CC BY
19
В1СНПК ВДНЗУ «Украгнська медична стоматологгчна академ1я»
УДК: 615.832.835: 616.379.018.1 Иваненко Т.В.
ВЛИЯНИЕ ГИПОКСИЧЕСКИХ ТРЕНИРОВОК НА ФУНКЦИЮ БЕТА-КЛЕТОК ПАНКРЕАТИЧЕСКИХ ОСТРОВКОВ
Запорожский государственный медицинский университет, г.Запорожье, Украина
У лабораторных крыс под влиянием гипоксических тренировок изучены особенности синтеза инсулина и соответствующие изменения в бета-клетках. Гипоксические тренировки стимулируют синтез и секрецию инсулина, и этот эффект сохраняется через 10 дней после прекращения тренировок. Под воздействием гипоксических тренировок площадь бета-клеток достоверно увеличивается.
Ключевые слова: поджелудочная железа; инсулин; глюкоза; кортикостерон; гипоксические тренировки.
Работа является фрагментом плановой НИР «Роль адаптацшних змЫ функционального стану ендокриноцт1в панкреатичних острiвцiв за умов порушення толерантной до глюкози та розвитку цукрового дiабету»
На сегодняшний день известно, что следствием воздействия гипоксического фактора является не только развитие типового патологиче-
ского процесса, но и проявление саногенных эффектов [1,2,3]. Показано, что дозированные гипоксические (гипобарические и нормобариче-ские) тренировки повышают общую резистентность организма, эффективно восстанавливают функциональное состояние эритрона при гипо-пластических и железодефицитных анемиях, снижают выраженность клинических проявлений и удлиняют ремиссию при бронхиальной астме, оказывают гипотензивное действие при гипертонической болезни [2,3,4]. Изучение подобных эффектов показало, что в основе саногенного действия гипоксии лежит стимуляция функционального состояния органов и систем, ответственных за транспорт и утилизацию кислорода в организме, т.е. сердечно-сосудистую и дыхательную системы, эритрон. Наряду с этим ги-поксические тренировки активируют функциональное состояние нейроэндокринной системы, формируя необходимый гормональный базис развития адаптационных процессов в организме [5,6]. Одним из примечательных, но мало изученных эффектов дозированной гипоксии является её влияние на эндокринный аппарат поджелудочной железы, в частности, ранее показано сахароснижающее действие гипоксических тренировок при экспериментальном и клиническом сахарном диабете 1-го типа [7,8,9,10].
Целью работы было изучить особенности функционального состояния бета-клеток панкреатических островков крыс под влиянием многодневных гипоксических тренировок.
Материалы и методы исследования
Гипоксические тренировки (ГТ) 30 самцов белых лабораторных крыс массой 200-230 г проводили ежедневно в течении 6 часов (с 10.00 до 16.00) в вентилируемой барокамере (0,5 м3). В 1-й день ГТ высота экспозиции составляла 1000 м над уровнем моря и в последующие дни увеличивалась на 1000 м. С 6-го и в последующие 10 дней ГТ осуществлялись на высоте 6000 м, что соответствовало концентрации кислорода во вдыхаемом воздухе 9,8% (р02=74,2 мм Нд). Животных выводили из эксперимента декапита-
циеи под этаминаловым наркозом на следующий (n=15) и через 10 дней (n=15) после окончания ГТ. Интактные животные (n=15) составили контрольную группу. В крови всех крыс определяли уровень глюкозы с помощью глюкометра GlucoCard-II (Япония), концентрацию инсулина и кортикостерона с помощью иммуноферментных наборов (DRG, США). Поджелудочную железу фиксировали в растворе Буэна и после стандартной гистологической обработки заключали в парапласт (MkCormick, США). На микротоме Microm 235 (Германия) готовили 5-микронные срезы из различных участков поджелудочной железы, в которых после депарафинизации и регидрации иммунофлюоресцентным методом выявляли инсулин с помощью набора производства Peninsula Lab. Inc. (Великобритания). Им-мунофлюоресцентную реакцию изучали на микроскопе Axioskop (Zeiss, Германия) со светофильтром 38НЕ (Zeiss, Германия) и с помощью видеокамеры AxioCam (Zeiss, Германия) вводили в систему цифрового анализа изображения VIDAS-386 (Kontron Elektronik, Германия). Состояние инсулин-синтезирующей функции поджелудочной железы оценивали по показателям удельной численности бета-клеток, их площади, концентрации в них иммунореактивного инсулина (единицы иммунофлюоресценции - ЕИФ), площади сечения панкреатических островков, их удельной численности, содержания в них иммунореактивного инсулина (ЕИФ), а также количества в них бета-клеток. Полученные данные обрабатывали пакетом прикладных и статистических программ VIDAS-2.5 (Kontron Elektronik, Германия) и Excell-2003 (США). Для оценки достоверности различий в группах применяли t-критерий Стьюдента.
Результаты и их обсуждение Гипоксические тренировки (ГТ) приводили к достоверному снижению концентрации глюкозы, уровень которой через 10 дней после окончания ГТ восстанавливался (табл. 1). Несмотря на то, что под влиянием ГТ концентрация инсулина в крови имела тенденцию к увеличению, достоверными подобные изменения не были (p=0,054). ГТ приводили к повышению концентрации кортикостерона в крови на 64%, уровень
Актуальт проблеми сучасно! медицини
которого через 10 дней после окончания восстанавливался до показателей контроля.
Планиметрическое изучение распределения панкреатических островков (ПО) в гистологических срезах поджелудочной железе показало, что они как правило имели округлую форму и характеризовались достаточно большим разбросом показателей площади сечения. Нами было предложено классифицировать их на «малые ПО» (площадью 180-1500 мкм2); «средние ПО» (площадью 1500-3500 мкм2); «большие ПО» (площадью 3500-7500 мкм2) и «гигантские
Концентрация глюкозы, инсулина и
ПО» (площадью более 7500 мкм ). У контрольных животных преобладают «малые» и «средние» ПО (табл. 2). По окончании ГТ численность ПО в поджелудочной железе увеличилась на 8,1% ^^0,05) с преобладанием «больших» и «гигантских» островков, на долю которых приходилось более 40% . Однако через 10 дней после окончания ГТ структурное распределение типа ПО возвращалось к контрольным значениям, а их численность продолжала увеличиваться и на 41,6% превышала аналогичный показатель контрольных крыс.
Таблица 1.
кортикостерона в плазме экспериментальных животных (М±т).
Биохимические показатели Контроль По окончанию ГТ Через 10 дней после ГТ
Глюкоза, ммоль/л 4,0±0,1 2,9±0,1 * 3,7±0,2
Инсулин, мкМЕ/мл 8,71±0,6 10,84±0,9 11,22±1
Кортикостерон, нг/мл 218,0±32,5 358,8±17,4* 222,1±19,2#
Примечание: достоверные (Рб<0,05) отличия по отношению к контролю (*) и к окончанию ГТ (#).
Таблица 2.
труктура панкреатических островков у экспериментальных животных (М±т).
Серии Типы островков
малые средние большие гигантские Всего
Контроль 90±6 43,0±3,2% 68±6 32,4±3,0% 31±4 14,8±2,3% 19±4 9,2±1,9% 209±2
По окончанию ГТ 54±5* 24,0±2,2% 77±5 34,1±2,4% 50±4* 22,3±2,1% 43±4* 19,1±2,0% 226±2*
Через 10 дней после ГТ 139±7*# 47,0±2,6% 66±6 22,5±2,1% 44±5 14,9±1,8% 32±4* 10,8±1,5% 296±2*#
Примечание: числитель - количество ПО на см2 среза железы, знаменатель - процентное соотношение между разными формами ПО; достоверные (Рб<0,05) отличия по отношению к контролю (*) и к окончанию ГТ (#).
Таблица 3.
Морфофункциональная характеристика панкреатических островков (М±т).
Показатели Контроль Гипоксические тренировки
По окончанию Через 10 дней
Количество бета-клеток / мм2 среза железы 52,1±3,9 87,6±4,8* 65,8±4*#
Количество бета-клеток в островках 24,7±1,8 40±2,3* 22,5±1,3#
Площадь бета-клеток, мкм2 86,8±2,7 92,3±3,4 104±3,6*#
Концентрация инсулина в бета-клетках, ЕИФ 0,636±0,011 0,617±0,010 0,610±0,009
Содержание инсулина в ПО, ЕИФ 1279±116 2521±195* 1484±106#
Примечание: достоверные (РвН0,05) отличия по отношению
Анализ морфофункциональных показателей ПО показал увеличение численности бета-клеток в поджелудочной железе по окончанию ГТ на 68% по сравнению в контролем и практически 2-кратное увеличение содержания имму-нореактивного инсулина в островках (табл. 3). Через 10 дней после окончания ГТ численность иммунопозитивных бета-клеток снизилась, вместе с тем их количество оставалось достоверно выше, чем у контрольных животных, также как и содержание инсулина в ПО.
Полученные результаты свидетельствуют об инсулин-стимулирующем действии дозированных ГТ на инсулярный аппарат поджелудочной железы и подобное предположение ранее было высказано [7,9,11,12]. Обращает внимание то, что гипогликемический эффект ГТ наблюдался на фоне слегка повышенного (р=0,054) уровня инсулина в крови и высоких цифр кортикостеро-на, который, как известно, оказывает контринсу-лярный эффект и в норме активирует глюконео-генез с развитием гипергликемии. Мы полагаем, что важным эффектом ГТ является стимуляция
к контролю (*) и к окончанию ГТ (#).
увеличения численности бета-эндокриноцитов, возможно вследствие их пролиферации, а также увеличение содержания иммунореактивного инсулина в островках. Мы также считаем, что несмотря на отсутствие достоверного изменения концентрации инсулина в крови, секреция гормона в из островков в кровоток также усиливалась. В противном случае должен был наблюдаться гипергикемический эффект кортикосте-роидов. Важным результатом проведенных исследований мы считаем впервые выявленный факт сохранения инсулин-стимулирующего эффекта ГТ в постгипоксический период, что открывает новые перспективы для использования гипокситерапии с целью коррекции уровня гликемии у пациентов с нарушением толерантности к глюкозе.
Выводы
1. Гипоксические тренировки крыс приводят к умеренной гипогликемии и гиперкортицизму, которые исчезают через 10 дней после прекращения гипоксических сеансов.
Том 11, Випуск 4(36) 83
В1СНПК ВДНЗУ «Украгнсъка медична сгпомагпологгчна академ1я»
2. Гипоксические тренировки увеличивают численность бета-эндокриноцитов в поджелудочной железе крыс, стимулируют в них синтез и секрецию инсулина, и этот эффект сохраняется через 10 дней после прекращения тренировок.
Литература
1. Холден Дж.С. Дыхание / Дж.С. Холден, Дж.Г. Пристли. - М.-Л. : Гос. изд-во биол. мед. литер., 1935. - 463 с.
2. Караш Ю.М. Нормобарическая гипоксия в лечении, профилактике и реабилитации / Ю.М.Караш, Р.Б.Стрелков, Ф.Я.Чижов. -М. : Медицина, 1988. - 352 с.
3. Жулшський В.О. Використання штервальних ппоксичних трену-вань в комплексному лкуванш хворих на цукровий д1абет I п-пертошчну хворобу / В.О.Жулшський, В.Г.Каджарян, Ю.М.Колесник [ та ¡н.] // Мат.Х№ З'Тзду терапевт1в Укра'ши. - К., 1998. - С.541-543.
4. Колесник Ю.М. Методы изучения нейроэндокринных взаимодействий в норме и при патологии / Ю.М.Колесник, А.В.Абрамов, А.В.Траилин, [та ¡н.] // Запорожский медицинский журнал. - 2002. - №3. - С.8-11.
10.
11.
Абрамов А.В. Иммуномодулирующий свойства гипоталамичес-ких нейропептидов / А.В.Абрамов, Ю.М.Колесник // Патология. -2004. - Т.1,, №1. - С.14-21.
Абрамов А.В. Центральн мехашзми стимулюючого впливу ш-тервальних ппоксичних тренувань на ендокрину функцто пщ-шлунково''' залози щурiв / А.В.Абрамов // Фчзюл. журн. - 1997. -Т.43, №5-6. - С.62-69.
Колесник Ю.М. Вплив ппоксично''' ппоксп на стан ендокринно''' функцп пщшлунково''' залози щурiв / Ю.М.Колесник, А.В.Абрамов // Фiзiолог. журн. - 1992. - Т.38, №3. - С.60-63. Колесник Ю. М. Эндокринная функция поджелудочной железы при экспериментальном сахарном диабете у крыс и ее особенности при адаптации к гипоксии / Ю. М. Колесник, А. В. Абрамов // Пробл. эндокринологии. - 1993. - Т. 39, № 5. - С. 37-39. Колесник Ю.М. Нейро-иммунно-эндокринные механизмы регуляции эндокринной функции панкреатических островков / Ю.М.Колесник, А.В.Абрамов, О.В.Ганчева [та ш.] // Загальна патолопя i кшычна патс^зюлопя. - 2010. - Т.5, №3. - С.16-20. Колесник Ю.М. Эндокринная функция поджелудочной железы при экспериментальном сахарном диабете у крыс и ее особенности при адаптации к гипоксии / Ю.М.Колесник, А.В.Абрамов // Пробл. эндокринол. - 1993. - Т.39, №5. - С.37-40. Колесник Ю.М. Гипоксические тренировки стимулируют новообразование В-клеток в поджелудочной железе и тормозят развитие сахарного диабета у крыс / Ю.М.Колесник, М.М.Середенко, А.В.Абрамов // Докл. Акад. Наук России. -1995. - Т.343, №1. - С.127-129.
Реферат
ВПЛИВ Г1ПОКСИЧНИХ ТРЕНУВАНЬ НА ФУНКЦ1Ю БЕТА-КЛ1ТИН ПАНКРЕАТИЧНИХ ОСТР1ВЦ1В 1ваненко Т.В.
Ключовi слова: пщшлункова залоза; Ысулш; глюкоза; кортикостерон; ппоксичнл тренування.
У лабораторних щур1в пщ впливом ппоксичних тренувань вивчен особливосл синтезу шсулшу та вщповщы змши в бета-кл1тинах. Ппоксичы тренування стимулюють синтез та секрецш шсулшу, цей ефект збер1гаеться через 10 д1б пюля зак1нчення тренувань. П1д впливом ппоксичних тренувань площа бета-кл1тин достов1рно зб1льшуеться.
Summery
EFFECT OF HYPOXIC TRAINING ON FUNCTIONING OF PANCREATIC ISLET BETA-CELLS Ivanenko T.V.
Key words: pancreas, insulin, glucose, corticosteron, hypoxic trainings.
The research was devoted to the study of the effect caused by hypoxic trainings on insulin synthesis and related changes in beta-cells of laboratory animals. Hypoxic trainings stimulate insulin synthesis and secretion and this effect lasts through 10 days after the end of trainings. Area of beta-cells significantly increases under the influence of hypoxic trainings.
5
6
7
8
9
