Сахарному диабету свойственно генерализованное поражение всех звеньев системы кровообращения, проявляющееся в дегенеративные изменениях мелких артерий, вен, капилляров и именуемое микроангиопатией, а также поражение крупных и средних артериальных сосудов - макроангиопатии [1, 5]. Диабетические ангиопатии формируются на фоне усиленной липопероксидации, которая считается значимым патогенетическим механизмом локальных нарушений микрогемодинамики и атеросклеротического поражения магистральных артерий [2, 3]. Сосудистые осложнения сахарного диабета в клинике и эксперименте реализуются путем развития и прогрессирования эндотелиальной дисфункции, в патогенезе которой центральное место занимают ПОЛ, нарушение продукции NO и преобладающее вазоконстрикторное влияние на сосуды в результате угнетения растворимой ГЦ и образования ц.3,5-ГМФ [7]. Все вышеизложенное позволило предположить, что необходимой составляющей патогенетической терапии является испытание эндогенных протекторных систем, обладающих способностью индуцировать продукцию оксида азота (NO) и ингибировать свободно-радикальное окисление [4, 6].
Цель исследования. Изучить состояние биохимических маркеров эндотелиальной дисфункции и характер гемодинамических изменений под влиянием антиоксидантов и гипоэнергетических веществ при экспериментальном сахарном диабете (ЭСД).
Материал и методы исследования
Исследование проведено на крысах-самцах линии Вистар одной возрастной группы, массой 220-250 г: интактных и с аллоксановым диабетом. Развитие диабета контролировали по уровню глюкозы крови, который определяли глюкозооксидазным методом, а концентрацию гликированного гемоглобина определяли колориметрически, используя тест-наборы фирмы «БиоХимМак». Животных брали в опыт по окончании остротоксического периода действия аллоксана, т.е. спустя 14 дней с момента развития ЭСД.
В эксперименте определяли интенсивность ПОЛ в мембранах эритроцитов, по концентрации конечного продукта - малонового диальдегида (МДА). О состоянии антиоксидантной системы судили по активности каталазы, супероксиддисмутазы и концентрации церулоплазмина в сыворотке крови. Содержание в плазме крови стабильных суммарных конечных метаболитов оксида азота (NO2- , NO3- , NOх) определяли, используя реактив Грисса. Макро- и микрогемодинамику исследовали ультразвуковым допплерографом у наркотизированных животных в 6 точках локации: брюшная аорта (БА), нижняя полая вена (НПВ), почечная артерия (ПАпр, ПАлев), микроциркуляторное звено. В каждой точке локации определяли M (средняя скорость, см/с), S (систолическая скорость, см/с), D (диастолическая скорость, см/с), Pi (пульсовой индекс, см/с) GD (градиент давления, мм.рт.ст) и рассчитывали RI (реографический индекс, у.ед).
Крысы были разбиты на следующие группы: контрольная группа - крысы с ЭСД без лечения; крысы с ЭСД + убихинон композитум, (коэнзим Q10) в дозе 0,11 мкл/100 г веса животного в течение 30 дней; крысы с ЭСД, получавшие в течение 30 дней L-карнитин в дозе 25 мг/100 г веса. Статистическую обработку результатов проводили с помощью программы Microsoft Еxcel 2003. Результаты представлены в виде среднего значения (Mean) и ошибки среднего (SEM). Статистическую достоверность различий между двумя группами животных проверяли с помощью t-критерия Стьюдента. Уровнем статистической значимости считали р < 0,05. Исследования проводили до и после лечения.
Результаты исследования и их обсуждение
Данные показали, что у крыс с экспериментальным сахарным диабетом на фоне развивающейся гипергликемии повышалось содержание гликированного гемоглобина (HbAlc) с 5,3 ± 0,81 % до 8,6 ± 0,71 % (р < 0,001). Нарушение обмена глюкозы сопровождалось статистически достоверным повышением концентрации МДА в мембранах эритроцитов, снижением активности СОД, возрастанием активности каталазы и концентрации церулоплазмина, то есть развитием окислительного стресса. В этих условиях у крыс с СД концентрация суммарных метаболитов NO в плазме крови оказалась более низкой, чем у контрольных животных. Эти изменения сопровождались повышением сосудистого тонуса и нарушениями микроциркуляции, о чем свидетельствовали реографические показатели, характеризующиеся более высокими значениями индекса Гослинга, повышением плотности сосудистой стенки (PI), индекса Пурсело (RI) отражающий общее периферическое сосудистое сопротивление (ОПСС) у животных с экспериментальным сахарным диабетом. Снижение средней (M) и систолической (S) скорости кровотока в сосудах микроциркуляторного русла отражало уменьшение скорости тканевого обмена (перфузии) и относились к ранним проявлениям сосудистых осложнений. В соответствии с нашими данными снижение средней скорости кровотока, повышение РI и RI сопровождались понижением содержания суммарных метаболитов NO в крови при ЭСД (табл. 1).
Для коррекции избыточного процесса ПОЛ, нарушений системы антиоксидантной защиты, сниженной концентрации оксида азота и гемодинамических изменений экспериментальным животным вводили соответственно убихинон-коэнзим Q10 и L-карнитин. Результаты свидетельствуют о существенном снижении концентрации МДА в крови под влиянием убихинона-коэнзима Q10 и L-карнитина. При сравнительном анализе результатов ингибирования ПОЛ наиболее эффективным оказался препарат, содержащий Q10. Анализ данных состояния АОС показал, что достоверно возросла активность СОД в эритроцитах, а повышенные данные каталазы и церулоплазмина достоверно снизились, хотя активность каталазы по сравнению с контролем осталась повышенной, как проявление клеточной компенсаторной реакции. На фоне лечения в 2-х группах экспериментальных крыс с сахарным диабетом статистически достоверно повысилась концентрация оксида азота в сыворотке крови. При сравнивании результатов, полученных под влиянием убихинона-коэнзима Q10 и L-карнитина обнаружилось, что наиболее высокая концентрация NO, достигшая исходных контрольных значений, произошла на фоне убихинона-коэнзима Q10.
Коррекция дисфункции эндотелия на фоне лечения в 2-х группах исследованных животных сопровождалась улучшением микроциркуляторной гемодинамики, что проявлялось повышением средней и систолической скоростей кровотока, снижением упруго-эластических свойств сосудов микроциркуляторного (плотности сосудистой стенки) и периферического сосудистого сопротивления. Эти гемодинамические изменения свидетельствуют о повышении процессов перфузии, обусловленном снижением сосудистого сопротивления - реографический индекс и повышением средней и систолической скоростей кровотока. При сравнительном анализе полученных данных наиболее эффективным оказался убихинон-композитум Q10 (см. табл. 1).
Проведен корреляционный анализ для выяснения эффективности действия антиоксидантов на процессы ПОЛ и ферменты АОЗ. Представленные данные во всех 3-х группах исследованных животных показали наличие прямой сильной корреляционной связи между концентрацией МДА и активностью каталазы (r = +0,57, р < 0,001) и церулоплазмина (r = +0,52, р < 0,001) и обратной связи между уровнем снижения концентрации МДА и повышением активности СОД в плазме крови (r = -0,54, р < 0,001). Одновременно происходило повышение концентрации NO и корреляционный анализ показал наличие отрицательной сильной связи соответственно под влиянием убихинона-коэнзима Q10, и L-карнитина (r = -0,59; r = -0,60; р < 0,001).
Таблица 1
Динамика изменения показателей микрогемодинамики в норме при экспериментальном сахарном диабете и на фоне корригирующей терапии
|
Точка локации |
M |
S |
D |
PI |
GD |
RI |
|
Средняя скорость кровотока |
Систолическая скорость кровотока |
Диастолическая скорость кровотока |
Индекс Гослинга |
Градиент давления |
Реографический индекс |
|
|
см/с |
мм.рт.ст. |
у.ед. |
||||
|
Контроль |
||||||
|
Перфузия |
2,518 |
11,338 |
6,335 |
7,668 |
0,042 |
1,490 |
|
± 0,076 |
± 0,264 |
± 0,168 |
± 0,250 |
± 0,001 |
± 0,036 |
|
|
На фоне экспериментального сахарного диабета |
||||||
|
Перфузия |
2,137 |
10,48 |
6,25 |
9,504 |
0,04 |
1,572 |
|
± 0,064 |
± 0,165 |
± 0,220 |
± 0,231 |
± 0,001 |
± 0,030 |
|
|
На фоне корригирующей терапии с убихинон-коэнзимом q10 |
||||||
|
Перфузия |
2,492222) |
11,24222) |
6,31 |
7,892222) |
0,041 |
1,502) |
|
± 0,049 |
± 0,14 |
± 0,18 |
± 0,29 |
± 0,002 |
± 0,02 |
|
|
На фоне корригирующей терапии с l-карнитином |
||||||
|
Перфузия |
2,25 |
10,78 |
5,84 |
9,851111) |
0,04 |
0,451111) 2222) |
|
± 0,15 |
± 0,17 |
± 0,23 |
± 0,12 |
± 0,001 |
± 0,02 |
|
Примечания:
1111) - p < 0,001; 111) - p < 0,01; 11) - p < 0,02; 1) - p < 0,05 достоверность относительно контроля;
2222) - p < 0,001; 222) - p < 0,01; 22) - p < 0,02; 2) - p < 0,05 достоверность относительно экспериментального сахарного диабета.
Таблица 2
Изменение биохимических показателей крови на фоне корригирующей терапии при ЭСД.
|
Показатели |
Контроль |
ЭСД |
ЭСД+ убихинон-коэнзим Q10 |
ЭСД+L-карнитин |
|
МДА (нмоль/мл) |
6,87 ± 0,45 |
8,65 ± 0,47111) |
4,192 ± 0,0721) 2222) |
4,28 ± 0,281111) 2222) |
|
Активность СОД (ед) в сыворотке |
2,55 ± 0,46 |
1,45 ± 0,04422) |
2,092 ± 0,07942222) |
1,942 ± 0,0312222) |
|
Активность каталазы (мкат/л) |
225,56 ± 29,09 |
345,327 ± 3,3161111) |
329,5 ± 4,8111) 222) |
302,63 ± 1,237111) 2222) |
|
Церулоплазмин |
338,667 ± 10,428 |
376,6 ± 7,291111) |
285,791 ± 4,3111111) 2222) |
274,744 ± 3,5601111) 2222) |
|
NOx, мкМ |
51,069 ± 0,531 |
32,54 ± 1,4251111) |
51,594 ± 1,81262222) |
39,72 ± 1,2681111) 222) |
Примечания:
1111) - p < 0,001; 111) - p < 0,01; 11) - p < 0,02; 1) - p < 0,05 достоверность относительно контроля;
2222) - p < 0,001; 222) - p < 0,01; 22) - p < 0,02; 2) - p < 0,05 достоверность относительно экспериментального сахарного диабета.
Выводы
Таким образом, восстановление функции эндотелия вследствие угнетения интенсивности липопероксидации, возрастания активности ферментов антиокислительной системы и повышения концентрации суммарных метаболитов NO приводило к улучшению гемодинамических показателей, под влиянием препаратов: убихинон-коэнзима Q10 и L-карнитин. Наиболее эффективным оказался убихинон-коэнзим Q10.
Рецензенты:
Брин В.Б., д.м.н., профессор, зав. кафедрой нормальной физиологии ГОУ ВПО СОГМА Росздрава, г. Владикавказ;
Джиоев И.Г., д.м.н., профессор, заведующий ЦНИЛ ГОУ ВПО СОГМА Росздрава, г. Владикавказ.
Работа поступила в редакцию 11.11.2011.