CC BY
11
Summary
INVESTIGATION OF PRESENCE AND LOCALIZATION OF E-CADHERIN EPITHELIAL ADHESION FACTOR IN CARDIAC MYXOMA CELLS
Shaposhnyk L.A., Kuzenko Ye.V., Vytovskiy R.M.
Key words: histogenesis of tumors, cardiac myxoma, E-cadherin.
Histogenesis of cardiac myxoma is little unknown at present. There have been existed mesenchymal and endothelial theories. Morphological features of tumors confirm each of them. In myxoma cells there are markers of mesenchymal origin as vimentin, FVII-R-Ag, CD31, CD34, alkaline-phosphatase. This paper studies the presence and location of E-cadherin - a marker of epithelial tissues in myxoma cells. The presence of the E-cadherin is shown in most of the tumor cells by the immunohistochemical method, which indicates the cardiac myxomas might originate from epithelial tissue
УДК 616.379-008.64-085.36 Шумейко О.Г.
ВИКОРИСТАННЯ ЕКСТРАКТУ З М1Д11 ЧОРНОМОРСЬКО1 ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО Л1КУВАННЯ ЦУКРОВОГО Д1АБЕТУ НА ТЛ1 МЕТАБОЛ1ЧНОГО АЦИДОЗУ
ВДНЗУ «Украшська медична стоматолопчна акаде1^я» м. Полтава
Вивчалися дихальн показники мтохопдрш печтки щур{в та гомогенат1в тдшлунковог залози щур{в з модельованим цукровим д{абетом на тл1 метабол1чного ацидозу при використанн екс-тракту з м1дИ чорноморськог. Визначено збшьшення швидкост{ дихання фосфорелюючих мл-тохондрш { полтшення дихального контролю. Також при використанн екстракту з м1дИ чорноморськог достов{рно знижувався р{вень г1дроперекис1в в м{тохондр{ях печтки щур{в з модельованим цукровим д{абетом 2 типу.
Ключов1 слова: метабол1чний ацидоз, цукровий д1абет, м1тохондри.
Дана робота е фрагментом науковоТ теми «Пошук бюлопчно активних речовин, що впливають на основы патогенетичн ланки цукрового д1абету, серед сполук з гуанщиновим та т1азол1диновим фрагментами», № держреестрацп 0107и000424.
лтв оксигену, що е маркерами метаболiчного
Вступ
В 0CH0Bi розвитку метаболiчного ацидозу бе-руть участь два основних мехашзми - наванта-ження юнами Н (при надмiрному надходженш кислот) i втрата бкарбона^в або використання НСО3 як буфера для нейтралiзацiT кислот.
Пщвищене надходження юшв Н в оргашзм при недостатнш компенсацп призводить до розвитку двох варiантiв метаболiчного ацидозу -гiперхлоремiчного i ацидозу з високим анюнним дефщитом.
Гiперхлоремiчний ацидоз розвиваеться в ситуа^ях, коли джерелом збтьшеного надходження юшв Н в оргашзм виступае соляна кислота (НС1). В результат позакл^инш бкарбонати замiщаються хлоридами. У цих випадках шдвищення в кровi хлоридiв вище нормальних значень викликае рiвнозначне зниження концентрацп бiкарбонатiв. Значення анюнного промiжку не змiнюються i вiдповiдають нормаль-ним.
Ацидоз з високим анюнним дефщитом розвиваеться, коли причиною збтьшеного надходження юшв Н в оргашзм виступають ^i ки-слоти (молочна при лактат-ацидоз^ кетоновi ки-слоти при цукровому дiабетi та голодуваннi та iн.) Ц органiчнi кислоти замiщують бiкарбонат, що призводить до зростання анюнного промiжку .
Кл^чш й експериментальнi даш засвiдчують важливу роль метаболiчного ацидозу у розвитку цукрового дiабету i його ускладнень [1,2]. Так, показано активацш продукци активних метабо-
ацидозу, насамперед пов'язану з особливостями роботи мтохондрш, у рiзних тканинах при дiабе-Ti [3,4]. Вiдомо, що втьнорадикальне ушкоджен-ня бiополiмерiв при ацидозi здатне призводити до утворення iмуногенних форм бiлкiв, мутацiй у ДНК i посилення аутоiмунних процеав, а пошко-дження бiомембран ускладнюе гормон-рецепторну взаeмодiю на рiвнi клiтин-мiшеней iнсулiну, посилюючи iнсулiнорезистентнiсть [5]. ^м того доведено, що за умов розвитку мета-болiчного ацидозу вщбуваеться руйнування вну-тршньоТ мiтохондрiально'l мембрани активними метаболiтами оксигену, вихщ з не' цитохрому С, фрагмента^я мiтохондрiй та iндукцiя апоптозу [б]. Тому особливу увагу натепер придтяють пошуку таких фармакологiчних засобiв, що здат-нi знижувати продукцiю активних метаболтв оксигену саме у мiтохондрiях.
Мiтохондрiальнi структури надзвичайно чут-ливi до оксидативних ушкоджень, що призводять до зниження синтезу АТФ, порушення гомеоста-зу кальцiю, проникност мiтохондрiальноl' мембрани, що наближуе клiтину до некрозу або апоптозу. Таким чином, посилення роботи дихального ланцюга мтохондрш, яке провокуе метабо-лiчний ацидоз та оксидативный стрес, в остаточному пщсумку може призводити до порушення функцш цих органел, 'х руйнування та загибелi клiтини.
У зв'язку з вищевикладеним, увагу привернув екстракт iз мщи чорноморсько' (Mytilus galloprovincialis Lam.). Переваги даного екстрак-
Актуальт проблеми сучасно! медицини
ту над природними препаратами, як використо-вуються для терапи цукрового дiабету на ™ ме-таболiчного ацидозу, i мають аналогiчнi, у тому числ^ антиоксидантнi та цукрознижуючi ефекти, полягають у тому, що вiн поеднуе в собi позити-внi якосп, властивi рiзним препаратом. Це - ан-тиоксидантна дiя, низька токсичнють, антиппер-глiкемiчний та виразний гепатопротекторний ефекти, наявнють у складi бюлопчно активних полiненасичених жирних кислот (попередники компонент iмунного захисту), збалансованого спектра субстра^в (повний набiр амiнокислот, включаючи незамiннi) для синтезу клiтинних структур, пептидiв i бiлкiв, у тому числ^ антиок-сидантних ферментiв i низькомолекулярних ан-тиоксидантiв, зокрема, глутатюну та убiхiнону. Все це дозволяе припустити, що екстракт буде ефективним для терапи цукрового дiабе-ту,викликаного метаболiчним ацидозом, у планi збереження цшюносп iнсулiнпродукуючого апа-рата, а також для корекци пперглкемм, шсулшо-резистентностi та шсулшовоТ недостатностi.
Мета роботи
Обфунтування розробки нових лкарських за-собiв з комплексними властивостями, як сприя-ють пiдвищенню ефективност комплексного лн кування цукрового дiабету на тлi метаболiчного ацидозу.
Об'ект i методи дослiдження
Дослiдження функцюнальноТ активност мто-хондрiй за показниками поглинання оксигену в рiзних метаболiчних станах - при фосфорилю-ваннi ^3) i за його вiдсутностi ^4) вказуе на на-явнiсть дефек^в електронтранспортних ланцю-гiв внутршньоТ мембрани мтохондрш, що може призводити до розвитку метаболiчного ацидозу та посиленого вироблення активних метаболтв оксигену i наступноТ активацп перекисного окис-лення лiпiдiв. Оскiльки вироблення супероксидного анюна вiдбуваеться на дiлянках функцюну-вання I i II комплешв дихального ланцюга мто-хондрiй, доцтьно вимiрювати функцiональнi характеристики органел при додаванн в якостi субстрату реакцп дихання мiтохондрiй у середо-
Функцiональнi показники мiтохондрiй печнки у шурiв з висо1
вище глутамат+малат (I комплекс), або сукцинат (II комплекс).
Нами був проведений порiвняльний аналiз функцюнальноТ активност мiтохондрiй печшки щурiв за умов абсолютно' та вщносноТ шсулшо-воТ недостатностi, що викликали в експеримент за допомогою високодозового стрептозотоцино-вого дiабету та моделi цукрового дiабету 2 типу, вщповщно.
Результати дослiджень та 1х обговорення
Як видно з даних таблиц 1, швидкiсть дихання нефосфорилюючих мiтохондрiй (V4, iз субстратом глутамат+малат) печiнки щурiв з абсолютною iнсулiновою недостатнютю однакова в контрольнiй i дослщних групах, тодi як у фосфо-рилюючих мiтохондрiй швидкiсть (V3) знижена за ЦД на 30 % (Р<0,05). Зниження здатност до фо-сфорилювання АДФ i, вiдповiдно, синтезу АТФ при нормальнш швидкостi дихальних процеав може бути пов'язане iз втратою ефективностi електрохiмiчного потенцiалу внутршньоТ мембрани мiтохондрiй. Тобто, у цьому випадку ми спостер^аемо порушення сполучення процесiв дихання та фосфорилювання. Пiдтвердженням служить зменшення в груш дiабетичних щурiв такого показника, як коефiцiент дихального контролю (ДК) (Р<0,05/ За умов даноТ експеримен-тальноТ моделi за пригнiчення синтезу АТФ, iмо-вiрно, вiдповiдальний мехаызм дм стрептозото-цина. Проникаючи в кл^ину за допомогою транспортера глюкози ГЛУТ-2, що мае панкреа-тичну та печшкову локалiзацiю, стрептозотоцин у високих концентра^ях викликае АДФ-рибозилювання ДНК, наслщки якого бiльш трав-матичнi для клiтини, нiж власно ушкодження ДНК [7]. Результатом процесу може бути конку-рентне вщволкання АДФ вiд синтезу АТФ у мь тохондрiях i НАД+ вщ участi в процесах дихання. За умов абсолютно' шсулшовоТ недостатностi порушено шляхи регуляцп пластичних процесiв у печшщ тому надходження додаткових суб-стратiв ззовнi е запорукою вщновлення балансу метаболiтiв, що вiд них залежать [9].
Таблиця 1
овим стрептозотоциновим дiабетом за умов перорального введення екстракту з мiдiй протягом 10 дiб, (х )
Група п Швидюсть дихання (нмоль О/хв/мг бтка) Дихальний контроль
V4 Vз
Контроль+плацебо 7 12,67±1,24 61,07±5,95 4,68±0,45
Д1абет+плацебо 5 12,40±1,01 42,25±4,13 3,35±0,11
Д1абет+екстракт iз мiдiй 6 13,17±0,75 74,54±1,58 5,85±0,31
Осктьки до складу екстракту з мщш входить триптофан, який може виступати попередником синтезу шкотинамщу у тварин, це може поясни-ти спостережений ефект вщновлення V3.
На вщмшу вщ цукрового дiабету 1 типу, вть-норадикальн процеси е провщними в патогенезi цукрового дiабету 2 типу та його ускладнень у людини. Одним iз потужних джерел активних
метаболтв оксигену е м^охондрп кл^ин органiв з високим метаболiзмом глюкози [8], що запус-кае замкнуте коло змш, якi загрожують клiтинi апоптозом. У зв'язку з цим корек^я мiтохондрiа-льних порушень, характерних для патогенезу цукрового дiабету 2 типу, е актуальною метою сучасноТ дiабетологiТ.
Для визначення можливост ТТ досягнення ми
дослщили застосування екстракту з мщш, роз-повсюдженого ефективного антидiабетичного препарату метформшу, а також Тх комплексу у щурiв з експериментальним цукровим дiабетом 2 типу. Застосування метформшу виршуе осно-вне завдання лкування цукрового дiабету 2 типу - зменшення iнсулiнорезистентностi та полт-шення глiкемiчних показникiв. Разом з тим, були виявлен негативнi ефекти метформша в мтохо-ндрiях - порушення роботи Са +-пори, збть-шення окислювання тiолових груп бiлкiв , шпбу-вання роботи I комплексу дихального ланцюга за аналогiею з референтним шпбп~ором циклоспорином А. Однак, роботи останшх рокiв свщ-чать, що агенти з м'яким роз'еднувальним ефек-том сприяють зниженню вироблення активних метаболiтiв оксигену у мiтохондрiях за умов надлишку в кштиш субстратiв окислювання (на-приклад, глюкози), що мае мiсце у печшц саме за умов цукрового дiабету. Тому становило ште-рес з'ясувати вплив метформшу на роботу не I, зашпбованого Тм, а II комплексу дихального ланцюга за умов експериментального цукрового дiабету 2 типу, а також оцшити ефективнють екстракту з мщш за даних умов.
Як показали результати дослщжень, наведен в таблиц 2, у групi щурiв <«^абет+плацебо» V3, тобто швидкiсть дихання за умов фосфорилю-
Функцiонaльнi показники мiтохондрiй печнки щу^в з цукровим
вання, знижена в порiвняннi з контролем (Р<0,03/ Це вказуе на часткове роз'еднання процеав дихання та вироблення аТф, що вщ-дзеркалено в зменшенн дихального контролю, насамперед, з актива^ею роботи дихального ланцюга мтохондрш внаслiдок високоТ концент-рацiТ в кл^инах печiнки субстратiв окислювання -глюкози та жирних кислот. Збтьшення при цьо-му вироблення активних метаболтв оксигену призводить до запуску механiзмiв формування iнсулiнорезистентностi в печшцк Так, активнi ме-таболiти оксигену, що утворилися у великш кть-костi в дихальному ланцюзi мтохондрш, активу-ють роботу рiзних стрес-залежних протеТн кiназ типу JNK, р38, ^Кр. Цi кiнази фосфорилюють серин субстрату шсулшового рецептора-1. До-датково !кКр активуе ядерний фактор кВ (NFкB), фактор транскрипцiТ для гена шдуцибе-льноТ NO-синтази (iNOS), що провокуе збть-шеннi вироблення N0 (оксида штрогену). У свою чергу N0 здатний штрозилювати субстрат шсулшового рецептора-1. Таю хiмiчнi змши призво-дять до протеосомо-залежноТ деградаци пов'я-заних з субстратом бткових факторiв сигнальноТ трансдукцiТ iнсулiну. Ц ефекти в результатi мо-дулюють шсулшову резистентнiсть не тiльки в печшщ але й у жировш тканинi та скелетних м'язах [10].
Таблиця 2
дiабеmом 2 типу за умов перорального введення екстракту iз м/'дш та метформну протягом 14 д'б
Група п Швидюсть дихання (нмоль О/хв/мг бтка) Дихальний контроль X + Sx
V4 X + Sx Vз X + Sx
Контроль +плацебо 7 14,96±0,67 57,52±4,80 3,85±0,24
Дiабет +плацебо 5 13,28±4,20 30,01±4,47 Р1<0,03 2, 19±0, 12 Р1<0,03
Дiабет +метформiн 6 14,81±0,60 54,60±2,74 Р2<0,05 3,70±0,31
Дiабет + екстракт iз мiдiй 6 14,24±0,52 76,30±8,31 Р2<0,003 Рз<0,1 5,38±0,77 Р2<0,003
Дiабет +метформiн +екстракт iз мiдiй 7 13,23±0,56 73,15±2,27 Р1<0,05 Р2<0,003 Рз<0,003 5,54±0,36 Р1<0,05 Р2<0,003 Рз<0,006
Примiтки: 1. Р1 - вiрогiднiсть зм'т порiвняно з групою "Контроль+плацебо ".
2. Р2 - вiрогiднiсть змн порiвняно з групою "Дабет+плацебо".
3. Р3 - вiрогiднiсть змн порiвняно з групою "Дiабет+метформiн".
Таким чином, за умов формування як абсо-лютноТ, так i вщносноТ шсулшовоТ недостатност спостер^аеться порушення функцюнальноТ ак-тивност мтохондрш печшки. Результати експе-риментiв з моделювання високодозового стреп-тозотоцинового дiабету щодо аналiзу енергети-чних характеристик мтохондрш печiнки можна екстраполювати на кл^чний плин цукрового дь абету 1 типу у людини. За цих умов терапевтич-ний вплив дослщжуваного екстракту свщчив про його виразний вщновлюючий та протигепатоток-сичний вплив.
Картина подш, якi вщбуваються за умов моделювання цукрового дiабету 2 типу, цiлком
вщповщае такiй у людини - одним з перших вне-сок у розвиток даноТ патологiТ вносить саме вь льнорадикальна ланка. У зв'язку iз цим, отрима-нi нами дат ефективносп застосування екстракту й, бтьшою мiрою, комплексу метформшу та екстракту з мщш за ЦД 2 типу можна рекомен-дувати для подальших кл^чних дослщжень.
Таким чином, отриман в модельованому екс-периментi на тваринах результати дозволяють зробити слiдуючi висновки:
1. Кл^чн й експериментальнi данi засвщчу-ють важливу роль метаболiчного ацидозу у роз-витку цукрового дiабету i його ускладнень.
2. Покращення дихальних показниш мiтохо-
Актуальт проблеми сучасно!" медицини
ндрiй печшки щурiв та roMoreHaTiB пщшлунково'Г залози щурiв з модельованим цукровим дiaбe-том на тлi мeтaбoлiчнoгo ацидозу при викорис-TaHHi екстракту з мщи' чорноморсько'1.
3. За умов формування як абсолютно!', так i вщносно'Г шсулшово'Г нeдoстaтнoстi, викликано'1 мeтaбoлiчним ацидозом, спoстeрiгaeться пору-шення функцюнально'Г aктивнoстi мiтoхoндрiй пeчiнки.
Перспективи подальших дослiджень
В подальшому плануеться продовжити дослн дження позитиного впливу екстракта з мщи чор-номорсько'Г в комплекснш терапи при тяжких ускладненнях цукрового дiaбeту, що потребують лкування в умовах вiддiлeння штенсивно'Г терапи', наприклад, при гiпeрглiкeмiчнiй пперосмоля-рнiй кoмi.
Лiтература
1. Evans J.L. Oxidative stress and stress-activated signaling pathways: a unifying hypothesis of type 2 diabetes / J.L. Evans, I.D. Goldfine, B.A. Maddux, G.M. Grodsky // Endocrine Rev. - 2002. -V. 23, № 5. - P. 599-622.
2. Raza H. Elevated mitochondrial cytochrome P 450 2E1 and glutathione S-transferase A4-4 in streptozotocin-induced diabetic rats: tissue-specific variations and roles in oxidative stress / H. Raza, S.K. Prabu, M.A. Robin, N.G. Avadhani // Diabetes. - 2004 -V. 53, № 1. - P. 185-194.
3. Duchen M.R. Mitochondria in health and disease: perspectives on a new mitochondrial biology / M.R. Duchen // Mol Aspects Med. -2004. - V. 25, № 4. - P. 365-451.
4. Maassen J.A. Mitochondrial diabetes: molecular mechanisms and clinical presentation / J.A. Maassen, L.M. Hart , E. Van Essen // Diabetes. - 2004 - V. 53. - P. 103-109.
5. Pessler D. D. Oxidative stress impairs nuclear proteins binding to the insulin responsive element in the GLUT4 promoter / D.D. Pessler, A. Rudich, , N. Bashan // Diabetologia. - 2001. - V. 44, № 12. - P. 2156-2164.
6. Lee S.C. Apoptosis in the pathophysiology of diabetes mellitus / S.C. Lee, S. Pervaiz // Int. J. Biochem. Cell Biol. - 2007. - V. 39. -P. 497-504.
7. Turrens J. F. Mitochondrial formation of reactive oxygen species / J. F. Turrens // J. Physiol. - 2003. - V. 552. - P. 335-344.
8. Nicholls D. G. The physiological regulation of uncoupling proteins / D. Nicholls // G. Biochim. Biophys. Acta - 2006. - V. 1757. - P. 459-466.
9. Poltorak V.V. Supplementation with complex from mussels ameliorated oxidative processes in streptozotocin-induced diabetic rat's liver mitochondria / V.V. Poltorak, A. Shumeyko, T. Ovsyannik-ova [et al.] // Diabetologia . - 2007. - V.50. - P. 360.
10. Ross S.A. Chemistry and biochemistry of type 2 diabetes / S.A. Ross, E.A. Gulve, M. Wang // Chem. Rev. - 2004. - V. 104. - P. 1255-1282.
Реферат
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭКСТРАКТА МИДИИ ЧЕРНОМОРСКОЙ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО ЛЕЧЕНИЯ САХАРНОГО ДИАБЕТА НА ФОНЕ МЕТАБОЛИЧЕСКОГО АЦИДОЗА Шумейко О.Г.
Ключевые слова: метаболический ацидоз, сахарный диабет, митохондрии.
Изучались дыхательные показатели митохондрий печени крыс и гомогенатов поджелудочной железы крыс с моделированным сахарным диабетом на фоне метаболического ацидоза при использовании экстракта из мидии черноморской. Определены увеличение скорости дыхания фосфорелиру-ющих митохондрий и улучшение дыхательного контроля. Также при использовании экстракта из мидии черноморской достоверно снижался уровень гидроперекисей в митохондриях печени крыс с моделированным сахарным диабетом 2 типа.
Summary
BLACK SEA MUSSELS EXTRACTION IN COMPLEX THERAPY FOR DIABETES MELLITUS AND CONCOMITANT METABOLIC
ACIDOSIS
Shumeyko O.G.
Key words: metabolic acidosis, diabetes, mitochondria.
We studied the respiratory parameters of rat liver mitochondria and homogenates of rat pancreas with simulated diabetic metabolic acidosis under administration of Black Sea mussels extraction. The increased rate of phosphorilating mitochondrial respiration and improved respiratory control was observed. It was demonstrated the administration of Black Sea mussel extraction significantly decreased the level of hydroperoxides in liver mitochondria of rates with simulated type 2 diabetes.
