CC BY
66
166
2014. Вып. 1
ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
УДК 616.43:612.821.3:612.33:577.161.3.164.186 Е.А. Скворцова, И.В. Вольхина, Е.Г. Бутолин
ВЛИЯНИЕ ЛИПОЕВОЙ КИСЛОТЫ И ТОКОФЕРОЛА НА ПОКАЗАТЕЛИ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА В ТКАНЯХ ТОНКОГО КИШЕЧНИКА КРЫС С АЛЛОКСАНОВЫМ ДИАБЕТОМ
Целью работы явилось сравнительное исследование влияния липоевой кислоты и токоферола на показатели окислительного стресса в тканях тонкого кишечника крыс с аллоксановым диабетом. Эксперимент проведен на 160 крысах-самцах с массой тела 180-240 г., которые были разделены на четыре группы: первая - контрольная, у животных второй, третьей и четвертой групп вызывали инсулинзависимый сахарный диабет однократным подкожным введением аллоксана тетрагидрата. С 4-го по 40-й день эксперимента крысам третьей группы вводили липоевую кислоту, животные четвертой группы получали токоферол. В гомогенатах тонкого кишечника на 5, 10, 20, 30, 40-й дни опыта определяли содержание ТБК-активных продуктов и активность каталазы. Обнаружено, что изменения активности каталазы и содержания ТБК-активных продуктов в стенке тонкого кишечника у крыс с аллоксановым диабетом свидетельствуют о восстановлении активности ферментного звена анти-оксидантной системы и уменьшении процессов ПОЛ на фоне введения липоевой кислоты и токоферола в условиях хронической гипергликемии. Показано, что введение токоферола крысам с аллоксановым диабетом сопровождалось уменьшением показателей окислительного стресса в стенке тонкого кишечника в большей степени, чем при введении липоевой кислоты.
Ключевые слова: аллоксановый диабет, окислительный стресс, ТБК-активные продукты, каталаза, липоевая кислота, токоферол.
Сахарный диабет, согласно современным представлениям, сопровождается хроническим ги-пергликемическим и окислительным (метаболическим) стрессом, вызывающим нарушения механизмов саморегуляции организма и формирующим устойчивые сдвиги метаболизма, в основе развития которых лежит, в частности, активация процессов образования свободных радикалов и перекисного окисления липидов (ПОЛ) [1; 2-5].
Диабетическая нейропатия (ДН) - одно из наиболее часто встречающихся поздних осложнений сахарного диабета [1; 4-7]. Диабетическая автономная нейропатия (ДАН) желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) встречается у 30-75 % больных диабетом и проявляется множественными дисфункциями на всех уровнях, что в первую очередь связано с поражением блуждающего нерва [6].
Терапия диабетической гастроэнтеропатии в настоящее время направлена исключительно на уменьшение диспепсии и нарушений моторных функций ЖКТ и носит симптоматический характер. Для коррекции последствий оксидативного стресса при диабете, в том числе для эффективной борьбы с патологией желудочно-кишечного тракта как проявления ДАН, оправдано использование анти-оксидантов в качестве обязательного компонента комплексной патогенетической терапии диабетической нейропатии [3; 8].
Липоевая кислота - универсальный антиоксидант, функционирует как кофактор в мультифер-ментных комплексах, катализирующих окислительное декарбоксилирование а-кетокислот, принимает участие в регенерации других антиоксидантов [2; 9].
Витамин Е является «первой линией обороны» клеточных и субклеточных мембранных фосфо-липидов от атаки свободными радикалами. Токоферол ингибирует перекисное окисление липидов и удаляет свободные радикалы, включая синглетный кислород [4; 10].
Целью настоящего исследования явилось сравнительное изучение влияния липоевой кислоты и токоферола на показатели окислительного стресса в тканях тонкого кишечника крыс с аллоксановым диабетом.
Материалы и методы исследований
Эксперименты проводились на 160 белых беспородных крысах-самцах массой 180-240 г в осенне-зимний период. В постановке опытов руководствовались правилами проведения работ на экспериментальных животных (приложение к приказу Министерства здравоохранения № 267 от 19.06.2003 г.).
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
2014. Вып. 1
Животные были разделены на четыре группы: первая - интактные крысы, у животных второй, третьей и четвертой групп вызывали инсулинзависимый сахарный диабет (СД) однократным подкожным введением аллоксана тетрагидрата (Fluka Chemica, Швеция) в дозе 170 мг/кг массы тела животного [11]. После индукции диабета, начиная с 4-го по 40-й дни эксперимента, крысы третьей группы (СД+ЛК) ежедневно получали липоевую кислоту в дозе 5 мг/100 г массы внутримышечно [2], крысы четвертой группы (СД+Е) ежедневно получали токоферол в дозе 2 мг/100 г массы per os [10]. В динамике развития сахарного диабета в гомогенатах стенки тонкого кишечника определяли содержание ТБК-активных продуктов (ТБКАП) набором реактивов «ТБК-Агат» (Россия), активность ката-лазы (КА) оценивали по методу М.А. Королюк [12]. В плазме крови исследовали содержание глюкозы глюкозооксидазным методом (Human, Германия).
Статистическую обработку проводили с помощью пакета Statistika 6.0 фирмы StatSoft. Оценку значимости полученных данных (р) в сравниваемых выборках осуществляли с использованием непараметрического критерия Манна-Уитни.
Результаты и их обсуждение
У контрольных животных содержание глюкозы в плазме крови составило 6,7±0,28 ммоль/л (табл.). Уровень КА и количество ТБКАП в стенке тонкого кишечника равнялись 34,7±0,4 ммоль/мин/мг сухой ткани и 3,01±0,5 ммоль/мг сухой ткани соответственно.
Показатели гликемии, каталазной активности (КА), ТБК-активных продуктов (ТБКАП) в стенке тонкого кишечника у крыс с аллоксановым диабетом после коррекции
липоевой кислотой и токоферолом
Показатель, Дни эксперимента
серия эксперимента контроль 5 10 20 30 40
n=10 n=10 n=10 n=10 n=10 n=10
Глюкоза, СД 6,7±0,28 13,7±7,07* 14,4±3,4* 8,05±2,4 19,4±11,2* 11,9±3,4*
ммоль/л СД+ЛК 8,02+0,59 19,16+3,78** 7,65+0,27 9,58+0,4* 9,6+0,7*
СД+Е 10,42±2,09* 7,52±2,1 12,75±0,9* 12,75±4,1* 7,76±1,1
КА, СД 34,7±0,4 20±0,45* 17,3±0,21* 2,6±0,5** 17,6±0,3* 27,8±0,46
ммоль/ СД+ЛК 39,8±8,1 78,4±2,1* 29±3,1 39±2,05 40±2,6
мин/мг СД+Е 38±5,1 57±2,5* 53±2,78* 58±3,01* 28±2,9
ТБКАП, СД 3,01±0,5 5,1±0,2* 5,12±0,21* 5,8±0,2* 3,2±0,4 4,2±0,6
ммоль/мг СД+ЛК 4,08±0,4 5,19±0,22* 1,89±0,3* 5,22±0,25* 6,48±0,6**
СД+Е 3,57±0,5 3,93±0,4* 4,05±1,5* 3,81±0,2 3,03±0,2
Примечания: - различие с контролем статистически значимо (р<0,05), - различие с контролем статистически значимо (р<0,01).
Во всех экспериментальных сериях у крыс наблюдалась устойчивая гипергликемия на протяжении всего периода наблюдения.
У животных 2-й серии (с аллоксановым СД) уровень КА в стенке кишечника снижался во все сроки, наиболее значительно на 20 день (92 %, р<0,01), количество ТБКАП было выше контрольного с 5-го по 30-й день эксперимента на 70 % и 93 % (р<0,05) соответственно; к концу опыта наблюдалось снижение показателей к контрольному уровню (рис. 1, 2). Таким образом, в условиях экспериментального сахарного диабета в стенке тонкого кишечника крыс нарушалось прооксидантно-антиоксидантное равновесие в сторону увеличения ПОЛ. Наиболее значительные статистически значимые уменьшения КА и увеличения содержания ТБКАП наблюдались на 20-й день эксперимента.
У животных 3-й серии (получавших липоевую кислоту на фоне СД) КА была выше на 130 % (р<0,05) на 10-й день опыта, затем снижалась на 20 день на 14,7 %, на 30-й и 40-й день эксперимента наблюдалось восстановление активности каталазы. Уровень ТБКАП значительно повышался на 10, 30, 40 дни эксперимента соответственно на 73 % (р<0,05), 74 % (р<0,05), 116 % (р<0,01), в тоже время на 20-й день был ниже контрольного уровня на 37 %(р<0,05).
168
Е.А. Скворцова, И.В. Вольхина, Е.Г. Бутолин
2014. Вып. 1
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
О
200
—♦— КА СД
КА СД+ЛК --КА СД+Е
£ -200
Дни эксперимента
Рис. 1. Изменения показателей КА в стенке тонкого кишечника крыс с аллоксановым диабетом после
коррекции липоевой кислотой и токоферолом
Рис. 2. Изменения показателей ТБКАП в стенке тонкого кишечника крыс с аллоксановым диабетом
после коррекции липоевой кислотой и токоферолом
При введении липоевой кислоты крысам с аллоксановым диабетом отмечалась положительная корреляционная связь между уровнем гипергликемии и КА в стенке тонкого кишечника (г=0,9; р=0,001). Статистически значимые увеличения содержания ТБКАП в стенке тонкого кишечника крыс с аллоксановым диабетом 3-й серии могут быть обусловлены тем, что инсулинпотенцирущее действие липоевой кислоты способствует поддержанию редокс-механизмов трансдукции инсулинового сигнала с сопутствующим увеличением продукции Н2О2, способной индуцировать ПОЛ [2].
При введении токоферола крысам с аллоксановым диабетом (4-я серия) КА была выше контрольного на 67 % (р<0,05), 55 % (р<0,05), 70 % (р<0,05) на 10, 20, 30-й день опыта соответственно, а к концу эксперимента незначительно снижалась. Содержание ТБКАП было выше контрольных значений на 35 % (р<0,05), 32 % (р<0,05) на 10-й, 20-й день эксперимента, приближаясь к контрольным значениям к концу опыта. При введении токоферола животным с экспериментальным сахарным диабетом в стенке тонкого кишечника отмечалась положительная корреляционная связь между уровнем КА и содержанием ТБКАП (г=0,91; р=0,03).
1. В ходе эксперимента выявлены разнонаправленные сдвиги показателей прооксидантной и антиоксидантной систем в стенке тонкого кишечника крыс с аллоксановым диабетом.
2. Динамика изменений активности каталазы и содержания ТБК-активных продуктов в стенке тонкого кишечника у крыс с аллоксановым диабетом свидетельствует о восстановлении активности ферментного звена антиоксидантной системы и уменьшении процессов ПОЛ при введении липоевой кислоты и токоферола в условиях хронической гипергликемии.
3. Введение токоферола экспериментальным животным сопровождалось уменьшением показателей окислительного стресса в стенке тонкого кишечника в большей степени, чем при введении ли-поевой кислоты.
Дни эксперимента
Выводы
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
2014. Вып. 1
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Балаболкин М.И. Диабетология. М.: Медицина, 2000. 672 с.
2. Волчегорский И.А., Рассохина Л.М., Мирошниченко И.Ю. Инсулинпотенцирующее действие антиоксидантов при экспериментальном сахарном диабете // Проблемы эндокринологии. 2010. № 2. С. 27-35.
3. Гузенко В.Е., Макарова Л.М., Погорелый В.Е. Окислительный стресс при сахарном диабете и его фармакологическая коррекция // Рос. педиатрический журн. 2010. № 5. С. 42-50.
4. Дедов И.И., Балаболкин М.И., Мамаева Г.Г. Перекисное окисление липидов и его значение в патогенезе сахарного диабета и его осложнений: пособие для врачей. М., 2004. 88 с.
5. Baynes J., Thorpe S. Role of oxidative stress in diabetes complications: A new perspective on an old paradigm // Diabetes. 1999. Vol. 48 (1). P. 1-9.
6. Котов С.В., Калинин А.П., Рудакова И.Г. Диабетическая нейропатия. М.: Медицинское информационное агентство, 2011. 440 с.
7. Чернышова Т.Е., Гурьева И.В., Алтунбаев Р.А. Диабетическая нейропатия (патогенез, диагностика, лечение). М.: ИД МЕДПРАКТИКА-М, 2005. 108 с.
8. Bonnetfont-Rousselot D. The role of antioxidant micronutrients in the prevention of diabetic complications // Treatments in endocrinology. 2004. Vol. 3 (1). P. 41-52.
9. Dinger Y., Telci A., Kayali R. et al. Effect of alfa-lipoic acid on lipid peroxidaition and anti-oxidant enzyme activities in diabetic rats // Clinical and Experimental pharmacology and Physiology. 2002. Vol. 29 (4). P. 281-284.
10. Логинов П.В. Влияние витамина E (а-токоферола) на гипоталамо-гипофизарно-гонадную систему самцов белых крыс при окислительном стрессе, индуцированном природными токсикантами: автореф. дис. ... канд. биол. наук. Астрахань, 2004. 24 с.
11. Селятицкая В.Г., Пальчикова Н.А., Кузнецова Н.В. и др. Активность адренокортикальной системы у крыс с высокой и низкой устойчивостью к диабетогенному действию аллоксана // Фундаментальные исследования. 2011. № 3. С.142-147.
12. Королюк М.А., Иванова Л.И., Майорова И.Т., Токарев В.В. Метод определения активности каталазы // Лабораторное дело. 1988. № 1. С. 16-19.
Поступила в редакцию 12.12.13
E.A. Skvorcova, I. V. Volchina, E. G. Butolin
EFFECT OF THE INTRODUCTION OF LIPOIC ACID AND TOCOPHEROL ON INDICATORS OXIDATIVE STRESS IN TISSUES OF SMALL INTESTINES OF RATS WITH ALLOXAN DIABETES
The aim of the study was to compare the influence of lipoic acid and tocopherol on oxidative stress level in tissues of small intestines of rats with alloxan diabetes. Experiment is made on 160 rats with the body weight of 180-240 g which were divided into four groups: the first group was the control one. The alloxan diabetes by introduction of alloxan tetrahydrate was caused for the rats of the second, the third and the fourth groups. From 4 to 40 days of experiment the rats of the third group received lipoic acid, animals of the fourth group received a tocopherol. In tissues of a small intestine for 5, 10, 20, 30, 40 days of the experiment the content of thiobarbituric acid-reactive substances and activity of a cata-lase were defined. It was revealed that the changes of activity of catalase and thiobarbituric acid-reactive substances levels in the wall of small intestines in rats with alloxan diabetes testify of the recovery of activity of a fermental link of the antioxidant system and reduction of Lipid peroxidation (LPO) against introduction of lipoic acid and tocopherol in the conditions of a chronic hyperglycemia. It is shown that oxidative stress level in a wall of small intestines reduced by tocopherol introduction to rats with alloxan diabetes more than by introduction of lipoic acid.
Keywords: alloxan diabetes, oxidative stress, thiobarbituric acid-reactive substances, catalase, lipoic acid, tocopherol.
Скворцова Елена Аркадьевна, аспирант кафедры биохимии E-mail: [email protected]
Вольхина Ирина Витальевна, кандидат биологических наук, доцент, доцент кафедры биохимии E-mail: [email protected]
Бутолин Евгений Германович, доктор медицинских наук, профессор, зав. кафедрой биохимии E-mail: [email protected]
ГБОУ ВПО «Ижевская государственная медицинская академия» МЗ РФ
426034, Россия, г. Ижевск, ул. Коммунаров, 281
Skvorcova E.A., postgraduate student of the Department of biochemistry E-mail: [email protected]
Volchina I.V., Candidate of Biology, Associate Professor of biochemistry E-mail: [email protected]
Butolin E.G., Doctor of medical science, Professor, Head of the department of biochemistry E-mail: [email protected]
Izhevsk State Medical Academy Kommunarov st., 281, Izhevsk, Russia, 426036
