Общепризнанно, что сахарный диабет обусловлен инсулиновой резистентностью и недостаточностью функции β-клеток. Индивидуальным сочетанием этих двух основных причин объясняется особенность течения и эффективность применяемой терапии [2]. Несмотря на это, к этим двум основным причинам, участвующим в патогенезе сахарного диабета, по нашему мнению, следует добавить еще одну.
Согласно современным научным исследованиям, каждой патологии свойственны определенные отклонения в элементном статусе. Так, например, при сахарном диабете наиболее часто наблюдается дефицит цинка, марганца, кобальта, селена, меди, хрома, кремния и магния [1]. Деформированный минеральный обмен вносит свой определенный вклад в патогенез заболеваний и может изменить ответ на лекарственное воздействие.
Целью настоящего исследования явилось изучение особенностей элементного статуса у мышей с аллоксан-индуцированным сахарным диабетом.
Материалы и методы исследования
Опыты проводились на лабораторных мышах. Экспериментальных животных (n = 30) делили на 3 группы (по 10 в каждой). Первая группа - интактные животные, вторая группа - животные, которым вводили физиологический раствор (контрольная), и третья - мыши, у которых путем однократного подкожного введения аллоксана тетрагидрата в дозе 150 мг/кг был вызван аллоксановый диабет.
На 15-е сутки наблюдений у животных забирали кровь из хвостовой вены для определения в сыворотке содержания макро-(Na, K, Ca) и микро (Zn, Fe, Cu) - элементов атомно-абсорбционным способом [3].
Статистическую обработку полученных результатов проводили параметрическим методом с использованием t-критерия Стьюдента.
Результаты исследования и их обсуждение
Биохимические исследования элементного статуса показали, что на 10-е сутки после введения аллоксана у животных отмечалось снижение содержания натрия на 9,5 %, калия на 37 %. Концентрация кальция в крови у мышей с аллоксановым диабетом увеличивалась до 5,23 ± 0,06 моль/л (у интактных животных 1,85 ± 0,06). При этом величина калий-кальциевого коэффициента уменьшилась до 0,37, в то время как у интактных животных данный коэффициент составлял 1,6 (таблица).
Возможно, это объясняется тем, что одним из важнейших нарушений при сахарном диабете является снижение деформируемости эритроцитов [4], что часто связывают с повышением внутриклеточной концентрации ионов кальция. В изменении деформируемости эритроцитов определенную роль играют Са2+ - активируемые калиевые каналы (К+ - Са2+ -каналы) этих клеток. Так, показано, что Са2+ ‒ индуцируемое снижение деформируемости эритроцитов устраняется при выравнивании градиента ионов калия [5].
Проведенный анализ крови животных с аллоксановым диабетом указал также на количественные сдвиги между эссенциальными микроэлементами. Так, содержание цинка оказалось в 1,5 (p < 0,01) ниже контрольных значений. Столь заметное изменение содержания цинка в сыворотке крови у животных с экспериментальным диабетом может служить отличительным признаком данной нозологии. Из литературных данных известно, что у многих диабетиков отмечается усиленное выделение цинка почками, причём потери цинка составляют двойную и тройную норму, независимо от того, это диабет 1-го типа или 2-го [7].
Содержание микро- и макроэлементов в сыворотке крови у мышей
с аллоксан-индуцированным сахарным диабетом
|
Натрий, ммоль/л |
Калий, ммоль/л |
Кальций, моль/л |
Цинк, мкмоль/л |
Железо, мкмоль/л |
Медь, мкмоль/л |
|
|
Интактные |
М = 188,49 ± 1.27 |
М = 3,049 ± 0,16 |
М = 1,85 ± 0,06 |
М = 25,49 ± 1,61 |
М = 42,74 ± 0,43 |
М = 9,07 ± 0,10 |
|
Физ. раствор (контроль) |
М = 192,43 ± 1,274 |
М = 1,9,05 ± 0,166 |
М = 1,71 ± 0,064* |
М = 24,58 ± 1,61 |
М = 41,39 ± 0,432 |
М = 9,07 ± 0,152 |
|
Аллоксан (1 мл) |
М = 170,87 ± 7,03* |
М = 1,94 ± 0,11* |
М = 5,24 ± 0,06* |
М = 16,27 ± 0,88* |
М = 53,58 ± 1,90* |
М = 8,34 ± 0,31* |
Примечание: * - p < 0,01
Если рассмотреть клинические признаки дефицита цинка в организме и сопутствующие явления диабетических осложнений, то отчётливо возникает предположение о совместной патофизиологической основе. Так, например, обнаружена связь между замедленным заживлением раны при язвенной болезни на голени у диабетиков и дефицитом цинка. Равным образом возникала ухудшенная иммунофункция, которая вела к увеличению инфекций, диабетическим опухолям ног и/или остеомиелиту и, тем самым, к повышенной заболеваемости и смертности, в особенности, у диабетика преклонного возраста [8]. Цинк и инсулин проявляют целый ряд интересных функциональных и морфологических связей. Так, цинк играет существенную роль при синтезе, накоплении и освобождении инсулина в клетках поджелудочной железы [6]. Инсулин накапливается в поджелудочной железе в форме комплекса цинк-инсулин, в котором содержится прибл. 0,5 % цинка. В исследованиях in vitro цинк повышает связывание инсулина с мембраной печёночной клетки, тормозит липолиз и повышает липогенез; далее, повышается перенос глюкозы, а также окисление в адипоцитах. У крыс с дефицитом цинка активность фермента карбоксипептидазы, которая преобразует проинсулин в инсулин, снижается вдвое при одновременном компенсаторном увеличении активности трипсина на 100 %. Возможно, это объясняется тем, что ионы цинка, с одной стороны, повышают растворимость проинсулина, с другой, снижают растворимость инсулина, то есть осаждение и кристаллизация инсулина зависимы от цинка [6].
При изучении содержания меди и железа в крови животных с аллоксановым диабетом также было зарегистрировано снижение меди 8,34 ± 0,31 мкмоль/л (в контроле 9,07 ± 0,152 мкмоль/л p < 0,01) и повышение уровня железа до 53,58 ± 1,90 мкмоль/л (при 41,39 ± 0,432 мкмоль/л в контрольной группе, p < 0,01)
К одному из важных факторов развития диабета и его сосудистых осложнений относится развитие окислительного стресса. Медь, являясь кофактором фермента супероксиддисмутазы, участвует в антиоксидантной системе защиты организма от окислительного стресса. Избыток железа в организме может играть роль промотора перекисного окисления липидов и способствовать развитию окислительного стресса [10].
Заключение
Таким образом, при сахарном диабете в системе корреляционных связей нарушается соотношение между эссенциальными макро- и микроэлементами. Нарушения обмена МЭ не всегда являются первичными и ведущими, но они могут быть существенными для диагностики и лечения. Поскольку выявляемые даже незначительные нарушения их метаболизма позволяют обеспечить своевременную донозологическую диагностику заболеваний и контролировать эффективность лечения [10], то подкомитет ООН по здравоохранению и медицинской технике рекомендует контроль содержания в организме человека, по крайней мере таких элементов, как Na, K, Mg, Ca, Fe, Zn, Cu, Co, Se, Ni.
Рецензенты:
Алиева Е.В., д.м.н. , заведующая клинико-диагностической лабораторией МУЗ «Городская детская поликлиника №3», г. Ставрополь;
Заерко В.И., д.в.н., профессор, генеральный директор ФГУП «Ставропольская биофабрика», г. Ставрополь.
Работа поступила в редакцию 09.08.2011.