CC BY
43
УДК 615.252.349.7:616.349-008.64
ВЛИЯНИЕ РАЛЕЙКИНА НА ВЫЖИВАЕМОСТЬ ЖИВОТНЫХ И ЛИПИДНЫЙ ОБМЕН В УСЛОВИЯХ АЛЛОКСАНОВОГО ДИАБЕТА У КРЫС
В статье приведены результаты экспериментального изучения влияния рекомбинантного антагониста рецепторов ИЛ-1 ралейкина, разработанного в Санкт-Петербургском НИИ ОЧБП, на липидный обмен на модели аллоксанового СД у крыс. Определено, что на модели аллоксанового диабета у крыс ралейкин проявляет выраженные гиполипидемические свойства, по которым превосходит референс-препарат метформин. По выраженности гиполипидемического и гипохолестеринемического действия ралейкин не уступает своему аналогу - рекомбинантному антагонисту рецепторов ИЛ-1 анакинра.
Сочетание у ралейкина гипогликемических, антиоксидан-тных и гиполипидемических свойств является очень ценным для терапии СД 1 типа, так как позволяет воздействовать одновременно на несколько звеньев патогенеза заболевания и делает ралейкин перспективным препаратом для дальнейшего изучения с целью включения в комплексной терапии СД 1 типа.
Ключевые слова: аллоксановый диабет, гиполипидемичес-кое, гипохолестеринемическое действие, ралейкин.
И.П. БУХТИЯРОВА1 С.М. ДРОГОВОЗ2 Е.Г. ЩЕКИНА2 А.М. ИЩЕНКО3
1)'Донецкий национальный медицинский университет, Украина
Национальный фармацевтический университет, Украина
3)Государственный НИИ особо чистых биопрепаратов, г. Санкт-Петербург
e-mail: [email protected]
В структуре эндокринных заболеваний сахарный диабет (СД) занимает одно из первых мест [9]. По данным Международной федерации диабета в 2013 году количество больных СД в мире достигло 366 млн, а по прогнозам в 2030 году составит 552 млн [8]. Поэтому оптимизация терапии СД сегодня является одной из актуальных медицинских проблем.
Согласно современным представлениям о патогенезе СД, одну из ведущих ролей в гибели в-клеток играют провоспалительные цитокины, а именно интерлейкин-1 (ИЛ-1) [2, 18]. Так, ИЛ-1 подавляет продукцию инсулина в-клетками и стимулирует их апоптоз [5, 12]. За счет активизации ИЛ-1 в в-клетках возрастает содержание оксида азота, который индуцирует активность NO-синтетазы и в конечном итоге приводит в-клетки к гибели [12, 13]. Исследования доказали, что повышение содержания ИЛ-1 в сыворотке крови является характерным признаком у больных СД [7, 18].
Следует отметить также, что ИЛ-1 инициирует неспецифический иммунный ответ. В норме, при любом повреждающем воздействии происходит активация клеток, продуцирующих необходимые защитные факторы [20]. За счет активации последних, помимо прочего, в крови возрастает уровень липопротеидов очень низкой плотности (ЛПОНП) [15]. ЛПОНП превращаются в высокоатерогенные липопротеиды промежуточной плотности, а те, соответственно, превращаются в липопротеиды низкой плотности (ЛПНП). Любой фактор, способствующий усилению образования ЛПОНП, усиливает также синтез ЛПНП. Скорость синтеза ЛПОНП регулируется концентрацией инсулина в плазме крови и наличием субстратов - свободных жирных кислот и глюкозы [1, 6]. Таким образом, оценка липидного обмена является одной из важных характеристик состояния больных СД.
Также нельзя не учитывать значение холестерола (ХС), играющего важную роль в стабилизации плазматических мембран клеток [10]. Этот естественный метаболит доставляется к тканям организма белками-трансэкспортерами, т.е. липопротеидами [10, 11, 15]. Кроме ХС, в крови содержатся триглицериды (ТГ), которые являются компонентами эндогенных липидов [10].
Исходя из вышеприведенного, можно предположить, что антагонисты рецепторов ИЛ-1 способны защищать в-клетки от разрушения при СД [5, 14, 16, 17], а также могут способствовать нормализации содержания липопротеидов и ХС в крови.
Таким образом, разработка лекарственных средств на основе антагонистов ИЛ-1 является очень актуальным и перспективным направлением оптимизации терапии СД. Такие препараты будут тормозить активность ИЛ - 1 и нормализовать фнукциональное состояние в-клеток.
Целью данного исследования стало изучение влияния оригинального рекомбинантного антагониста рецепторов ИЛ-1 ралейкина, разработанного в Санкт-Петербургском НИИ ОЧБП, на липидный обмен на модели аллоксанового СД у крыс.
Материалы и методы. Абсолютную инсулиновую недостаточность прямого р - цито-токсического генеза вызывали с помощью одноразового подкожного введения аллоксана (5% раствор гидрата аллоксана в ацетатном буфере в дозе 20 мг на 100 г массы тела) белым беспородным крысам-самкам массой 160-220 г, которых предварительно сутки держали на голодной диете [3].
В качестве препаратов сравнения использовали синтетический гипогликемический препарат метформин, который входит в стандарты лечения СД обоих типов и обладает способностью тормозить образование продуктов неферментативного гликозилирования, и анакинра, рекомбинантный антагонист рецепторов ИЛ-1 с доказанной гипогликемической активностью, который является структурным аналогом исследуемого препарата [21].
Препараты вводили в лечебном режиме один раз в день в течение 10 суток, начиная с 4 суток после воспроизведения модельной патологии: ралейкин в дозе 7 мг/кг и анакинра в дозе 8 мг/кг подкожно [21], метформин в дозе 30 мг/кг внутрижелудочно [5, 19].
На 15 сутки животных выводили из эксперимента летальной дозой тиопенталового наркоза и собирали кровь для биохимических исследований. Фармакологическое действие исследуемых препаратов оценивали по следующим показателям: выживаемость животных, содержание ХС, ТГ, ЛПНП, ЛПОНП, липопротеидов высокой плотности (ЛПВП) в сыворотке крови. Содержание ХС, ТГ, ЛПНП, ЛПВП определяли с помощью тест-наборов «Lachema» (Чехия) на полуавтоматическом биохимическом анализаторе ФП-901 [4].
В случае учета результатов в виде средняя ± стандартная ошибка, статистическую достоверность внутригрупповых различий оценивали по критерию Вилкоксона, межгрупповых - по t критерию Стьюдента с поправкой Бонферони.
Результаты и их обсуждение. Результаты исследований механизмов диабетогенного действия аллоксана в экспериментах in vitro и in vivo позволяют рассматривать модель алокса-нового диабета как приближенную к СД 1 типа у человека [19]. Несмотря на отсутствие аутоиммунной составляющей в механизмах аллоксанового диабета, токсическое действие аллоксаном модулирует события, подобные аутоиммунному повреждению в-клеток поджелудочной железы в условиях СД 1 типа, свободнорадикальные повреждения, модификацию белков и нуклеиновых кислот, индукцию апоптоза [3, 19]. Все вышесказанное дает основания экстраполировать данные, полученные в эксперименте на животных на модели аллоксанового диабета, на клинику и терапию СД 1 типа.
Аллоксан представляет собой нестабильный пиримидин (2,4,5,6 - тетраоксогексагидро-пиримидин), обладающий выраженным диабетогенным действием. После введения в организм аллоксан связывается с мембранами панкреатических в-клеток, что приводит к быстрому снижению секреции инсулина. Примерно через два часа после инъекции аллоксана гипергликемия сменяется выраженной гипогликемией и значительным высвобождением инсулина за счет гибели в-клеток. Через одни-двое суток развивается стойкая гипергликемия. Токсический эффект аллоксана проявляется в течение первых минут после введения, выраженная инсулиновая недостаточность - через несколько суток. Известно, что развитие аллоксанового диабета у животных происходит при участии активных форм кислорода и сопровождается апоптозом [3].
Таблица 1
Влияние ралейкина на динамику выживаемости животных на модели аллоксанового диабета у крыс (n=8)
Г руппы животных Выживаемость (в %) через
3 часа 3 суток 14 суток
Интактный контроль 100 100 100
Контрольная патология 100 100 62,5*
Ралейкин, 7 мг/кг 100 100 75
Метформин, 30 мг/кг 100 100 75
Анакинра, 8 мг/кг 100 100 62,5*
Примечание: статистически значимые различия (р<0,05): * - к группе интактного контроля;
** - к группе контрольной патологии.
Как свидетельствуют данные табл. 1, развитие аллоксанового диабета привело к гибели экспериментальных животных. Через 3 часа и 3 суток после введения диабетогенного вещества экспериментальные животные во всех группах были живы.
На 14 сутки эксперимента в группе контрольной патологии погибло 3 животных из 8 (выживаемость составила 62,5%). В группах животных, которым вводили ралейкин и метформин, выжило 6 крыс из 8 (выживаемость составила 75%). В группе животных, которые получа-
ли анакинра, выживаемость не отличалась от выживаемости в группе контрольной патологии (62,5%).
На фоне развития диабета у крыс группы контрольной патологии наблюдались существенные нарушения липидного обмена, а именно, содержание ХС в сыворотке крови достоверно увеличилось в 1,4 раза, ТГ - в 2,7 раза, ЛПНП - в 1,6 раза, ЛПОНП - в 1,8 раза, уровень ЛПВП снизился в 1,5 раза по сравнению с соответствующими показателями у животных группы интак-тного контроля (табл. 2).
Под влиянием ралейкина уровень ХС в сыворотке крови экспериментальных животных достоверно снизился в 1,3 раза, содержание ТГ снизилось в 2 раза, содержание ЛПНП - в 1,5 раза, содержание ЛПОНП - в 1,2 раза по сравнению с аналогичными показателями в группе контрольной патологии. На фоне ралейкина уровень ЛПВП достоверно увеличился в 1,5 раза по сравнению с показателем у крыс группы контрольной патологии. Вышеупомянутые показатели липидного обмена в группе животных, получавших ралейкин, достоверно не отличались от соответствующих показателей у крыс группы интактного контроля, кроме содержания ТГ и ЛПОНП.
Под действием анакинра уровень ХС в сыворотке крови экспериментальных животных достоверно снизился в 1,4 раза, содержание ТГ - в 1,9 раза, содержание ЛПНП - в 1,5 раза, содержание ЛПОНП - в 1,5 раза по сравнению с аналогичными показателями в группе контрольной патологии. На фоне анакинра уровень ЛПВП в сыворотке крови экспериментальных животных достоверно увеличился в 1,4 раза по сравнению с показателем группы контрольной патологии. Вышеупомянутые показатели липидного обмена в группе животных, получавших анакинра, достоверно не отличались от соответствующих показателей у крыс группы интактного контроля, кроме содержания ТГ. Достоверных различий в выраженности гиполипидемической и ги-похолестеринемической действия ралейкина и анакинра не наблюдалось.
Полученные данные совпадают с результатами предыдущих исследований гиполипи-демических свойств ралейкина в условиях алиментарной гиперлипидемии у крыс [5].
Таблица 2
Влияние ралейкина на показатели липидного обмена на модели аллоксанового диабета у крыс, 15 сутки исследования
Группы животных ХС, мг/дл ЛПВП, мг/дл ЛПНП, мг/дл ЛПОНП, мг/дл ТГ, мг/дл
Интактный контроль (п =8) 45,4±3,7 13,2±0,4 35,0±3,1 6,6±0,3 36,9±2,0
Контрольная патология (п =5) 64,3±4,0* 8,6±0,4* 61,8±3,1* 10,6±0,6* 98,2±5,1*
Ралейкин, 7 мг/кг (п =6) 48,9±3,1**# 12,5±0,5**# 40,8±2,1**# 8,0±0,3*/** 49,8±3,0*/**#
Метформин, 30 мг/кг (п = 6) 58,5±3,0* 10,5±0,5*/** 51,0±3,7** 9,1±0,4* 61,3±3,9*/**
Анакинра, 8 мг/кг (п =5) 46,4±3,4**# 12,0±0,5**# 40,8±2,1**# 7,1±0,3**# 50,6±3,1*/**
Примечание: статистически значимые различия (р<0,05):
* - к группе интактного контроля;
** - к группе контрольной патологии; # - к группе метформина.
На фоне метформина содержание ТГ в сыворотке крови крыс достоверно снизилось в 1,6 раза, содержание ЛПОНП - в 1,2 раза по сравнению с аналогичными показателями в группе контрольной патологи. Уровень ЛПВП достоверно увеличился в 1,2 раза по сравнению с показателем у крыс группы контрольной патологии. Полученные результаты совпадают с данными литературы о наличии у метформина способности нормализовать уровень ТГ и ЛПВП в сыворотке крови [19]. На содержание ХС и ЛПНП метформин не выявил достоверной действия. По положительному влиянию на большую часть исследуемых показателей метформин уступал анакинра и ралейкину.
То есть, в условиях аллоксанового диабета у крыс ралейкин обнаружил мощное гиполи-пидемическое и гипохолестеринемическое действие, по выраженности которого не уступал анакинра и превосходил метформин. На основании полученных результатов можно предположить, что блокада рецепторов ИЛ-1 на фоне СД 1 типа позволяет не только нормализовать глю-козный обмен, проявить протекторное действие, увеличить выживаемость в-клеток, уменьшить проявления оксидативного стресса, но и поможет снизить выраженность нарушений липидного обмена при СД.
Выводы. Таким образом, на модели аллоксанового диабета у крыс рекомбинантный антагонист рецепторов ИЛ-1 ралейкин, полученный в Санкт-Петербургском НИИ ОЧБП, проявляет выраженное гиполипидемическое и гипохолестеринемическое действие, по выраженности которого превосходит референт - препарат метформин.
По выраженности гиполипидемического и гипохолестеринемического действия ралей-кин не уступает своему аналогу - рекомбинантному антагонисту рецепторов ИЛ-1 анакинра.
Сочетание у ралейкина гипогликемических, антиоксидантных и гиполипидемических свойств является очень ценным для терапии СД і типа, поскольку позволяет воздействовать одновременно на несколько звеньев патогенеза заболевания и делает ралейкин перспективным препаратом для дальнейшего изучения с целью включения в комплексною терапию СД.
Литература
1. Бабак OÆ Лечение печени при метаболическом синдроме: поражение органа или организма / loo избранных лекций по эндокринологии [под ред. Ю.И. Караченцева, А.В. Казакова, Н.А Кравчун, И.М. Ильиной]. - Х.: %в. «С.А.М.», 2009. - С. 22-28.
2. Бережная Н.М. Цитокиновая регуляция при патологии: стремительное развитие и неизбежные вопросы / Н.М. Бережная / / Цитокины и воспаление. - 2007. - T. 6, № 2. - С. 26-34.
3. Доклінічні дослідження лікарських засобів : метод. рек. / за ред. член-кор. АМН України OÆ. Стефанова. - К.: Авіценна, 200l. - 528 с.
4. Камышников В.С. Справочник по клиническо-биохимической лабораторной диагностике: в 2 т. / В.С. Камышников. - Минск: «Беларусь», 2002. - T.l. - 495 с. - T.2. - 4бз с.
5. Експериментальне вивчення антиоксидантної та гіполіпідемічної дії рекомбінантного антагоніста рецепторів інтерлейкіну-l / К.Г. Щокіна, С.Ю. Штриголь, Ю.В. Столєтов, O.M. Іщенко / / Вісник фармації. - 2010.
- № з (6з). - С. 79-82.
6. Журавльова Л.В. Жирова дистрофія печінки у хворих на цукровий діабет 2-го типу: шляхи оптимізації лікування / Л.В. Журавльова, OÆ. Лавриненко; В.М. Хворостінка // Ліки України. - 2010. -№ 7 (і4з). - С. 58-62.
7. Интерлейкины и хемокины при остром ишемическом инсульте, отягощенном и не отягощенном диабетом / А. С. Бояджян, Э. А. Аракелова, В. А. Айвазян и др. // Цитокины и воспаление. - 2008.
- № l. - С. 4l-44.
8. Информационный бюллетень ВOЗ. - 2013. - № зі2. режим перегляду -
http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs3l2/ru
9. Інформаційне повідомлення MO3 України. Режим перегляду -http://moz.gov.ua/ua/portal/dn_20l307l8_l.html
10. Кольман Я. Наглядная биохимия / Я. Кольман, К.-Г. Рем. - Пер. с нем. - 3-е изд. - М.: Изд-во «МИР», «БИНOM. Лаборатория знаний», - 2009. - 469 с.
11. Коноваленко OÆ. Ефективність впливу на ліпідний обмін постійної підшкірної інфузії інсуліну та безперервного моніторингу глікемії при лікуванні хворих на цукровий діабет і та 2 типу / OÆ. Коноваленко, В.Й. Кресюн // Журн. АМН України, - 2010, - № 2. T. і6, — С. зіз-322.
12. Прозапальні цитокіни при цукровому діабеті і-го типу / В.А. Скибчик, Я.Г. Гутор, M.O. Вой-нович та ін. // Експериментальна та клінічна фізіологія та біохімія. - 20l2. - № l. - С. 57-60.
13. Роль цитокинов в патогенезе аутоиммунного диабета, вопросы иммуноинтервенции / Кравец Е.Б., Саприна TÆ., Лазаренко Ф.Э. и др. // Бюллетень сибирской медицины, - 2010. - № і. - С. 76-83.
14. Савон И.Л. Роль про- и противовоспалительных цитокинов у больных с осложненным синдромом диабетической стопы / И.Л. Савон / / Сучаст медичт технології, - 2010. - № з. - С. 7з-80.
15. Согуйко Ю.Р. Oцiнка параметрів глюко- та ліпотоксичності в сироватці крові щурів зі стреп-тозотоциновим цукровим діабетом на ранніх етапах перебігу / Ю.Р. Согуйко // Експериментальна та клінічна фізіологія і біохімія, - 20l0. - № l. - С. 4l-46.
16. Супрун Е.В. Експериментальне вивчення антигіпоксичної активності антагоніста рецепторів інтерлейкіну-і / Е.В. Супрун, В.П. Вереітинова, O.C Супрун / / Tеоретична і експериментальна медицина. -2009. - № 4. - с. 57-61.
17. Супрун Э.В. Коррекция антагонистом рецепторов интерлейкина-і показателей энергетического метаболизма в головном мозге крыс с экспериментальным ишемическим инсультом / Э.В. Супрун /^еоритическая и экспериментальная медицина - 2010 - №l. - С. 64-68.
18. ^хо^ва T. М. Порівняльна оцінка вмісту цитокінів у хворих на повільнопрогресуючий автоімунний діабет дорослих / T. М. ^хо^ва / / Проблеми ендокринної патології - 2013 - № і. - С. 27-34.
19. Шумейко O. Г. Експериментальне обґрунтування застосування екстракту з мідії чорноморської (Mytilus galloprovincialis Lam.) у комплексній терапії цукрового діабету : Дис.канд. мед. наук :
14.01.14 - ендокринологія, Х., 2009. - і5з с.
20. Autoantibodies against oxidatively modified low-density lipoproteins in NIDDM / G. Bellomo, E. Maggi, M. Poli et al. / / Diabetes. - 1995. - Vol. 44, № і. - P. 60-66.
21. Interleukin-l receptor antagonist prevents low dose streptozotocin induced diabetes in rats / J.O. Sandgerg, A. Andersson, D.L. Eizirik et al. // Biochem Biophys Res Commun. - 1994. - Vol. 202 (l). -P. 543-548.
EFFECT OF RALEUKIN ON SURVIVAL OF ANIMALS AND LIPID METABOLISM IN THE ALLOXANE DIABETES IN RATS
I.P. BUHTIYAROVA1 S.M. DROGOVOZ2 K.G. SHCHOKINA2 AM. ISCHENKO3
1)Donetsk National Medicinal University, Ukraine
2)National Pharmaceutical University, Ukraine
3)Research Institute of Pure Biochemical, St. Petersburg
The paper presents the results of an experimental study of the influence of recombinant receptor antagonist IL-1 raleukin developed in the St. Petersburg Institute of VCHBP, on lipid metabolism in the model alloxane diabetes in rats. Defined that in model of alloxane diabetes in rats raleukin exhibits potent hypolipidemic properties which exceed the reference metformin. In the expression of lipidlowering and hypocholesterolemic action raleukin not inferior to its counterpart - a recombinant receptor antagonist IL-1 anakinra.
The combination hypoglycemic, lipid-lowering and antioxidant properties in raleukin is very valuable for the treatment of type 1 diabetes, as it allows to act simultaneously on several of the pathogenesis of the disease and does raleukin promising drug for further study in order to include the treatment of type 1 diabetes.
e-mail: [email protected]
Key words: alloxane diabetes, lipid-lowering, cholesterollowering effect, raleukin.
