CC BY
103
экспериментальные исследования в Биологии и медицине
УДК 616.379-008.64-03(571.54)
т.п. Бардымова, Л.И. Колесникова, с.в. Гнусина, И.А. даренская
днтиоксидднтндя защита у Больных сахарным диабетом
1 Учреждение Российской академии медицинских наук Научный центр проблем здоровья семьи
и репродукции человека Сибирского отделения РАМН (Иркутск) 2 ГБОУ ДПО «Иркутская государственная медицинская академия последипломного образования»
(Иркутск)
Обследовано 98 пациентов с сахарным диабетом. Установлены закономерности процессов перекисного окисления липидов у больных сахарным, диабетом. 1-го типа в зависимости, от. возраста. Определены особенности, антиоксидантной защиты, у больных сахарным, диабетом. 1-го типа в зависимости от возраста. Полученные данные свидетельствуют, о необходимости дифференцированного подхода к назначению антиоксидантной терапии.
Ключевые слова: перекисное окисление липидов, антиоксидантная защита, больные сахарным диабетом 1-го типа
ANTIOXIDANT PROTECTION IN PATIENTS WITH DIABETES MELLITUS
T.P. Bardymova, L.I. Kolesnikova, S.V. Gnusina, M.A. Darenskaya
1 Scientific Center of Family Health Problems and Human Reproduction SB RAMS, Irkutsk
2 Irkutsk State Medical Academy of Postgraduate Education, Irkutsk
98 patients with diabetes mellitus were examined. The processes of lipid, peroxidation in patients with diabetes mellitus are studied, depending on age. The regularities of antioxidant protection in patients with diabetes mellitus are defined, depending on age. Our data testifies to necessity of the differentiated, approach for antioxidant therapy appointment.
Key words: lipid peroxidation, antioxidant protection, patients with diabetes mellitus type 1
По заключению экспертов Организации Объединенных Наций, сахарный диабет (СД) занимает четвертое место среди всех заболеваний и является важнейшей не только медицинской, но и социальной проблемой. Рост заболеваемости СД происходит независимо от успехов, достигнутых в изучении разных аспектов развития заболевания, разработки новых методов диагностики и лечения [1]. Накопленные клинические и экспериментальные данные о механизмах развития заболевания и его осложнений свидетельствуют о важной роли гипергликемии, способствующей аутоокислению глюкозы с генерацией активных форм кислорода и развитием оксидативного стресса [7]. В последнее время важная роль в механизмах развития СД и его осложнений отводится активации процессов перекисного окисления липидов и состоянию анти-оксидантной системы [4, 5, 6]. В этой связи представляет как научный, так и практический интерес установление закономерностей свободнорадикальных процессов и особенностей функционирования различных компонентов антиоксидантной защиты у больных СД 1-го типа в разные возрастные периоды.
Цель работы: оценить состояние процессов перекисного окисления липидов и антиоксидант-
ной системы у больных сахарным диабетом 1-го типа в зависимости от возраста.
материалы и методы
В работе представлены результаты обследования 98 больных СД 1-го типа. В первую группу вошли 12 детей с СД 1-го типа, средний возраст — 9,1 ± 0,6 лет, длительность диабета — 2,6 ± 0,4 года. Вторая группа состояла из 27 подростков, средний возраст — 15,5 ± 0,3 лет, длительность диабета — 4,9 ± 0,6 года. В третью группу вошли 59 взрослых, больных СД 1-го типа, средний возраст — 29,4 ± 1,2 лет, длительность диабета — 7,4 ± 0,7 лет. Для проведения сравнительного анализа сформированы контрольные группы детей, подростков и взрослых старше 18 лет из практически здоровых лиц. В детскую контрольную группу вошли 13 детей, средний возраст — 9,6 ± 0,4 лет. Контрольная группа подростков состояла из 20 человек, средний возраст — 14,5 ± 0,4 лет. Контрольная группа взрослых образована из 36 человек, средний возраст — 27,0 ± 1,3 лет. Все больные СД 1-го типа получали заместительную инсулинотерапию по интенсифицированной схеме.
В качестве материала для определения показателей перекисного окисления липидов (ПОЛ) и антиоксидантной системы (АОС) использовалась сыворотка крови и гемолизат, приготовленный из эритроцитов. Субстраты с сопряженными двойными связями (Дв. св.), диеновые конъюгаты (ДК), кетодиены и сопряженные триены (КД и СТ) определяли с помощью метода, основанного на интенсивном поглощении конъюгированных диеновых структур гидроперекисей липидов в области 220 (Дв. св.), 232 (ДК) и 278 (КД и СТ) нм. Определение конечного продукта — малонового диальдегида (МДА) осуществляли с помощью метода, основанного на том, что при нагревании в кислой среде часть продуктов ПОЛ, относящихся к классу эндоперекисей, разлагается с образованием малонового диальдегида, связывание молекулы которого с двумя молекулами ТБК приводит к формированию окрашенного комплекса. В каждой пробе регистрировали интенсивность флуоресценции при 1 , = 515 нм и 1 = 554 нм. Определение
1 возб. исп. 1 ^
активности супероксиддисмутазы (СОД) проводили на спектрофлюорофотометре при 1 = 320 нм. Для оценки общей антиокислительной активности (АОА) использовали модельную систему, позволяющую оценить способность сыворотки крови тормозить накопление ТБК-активных продуктов в суспензии. АОА выражали в усл. ед. Определение а-токоферола осуществлялось одновременно с ретинолом флуорометрическим методом. Определение восстановленного глутатиона (GSH) и окисленного глутатиона (GSSG) производили флу-орометрическим методом. Измерения проводились при 1ех = 350 нм и 1ет = 420 нм. Определение общих липидов (ОЛ) проводили методом спектро-фотометрии.
Статистическая обработка материала предусматривала систематизацию полученных данных контрольных групп и групп больных СД 1-го типа с использованием современных пакетов прикладных программ по статистике.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
При сравнении свободнорадикальных процессов между группами больных СД 1-го типа и контрольными группами выявлена достоверная разница в накоплении продуктов липопероксидации.
В группе детей, больных СД 1-го типа, установлена активация процессов ПОЛ с существенным повышением МДА на 40 % по сравнению с показателем контрольной группы (р < 0,01). Интенсификация ПОЛ у детей с СД 1-го типа отмечалась на фоне достоверного повышения уровня ОЛ на 42 % относительно контрольной группы (р < 0,05) (табл. 1).
Как известно, свободнорадикальные процессы способствуют формированию сосудистых осложнений сахарного диабета, а повышение общих липидов у детей может способствовать усилению липопероксидации с повреждением мембран клеток.
Состояние антиоксидантной защиты у детей характеризовалось значительным снижением
на 30 % содержания а-токоферола относительно контрольной группы, что может способствовать снижению устойчивости клеток к оксидатив-ному стрессу (р < 0,01). Наряду с дефицитом а-токоферола, у детей с СД 1-го типа существенно повышалась (на 40 %) общая АОА относительно контрольной группы (р < 0,05) (табл. 1). Повышение АОА у детей с СД 1-го типа можно рассматривать как компенсаторную реакцию в ответ на усиливающуюся генерацию наиболее токсичных продуктов ПОЛ.
Таблица 1
Сравнительная характеристика показателей ПОЛ и АОС у детей, больных СД 1-го типа, и контрольной группы детей
Показатель ПОЛ-АОС Дети, больные СД 1 типа (М ± т) п Контрольная группа детей (М ± т) п
Дв. св., усл. ед. 1,79 ± 0,32 12 1,47 ± 0,21 13
ДК, мкмоль/л 0,76 ± 0,10 12 0,51 ± 0,07 13
КД и СТ, усл. ед. 0,27 ± 0,09 12 0,19 ± 0,04 13
МДА, мкмоль/л 2,21 ± 0,15** 11 1,58 ± 0,16 13
ОЛ, г/л 5,89 ± 0,68* 11 4,15 ± 0,22 12
АОА, усл.ед. 20,40 ± 1,74* 12 14,53 ± 1,44 12
а-токоферол, мкмоль/л 4,82 ± 0,55** 12 6,84 ± 0,44 13
ретинол, мкмоль/л 1,41 ± 0,24 12 1,79 ± 0,15 13
СОД, усл.ед. 1,42 ± 0,06 12 1,48 ± 0,05 12
GSH, мкмоль/л 2,61 ± 0,11 12 2,74 ± 0,13 12
GSSG, мкмоль/л 1,92 ± 0,16 12 1,71 ± 0,12 12
Примечание: * - p < 0,05; ** - p < 0,01; *** - p < 0,001.
Следовательно, у детей, больных СД 1-го типа, против отрицательного воздействия активных форм кислорода направлены антиоксидантные механизмы защиты с разнонаправленными изменениями неферментативного звена.
У подростков, больных СД 1-го типа, также установлена интенсификация ПОЛ относительно контрольной группы с существенным накоплением первичных продуктов пероксидации липидов — ДК в 2 раза (р < 0,01) (табл. 2). Как известно, избыточное образование продуктов ПОЛ оказывает цито-токсическое действие, которое связано с накоплением перекисей липидов в липопротеидах. Сами диеновые конъюгаты с повышенной свободнорадикальной активностью также могут участвовать в патогенезе микроангиопатий. Очевидно, важную роль играет неферментативное гликозилирование белков на фоне избытка глюкозы, что согласуется с данными В.И. Корчина [3].
У подростков, болеющих СД 1-го типа, в ответ на липопероксидацию существенно активизировалась антиоксидантная защита (табл. 2). Так, у подростков с СД 1-го типа наблюдалось повышение общей АОА на 35 % и концентрации
а-токоферола — на 50 % относительно данных контрольной группы (р < 0,05). Повышение анти-окислительной активности и уровня эндогенного а-токоферола у подростков, больных СД 1-го типа, может рассматриваться как защитная реакция, направленная против окислительного стресса. Между тем у подростков, больных СД 1-го типа, наблюдалось снижение окисленного глутатиона (GSSG) на 19 % относительно аналогичного показателя контрольной группы (р < 0,01). Снижение содержания GSSG способно косвенно отражать состояние редокс-системы глутатиона и может свидетельствовать о напряжении механизмов антиоксидантной защиты у подростков с СД 1-го типа.
Таблица 2
Сравнительная характеристика показателей ПОЛ и АОС у подростков, больных СД 1-го типа, и контрольной группы подростков
Показатель ПОЛ-АОС Подростки, больные СД 1 типа (М ± т) п Контрольная группа подростков (М ± т) п
Дв. св., усл. ед. 1,10 ± 0,17** 27 0,55 ± 0,09 20
ДК, мкмоль/л 0,33 ± 0,11 27 0,29 ± 0,08 20
КД и СТ, усл. ед. 2,09 ± 0,16 27 1,82 ± 0,14 20
МДА, мкмоль/л 5,67 ± 0,46 26 5,59 ± 0,42 20
ОЛ, г/л 16,93 ± 1,31* 27 12,51 ± 1,33 20
АОА, усл.ед. 7,96 ± 0,57** 27 5,28 ± 0,53 20
а-токоферол, мкмоль/л 1,95 ± 0,16 27 1,86 ± 0,14 20
ретинол, мкмоль/л 1,38 ± 0,08 26 1,55 ± 0,05 18
СОД, усл.ед. 2,75 ± 0,10 26 2,88 ± 0,16 18
GSH, мкмоль/л 1,57 ± 0,07** 26 1,93 ± 0,11 18
GSSG, мкмоль/л 1,10 ± 0,17** 27 0,55 ± 0,09 20
Примечание: * - p < 0,05; ** - p < 0,01; *** - p < 0,001.
Таким образом, у подростков, больных СД 1-го типа, наблюдалась активация липопероксидации с накоплением ДК на фоне включения разных механизмов АОЗ, включающих систему глутатиона.
Сравнительный анализ процессов свободнорадикального окисления липидов у взрослых, больных СД 1-го типа, обнаружил достоверное повышение широкого спектра продуктов липо-пероксидации: субстратов с сопряженными Дв. св. — на 44 %, ДК — на 72 %, конечных продуктов ПОЛ — МДА — на 25 % по сравнению с контрольной группой (р < 0,01) (табл. 3).
Кроме этого, у взрослых с СД 1-го типа содержание ОЛ было на 36 % выше, чем в контрольной группе (р < 0,001). Выраженная интенсификация свободнорадикальных реакций у взрослых с СД 1-го типа приводит к повреждению липидных и белковых компонентов клеток, способствует образованию и накоплению высокотоксичных липо-перекисных соединений, усиливающих процессы
дестабилизации клеточных мембран и субклеточных структур, следовательно, может оказывать негативное влияние на течение диабета. Имеющиеся данные позволяют считать, что интенсивность окислительного стресса при СД влияет на развитие заболевания и прогрессирование сосудистых осложнений [2].
Гиперлипопероксидация у взрослых, больных СД 1-го типа, способствовала достоверному повышению АОА на 25 %, существенному снижению концентрации ретинола и активности СОД в сравнении с контрольной группой (р < 0,05). Существует мнение, что удаление супероксидного анион-радикала необходимо для защиты от окисления внутриклеточного глутатиона. Возможно, поэтому у взрослых с СД 1-го типа отмечено достоверное снижение на 11 % уровня GSH относительно контрольной группы (р < 0,05) (табл. 3). Известно, что все свои основные функции глутатион выполняет в восстановленной форме (GSH), выступая эффективной ловушкой радикалов.
Таблица 3
Сравнительная характеристика показателей ПОЛ и АОС у взрослых, больных СД 1-го типа, и контрольной группы
Показатель ПОЛ-АОС Взрослые, больные СД 1 типа (М ± т) п Контрольная группа взрослых (М ± т) п
Дв. св., усл. ед. 2,17 ± 0,16** 58 1,51 ± 0,14 33
ДК, мкмоль/л 0,91 ± 0,11** 57 0,53 ± 0,07 35
КД и СТ, усл. ед. 0,42 ± 0,07 58 0,35 ± 0,06 35
МДА, мкмоль/л 2,32 ± 0,11** 59 1,86 ± 0,12 35
ОЛ, г/л 6,56 ± 0,36*** 51 4,82 ± 0,29 35
АОА, усл.ед. 17,46 ± 0,95* 59 13,98 ± 1,26 36
а-токоферол, мкмоль/л 9,01 ± 0,57 59 7,77 ± 0,41 36
ретинол, мкмоль/л 2,17 ± 0,13* 59 2,61 ± 0,17 36
СОД, усл.ед. 1,45 ± 0,04* 50 1,58 ± 0,02 35
GSH, мкмоль/л 2,68 ± 0,09* 49 3,02 ± 0,11 35
GSSG, мкмоль/л 1,83 ± 0,07 49 1,76 ± 0,08 35
Примечание: * - p < 0,05; ** - p < 0,01; *** - p < 0,001.
Таким образом, у взрослых, больных СД 1-го типа, по сравнению с контрольной группой, наблюдается гиперактивация ПОЛ с включением разных механизмов антиоксидантной защиты, как ферментативных, так и неферменативных.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, у больных СД 1-го типа установлена активация процессов ПОЛ и особенности функционирования антиоксидантной защиты в зависимости от возраста пациентов. Из этого следует, что назначение антиоксидантной терапии больным СД 1-го типа должно быть патогенетически обоснованным.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дедов И.И., Шестакова М.В. Сахарный диабет. — М.: Универсум паблишинг, 2003. — 456 с.
2. Кононенко И.В., Смирнова О.М. Сахарный диабет 1 типа у взрослых // Лечащий врач. — 2005. - № 5. - С. 29-35.
3. Корчин В.И. Перекисное окисление липидов и его роль в патогенезе сахарного диабета // Медико-биологические и экологические проблемы здоровья человека на Севере: Сб. материалов Все-рос. науч.-практ. конф. — Сургут, 2000. — С. 251.
4. Ланкин В.З., Тихазе А.К., Беленков Ю.Н. Антиоксиданты в комплексной терапии атеро-
склероза: pro et contra // Кардиология. — 2004. — № 2. - С. 72-81.
5. Смирнова О.М., Никонова Т.В., Дедов И.И. Свободно-радикальное окисление и антиоксидантная защита при сахарном диабете: Пособие для врачей. — М., 2003. — 40 с.
6. Schalkwijk G.G., Stehouwer C.D. Vascular complications in diabetes mellitus: the role of endothelial dysfunction // Clin. Sci (Lond). — 2005. — Vol. 109, N 2. — P. 143 — 159.
7. Valko M., Morris H., Cronin M.T. Metals, toxicity and oxidative stress // Curr. Med. Chem. — 2005. — Vol. 12, N 10. — P. 1161 — 1208.
сведения об авторах
Бардымова Татьяна Прокопьевна - доктор медицинских наук, профессор, заведующая лабораторией эндокринологии Научного центра проблем здоровья семьи и репродукции человека СО РАМН (664о0о, г. Иркутск, ул. Тимирязева, 16; тел.: 8 (3952) 20-94-40; e-mail: [email protected]), заведующая кафедрой эндокринологии ИГИУВа
Колесникова Любовь Ильинична — член-корр. РАМН, профессор, директор Научного центра проблем здоровья семьи и репродукции человека СО РАМН
Гнусина Светлана Васильевна — кандидат медицинских наук, заведующая отделением эндокринологии клиники Научного центра проблем здоровья семьи и репродукции человека СО РАМН
Даренская Марина Александровна — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории патофизиологии репродукции Научного центра проблем здоровья семьи и репродукции человека СО РАМН
