CC BY
215
УДК 615.322.582.635.5:615.451.16:615.27:616.379-008.64.08
ВЛИЯНИЕ ЭКСТРАКТА ГАЛЕГИ ЛЕКАРСТВЕННОЙ НА МЕТАБОЛИЗМ ЛИПИДОВ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ САХАРНОМ ДИАБЕТЕ
Т.В. Якимова, О.Н. Насанова, А.И. Венгеровский, В.Н. Буркова
ГБОУ ВПО Сибирский государственный медицинский университет Минздравсоцразвития России, Томск
E-mail: [email protected]
INFLUENCE OF GALEGA EXTRACTS ON LIPIDES METABOLISM IN EXPERIMENTAL DIABETES MELLITUS
T.V. Yakimova, O.N. Nasanova, A.I. Vengerovsky, V.N. Burkova
Siberian State Medical University, Tomsk
При экспериментальном сахарном диабете, вызванном у крыс введением стрептозотоцина и диетой с высоким содержанием жира, экстракт галеги лекарственной независимо от пищевого режима в период терапии снижал в крови уровень триглицеридов, суммарное содержание липопротеинов низкой и очень низкой плотности, степень гликирования липопротеинов высокой плотности, уменьшал холестероловый индекс атерогенности. При обычном пищевом рационе экстракт галеги уменьшал концентрацию глюкозы, гликированного гемоглобина, общего холестерола, увеличивал содержание белка в липопротеинах высокой плотности, восстанавливал чувствительность к инсулину. Метформин снижал в крови уровень глюкозы и гликированного гемоглобина, увеличивал содержание белка в липопротеинах высокой плотности у животных при обычном пищевом рационе во время терапии, нормализовал содержание липидов и индекс атерогенности при обоих вариантах диеты.
Ключевые слова: модель сахарного диабета типа 2, экстракт галеги, метформин, гипергликемия, дислипидемия.
The blood level triglycerides, the summary content of very low density and low density lipoproteins, high density lipoproteins glycosylation’s degree, cholesterol atherogenic index have been decreased with the galega (Galega officinalis) extract treatment in rats with experimental diabetes mellitus type II caused with streptozotocine intraperitoneal injection and high-fat diet. The effect did not depend on food regimen during the therapy. The blood level of glucose, glycosylated hemoglobin, total cholesterol decreased, the protein of high density lipoproteins increased and the sensitivity to insulin have been recovered with the galega extract in usual food regimen during the therapy. The level of blood glucose, glycosylated hemoglobin has been decreased, the protein of high density lipoproteins increased and the sensitivity to insulin have been recovered with metformin in usual food regimen during the therapy. The lipid content cholesterol atherogenic index have been normalized by metformin in both variants of diet.
Key words: diabetes mellitus type II model, galela extract, metformin, hyperglycemia, dyslipidemia.
Введение
Сахарный диабет типа 2 (СД 2) - одна из наиболее актуальных проблем современной эндокринологии. Частой причиной снижения качества жизни, инвалидиза-ции и смерти пациентов с СД 2-го типа являются заболевания сердечно-сосудистой системы [10, 13, 14]. Более 50% больных СД 2 умирают от осложнений атеросклероза [15].
Важную роль в патогенезе заболеваний, ассоциированных с атеросклерозом, при СД 2 играют факторы риска: инсулинорезистентность, дислипидемия (ДЛ) и гипергликемия. Из них ДЛ - наиболее неблагоприятный прогностический фактор [3].
Характерными и общими признаками ДЛ у больных СД 2 являются повышенный уровень триглицеридов (ТГ), пограничное и повышенное содержание липопротеинов низкой плотности (ЛНП), увеличение процентного содержания малых плотных ЛНП, снижение уровня холес-терола (ХС) липопротеинов высокой плотности (ЛВП). Изменения физико-химических свойств ЛНП и ЛВП также способствуют развитию атеросклероза. Неферментативное гликирование апопротеинов и перекисное окисление липидов сопровождаются образованием модифи-
цированных ЛНП и ЛВП. Модифицированные ЛНП усиленно поглощаются моноцитами-макрофагами с образованием пенистых клеток в атероме. В результате модификации ЛВП повышается катаболизм липопротеинов, нарушается обратный транспорт ХС [2]. Своевременное выявление и коррекция ДЛ при СД 2 становятся важным условием профилактики тяжелых осложнений, увеличения продолжительности и улучшения качества жизни больных.
Цель настоящего исследования: изучение влияния экстракта галеги лекарственной на метаболизм липидов и липопротеинов крови при модели СД, вызванной стреп-тозотоцином.
Материал и методы
Сухой экстракт получали из надземной части галеги лекарственной (Galega officinalis, сем. Fabaceae). Растение заготавливали в предгорьях Алтая. Измельченное воздушно-сухое сырье настаивали на водяной бане с обратным холодильником в течение 30 мин при температуре 80 °С. Воду удаляли при температуре не выше 60 °С. Густой эк-
стракт с содержанием сухого остатка не менее 75% обезвоживали в вакуумной сушилке до порошкообразного состояния. Выход сухого экстракта составлял 18-20%. Экстракт содержал до 13,6% полифенолов, в том числе фла-воноидов - до 1,8%.
Исследование проведено на 42 белых аутбредных кры-сах-самцах массой 220-250 г, полученных из клиники лабораторных животных НИИ фармакологии СО РАМН. Животных содержали в соответствии с правилами Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и иных целей. Экспериментальный СД 2 вызывали двукратным внутрибрю-шинным введением стрептозотоцина в дозе 35 мг/кг с интервалом в 2 дня. Для формирования устойчивости к инсулину животные в течение 8 нед. после инъекций стрептозотоцина получали диету с повышенным содержанием жиров (белки - 8%, жиры - 30%, углеводы - 62% от общей суточной калорийности). Через 8 нед. отбирали крыс с уровнем гликемии не менее 10 ммоль/л после голодания на протяжении 12-14 ч. Этим животным вводили экстракт галеги лекарственной (300 мг/кг) или препарат сравнения метформин (450 мг/кг, Берлин-Хеми АГ Германия) ежедневно в желудок за 30 мин до еды в течение 10 дней, в последний раз за 20-22 ч до исследования. В этих дозах препараты в максимальной степени уменьшают гипергликемию при модели СД 2. Животных до начала терапии или введения растворителя препаратов -воды очищенной - разделяли на 2 группы: первая продолжала получать диету с высоким содержанием жиров, вторая - обычный пищевой рацион (20% белков, 8% жиров и 72% углеводов).
Толерантность к инсулину оценивали по содержанию глюкозы в крови через 30, 60 и 120 мин после внутри-брюшинной инъекции инсулина (Актрапид НМ, Дания) в дозе 0,5 МЕ/кг Содержание глюкозы определяли энзиматическим методом с помощью системы контроля глюкозы в крови “One Touch UltraEasy” (LifeScan, Inc., США). Уровень гликированного гемоглобина (HbA1c) измеряли тест-системой “Glycohemoglobin” (High Technology, Inc., США), гемоглобина - гемиглобинцианидным методом тест-системой “ЭКОлаб-Гемоглобин” (ЭКОлаб, Россия). Исследовали кровь из хвостовой вены животных.
В крови из сонной артерии определяли концентрацию ТГ, общего ХС, холестерола липопротеинов высо-
кой плотности (ХС-ЛВП) тест-системами “Триглицериды”, “Холестерин”, “ЛПВП-холестерин” (Ольвекс Диагно-стикум, Россия), суммарное содержание ЛНП и липопротеинов очень низкой плотности (ЛОНП) - турбометри-ческим методом по Бурштейну и Самай [4]. Об устойчивости ЛНП к окислению судили по концентрации малонового диальдегида (МДА) в сыворотке крови после активации Fe2+ [7]. Степень гликирования ЛВП регистрировали по содержанию фруктозамина в расчете на 1 мг белка. Фруктозамин определяли тест-системой “Fructosamina” (SPINREACT, S.A.U., Испания), белок - мик-робиуретовым методом в супернатанте плазмы после осаждения атерогенных липопротеинов фосфорновольфрамовой кислотой. Для расчета холестеролового индекса атерогенности липопротеинов исследовали количество свободного ХС и его эфиров в ЛВП [4, 6].
Статистическую обработку данных проводили с использованием статистического пакета SPSS, версия 11.5 (SPSS Inc., USA). Проверку на соответствие выборок нормальному закону распределения проводили критерием Шапиро-Вилка. Для оценки изменений парных показателей применяли критерий Вилкоксона, для сравнения непарных показателей использовали тест Манна-Уитни. Данные представлены в виде медианы Ме, верхнего и нижнего квартилей Q1-Q3. Критический уровень значимости при проверке статистических гипотез в данном исследовании принимался 0,05.
Результаты и обсуждение
После введения стрептозотоцина на фоне обогащенной жиром диеты у животных развивались характерные для СД симптомы: полиурия, полидипсия, полифагия. К началу исследования масса тела у разных животных снижалась на 14-30%, увеличивалась на 3-24% или не изменялась, чувствительность тканей к инсулину снижалась.
При модели СД 2 уровень глюкозы в крови натощак составлял 10,1-32,0 ммоль/л, гликированного гемоглобина - 6,3-10,4%, концентрация ТГ увеличивалась в 8 раз, ХС - вдвое, МДА - в 4 раза, суммарное содержание ЛНП и ЛОНП - втрое, содержание белка в ЛВП снижалось на 15,9%, фруктозамина - возрастало в 2,5 раза по сравнению с показателями интактных животных. Рост концентрации МДА свидетельствует о низкой устойчивости ЛНП
Таблица 1
Влияние экстракта галеги лекарственной и метформина на концентрацию глюкозы и гликированного гемоглобина в крови при модели сахарного диабета типа 2 (Ме (а1-аз))
Группы животных Показатели Обычный пищевой рацион Модель СД +
Экстракт галеги на фоне Метформин на фоне
Диеты с высоким содержанием жира Обычного пищевого рациона Диеты с высоким содержанием жира Обычного пищевого рациона
Глюкоза, Исходный 19,5 (15,3-22,9) 20,0 (10,1-27,7) 14,1 (10,2-17,7) 13,5 (10,3-25,1) 11,5 (10,8-12,7)
ммоль/л В конце
эксперимента 11,3 (10,1-19,4)' 19,7 (3,7-29,6) 6,8 (3,1-13,5)' 10,4 (3,8-20,9) 4,7 (3,9-5,9)1
Гликированный Исходный 7,7 (6,3-9,3) 8,2 (7,2-9,3) 8,0 (6,7-8,9) 7,8 (6,6-8,7) 7,6 (6,7-9,1)
гемоглобин, % В конце
эксперимента 7,8 (5,9-9,7) 7,8 (6,9-8,5) 6,8 (6,1-7,4)1 7,6 (7,1-8,2) 6,8 (5,8-8,8)1
Примечание: 1 - р<0,05 по сравнению с исходным показателем.
Таблица 2
Влияние экстракта галеги лекарственной и метформина на обмен липидов, концентрацию МДА в сыворотке крови, белка и фруктозамина в липопротеинах высокой плотности, холестероловый индекс атерогенности при модели сахарного диабета типа 2 (Ме (С1-С13))
I I
3 го ^ ,
з Зз-
- '-О |_о
1_П ^
“, с? гп гч,со £3 |-п_
со гч
) СП
, Г-С 1Л I ™
"Ч ^4- 1
со о
-г-, Г"
1|-0 |_П
1 гч
. . . '
т сю т °4г ^ 1
о <з <з (
' ( —- —- (-^-со •
■О! о 01 '—
, о
>*— *— ьлгмгм
т —' —' гч го 1_0
1-П СО
со т со ,0^,1 ,
[.птот'^^—
о , ьлгм0 Г ^ ¿> ~ ,.
О
О
о
СО
1§^
, ф-О О _а I— ^
?£:>!=
^ >< е о
¡1 “£<ё ~§^Эе3.5
: со
О
к окислению, повышенное содержание фруктозамина -о гликировании ЛВП. Концентрация ХС-ЛВП повышалась, не достигая уровня статистической значимости (р=0,748), индекс атерогенности становился в 3,5 раза больше, чем в норме (табл. 1, 2). Следовательно, повышение уровня метаболических маркеров СД и сопутствующие нарушения липидного обмена свидетельствуют о формировании модели СД 2 [1].
Экстракт галеги лекарственной при модели СД 2 у животных, получавших обычный пищевой рацион, уменьшал на 16,7-75,7% содержание глюкозы в крови натощак и концентрацию гликогемоглобина с 7,4-10,4% до 7,09,9% (р<0,05) по сравнению с показателями до лечения, нормализовал содержание ТГ, ХС, суммарное количество ЛНП и ЛОНП, снижал холестероловый индекс атерогенности. Под влиянием терапии экстрактом галеги лекарственной уровень белка в ЛВП становился на 10,5% больше, чем у нелеченных животных, степень гликирования ЛВП уменьшалась на 42,6%. Экстракт галеги повышал содержание ХС-ЛВП на 57% по сравнению с показателями, регистрируемыми у интактных животных, однако изменял количество этого компонента ЛВП статистически незначимо при сравнении с уровнем, определяемым у животных, не получавших терапии (р=0,08б), таблицы 1, 2. У 50% животных экстракт галеги увеличивал чувствительность к инсулину (рис. 1). На фоне диеты с повышенным содержанием жира экстракт галеги не влиял на концентрацию глюкозы в крови натощак и уровень глики-рованного гемоглобина, изменял уровень ТГ, суммарное содержание ЛНП и ЛОНП, количество фруктозамина ЛВП, ХС-ЛВП, холестероловый индекс атерогенности так же, как у животных, получавших обычный пищевой рацион. Содержание ХС, белка ЛВП, чувствительность тканей к инсулину оставались такими же, как до лечения (табл. 2, рис. 1).
Устойчивость ЛНП к окислению, масса животных не изменялись независимо от калорийности питания, хотя введение экстракта галеги лекарственной интактным животным сопровождалось увеличением массы тела [12]. Эти данные свидетельствуют, что влияние экстракта галеги лекарственной на метаболизм липидов не зависит от сахароснижающего действия. Тем не менее, компенсация углеводного обмена при переводе животных на суб-калорийную диету способствует реализации метаболических эффектов экстракта галеги при экспериментальном СД: изменяется количественный состав атерогенных липопротеинов, в том числе ХС, количественный и качественный состав антиатерогенных ЛВП. Экстракт галеги увеличивает способность ЛВП к превращению свободного ХС в эфирносвязанный и восстанавливает холестеро-лакцепторные свойства ЛВП. Об этом свидетельствует нормализация холестеролового индекса атерогенности у животных независимо от калорийности питания.
Основными белками ЛВП являются апо А-1 и апо А-11, посредством которых ЛВП связываются с рецепторами печени. Апо А-1 активирует лецитин: холестерол-ацилт-рансферазу (ЛХАТ), апо А-11 угнетает ее энзиматическую активность. Чем выше активность ЛХАТ, тем эффективнее антиатерогенное действие ЛВП. При СД 2 снижается содержание Апо А-1 и ХС-ЛВП. Экстракт галеги у живот-
А
Интактные животные -------Модель СД
- - - - Модель СД + обычный пищевом рацион
Модель СД + экс іракт галеги+ диета с высоким содержанием жира “ Модель СД + экстракт галетн+ обычный нишевой рацион
Б
Мігтакгные животные
-------Модель СД
Модель СД +метформин+обычный нишевой рацион - Модель СД + мс і форм ин + диета с высоким содержанием жира
Рис. 1. Влияние экстракта галеги (А) и метформина (Б) на толерантность к инсулину при модели сахарного диабета типа 2.
Примечание: по оси ординат - уровень глюкозы крови (% от исходных значений), по оси абсцисс - мин. * - р<0,05 по сравнению с животными с моделью сахарного диабета
ных, получавших субкалорийную диету, увеличивает уровень белка ЛВП и, следовательно, антиатерогенные свойства этого липопротеина [1, 6].
Метформин в этом эксперименте снижал массу тела животных на 3-10%, уровень глюкозы - на 59%, концентрацию гликогемоглобина - с 7,0-9,9% до 5,8-8,8% (р<0,05) лишь у животных, получавших обычный пищевой рацион, нормализовал содержание ТГ, ХС, суммы ЛНП + ЛОНП и индекс атерогенности независимо от пищевого режима (табл. 1, 2), что подтверждает результаты клинических исследований [2, 11]. При введении метформи-на уровень ХС-ЛВП возрастал по сравнению с показателями, регистрируемыми у интактных животных. На обмен липопротеинов у животных, получавших субкалорий-ную диету, метформин оказывал более выраженное действие: увеличивал содержание белка в ЛВП на 9,6% (р<0,05), снижал степень гликирования ЛВП на 47,4%, суммарное количество ЛВП+ЛОНП на 60% по сравнению
с показателями интактных животных. Известно свойство метформина снижать уровень продуктов свободнорадикального окисления ЛНП у пациентов с СД 2 [9], однако в нашем эксперименте при модели СД 2 мет-формин статистически значимо не уменьшал устойчивость ЛНП к окислению (р=0,414). Способность метформина повышать чувствительность к инсулину регистрировалась у 60% животных, получавших обычный пищевой рацион.
В контрольной группе крыс кормили пищей с низким содержанием жиров без экспериментальной фармакотерапии. У этих животных уровень глюкозы в крови натощак уменьшался, однако содержание гли-кированного гемоглобина оставалось таким же, как до перевода на обычный пищевой рацион. Концентрация ТГ, ХС, липопротеинов, холестероловый индекс атерогенности нормализовались, остальные показатели липидного обмена не отличались от показателей при модели СД 2. Масса тела животных снижалась на 412% (р<0,05). Такие результаты демонстрируют неспособность субкалорийной диеты нормализовать метаболизм при модели СД 2.
Таким образом, экстракт галеги лекарственной и мет-формин оказывают противодиабетическое действие при экспериментальном СД 2 только в сочетании с обычным пищевым рационом, снижают уровень атерогенных ли-попротеинов, улучшают антиатерогенные свойства ЛВП независимо от пищевого режима. Сходство метаболических эффектов водного экстракта галеги лекарственной и метформина обусловлено химическим составом веществ. Сахароснижающее действие экстракта галеги лекарственной обусловлено комплексом, в составе которого присутствуют гуанидины, флавоноиды и фенилкарбоновые кислоты [8]. Метформин - синтетическое сахароснижающее средство группы бигуанидов (производные гуанидина). Противодиабетические средства, содержащие гуанидиновую группу, были разработаны на основе алкалоида галегина (производное гуанидина), выделенного из семян галеги лекарственной [5].
Выводы
1. Экстракт галеги лекарственной при курсовом введении в дозе 300 мг/кг при модели сахарного диабета типа 2, вызванном стрептозотоцином, снижал в крови уровень глюкозы и гликогемоглобина в крови при переводе животных на субкалорийную диету.
2. Экстракт галеги лекарственной при модели сахарного диабета типа 2 нормализовал содержание в крови триглицеридов, общего холестерола, липопротеинов, уменьшал степень гликирования липопротеинов высокой плотности, индекс атерогенности, повышал содержание белка в липопротеинах высокой плотности.
3. Диета с низким содержание жиров улучшала метаболические показатели при модели сахарного диабета типа 2 в меньшей степени, чем фармакотерапия экстрактом галеги лекарственной или метформином.
Литература
1. Бицадзе Р.М., Дорофейков В.В., Обрезан А.Г. Метаболические особенности сердечно-сосудистой патологии у больных сахарным диабетом 2 типа // Вестник Санкт-Петербургского университета. - 2009. - Вып. 1. - С. 3-10.
2. Древаль А.В., Мисникова И.В., Триголосова И.В. и др. Влияние метформина на углеводный и липидный обмен у лиц с ранними нарушениями углеводного обмена // Сахарный диабет. - 2010. - № 2. - С. 63-67.
3. Доборджгинидзе Л.М., Грицианский Н.А. Роль статинов в коррекции диабетической дислипидемии // Сахарный диабет. - 2001. - № 2. - С. 33-36.
4. Камышников В.С. Справочник по клинико-биохимической лабораторной диагностике. - Минск : Беларусь, 2000. -363 с.
5. Кит С.М., Турчин И.С. Лекарственные растения в эндокринологии. - Киев, 1986. - 85 с.
6. Кочетов Г.А. Практическое руководство по энзимологии. -М. : Высшая школа, 1980. - 272 с.
7. Куликова А.И., Тугушева Ф.А., Зубина И.М. и др. Методические аспекты оценки потенциальной способности липидов к переокислению по уровню ТБК-активных продуктов сыворотки крови при стимуляции ионами железа // Клиническая лабораторная диагностика. - 2008. - № 5. - С. 8-10.
8. Лапынина Л.А. Выделение и изучение физиологически активных соединений галеги лекарственной как сырья для получения сахаропонижающего препарата : автореф. ... канд. биол. наук. - Харьков, 1972. - 15 с.
9. Недосуговa Л.В., Ланкин В.З., Резник С.М. и др. Влияние метформина на выраженность окислительного стресса у пациентов с сахарным диабетом 2-го типа // Проблемы эндокринологии. - 2007. - Т. 53, № 1. - С. 3-7.
10. Рабочая группа по диабету и сердечно-сосудистым заболеваниям Европейского общества кардиологов и Европейской ассоциации по изучению сахарного диабета. Рекомендации по лечению сахарного диабета, предиабета и сердечно-сосудистых заболеваний // Сахарный диабет. - 2008. - № 1. - С. 86-92.
11. Толкачева В.В., Кичигина Т.М., Кобалава ЖД. Современные антигипергликемические препараты: механизмы действия и клинические эффекты // Клин. фармакол. и терапия. -2009. - Т. 18, № 2. - С. 75-82.
12. Якимова Т.В., Ухова Т.М., Буркова В.Н. и др. Гипогликеми-ческое действие экстракта из Galega officinalis (Fabaceae), культивируемой на Алтае // Раст. ресурсы. - 2005. - Т. 41, вып. 2.- С. 134-138.
13. Geiss L.S., Herman W.H., Smith P.J. Mortality in non-insulindependent diabetes // Diabetes in America / eds. M.I. Harris et al. - Washington : Us Government Printing Office, 1995. -P. 233-257.
14. Morrish N., Wang S., Stevens L. et al. Mortality and causes of death in the WHO Multinational Study of Vascular Disease in Diabetes // Diabetalogia. - 2001. - Vol. 44 (2). - P. S14-21.
15. Roglic G. The burden of mortality to diabetes: realistic estimates for the year 2000 // Diabetes Care. - 2005. - Vol. 28 (3). -P. 2130-2135.
Поступила 15-09-2011
