гепатопротекторну дш мелатошну за умов алоксанового дiабету.
Висновки
Введення мелатоншу в дозi 10 мг/кг маси тта на фош алоксан-шдукованого ЦД сприяло зни-женню проявiв негативних наслщш метаболiч-них змш у пщдослщних тварин: зменшенню вм^ сту глюкози та креатиншу, нормалiзацiï вмюту загального холестерину, сечовини, активност лужно' фосфатази в плазмi кровi щурiв.
Перспективи подальших дослщжень
В подальшому плануеться вивчити вплив мелатоншу на бiохiмiчнi показники кровi та оргашв щурiв за умов алоксанового дiабету та змшеного фотоперюду.
2
3
4
5
6
7
8
9
