Scientific journal

Fundamental research

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

В наших ранних исследованиях показано, что индукция сахарного диабета (СД) на стадии формирования постинфарктного ремоделирования миокарда парадоксально повышает адаптивные возможности организма крыс (в сравнении с животными, имеющими монопатологии: постинфарктный кардиосклероз или СД), что, в свою очередь, способствует сохранению энергетического метаболизма и сократительной функции сердечной мышцы [4]. Нарушение кровоснабжения и инфаркт миокарда являются прямым вмешательством в работу сердца, что делает вполне реальным возможность активации специфических для данного органа защитных реакций. Однако СД трудно отнести к прямому воздействию на миокард, и нарушение метаболизма в данном случае является следствием изменений последнего на уровне всего организма. Соответственно, повышение устойчивости миокарда при сочетании патологий связано, скорее всего, с проявлениями неспецифической стресс-реакции. Такая реакция является не только предшественником адаптивного ответа, но и играет важную роль в его формировании [2, 5, 6]. В классическом понимании общего адаптационного синдрома стадия истинной резистентности характеризуется комплексом изменений в нейроэндокринной системе и, в частности, увеличением секреции тропных гормонов и гормонов коры надпочечников [2, 5]. Различия в реакции миокарда на отдельные и сочетанные патологии могут быть обусловлены тем, что одни и те же стресс-факторы в зависимости от исходных условий могут восприниматься как различные по силе или степени биологической активности и этим определять качественно разные стандартные адаптационные реакции организма [2]. Исходя из вышесказанного, цель нашего исследования – провести сравнительный анализ и оценить выраженность стресс-реакции по изменению уровня стресс-гормонов в сыворотке крови крыс при развитии постинфарктного и диабетического повреждения миокарда крыс, а также их сочетании в эксперименте.

Материал и методы исследования

Исследования проведены на половозрелых крысах-самцах (250–300 г) линии Вистар. Было сформировано 5 групп животных (табл. 1): группа «контроль» – интактные животные; группа «инфаркт» – животные после моделирования инфаркта; группа «СД» – животные со стрептозотоцин-индуцированным сахарным диабетом; группа «инфаркт + СД» – постинфарктные животные с сахарным диабетом; группа «СД + инфаркт» – животные, у которых после индукции сахарного диабета вызывали инфаркт миокарда.

Для моделирования инфаркта животным под эфирным наркозом по ранее описанной методике осуществляли перевязку левой передней нисходящей коронарной артерии [1, 3]. Развитие постинфарктных изменений верифицировали морфологически, гипертрофию миокарда определяли по соотношению массы сердца к массе тела и массы левого желудочка к массе сердца [1, 3].

Таблица 1

Экспериментальные группы животных и длительность моделируемых патологий

Сахарный диабет I типа индуцировали однократным введением стрептозотоцина («Sigma», США) в дозе 60 мг/кг внутрибрюшинно, разведенного 0,01 моль/л цитратным буфером (рН 4,5) [1]. Верификацию осуществляли по увеличению концентрации глюкозы в крови крыс в 3–4,5 раза, снижению массы тела, развитию полиурии и полидипсии [3].

Подробное описание постинфарктных и диабетических изменений во всех рассматриваемых группах приведено в работе [3].

Выраженность стресс-реакции определяли, используя в качестве классических маркеров стресса показатели уровня АКТГ и кортизола в плазме крови. Соотношение кортизол/инсулин использовали для дополнительной оценки стресс-реакции: его повышение отражает увеличение интенсивности катаболических процессов и снижение эффективности системы энергообразования [8]. АКТГ, кортизол, инсулин и миоглобин определяли в сыворотке крови, протеин Bcl-2 – в гомогенате миокарда крыс методом твердофазного иммуноферментного анализа с помощью коммерческих наборов производства Biomerica, США (АКТГ), ХЕМА, Россия (кортизол), Cusabio Biotech, Китай (миоглобин, инсулин), Uscn Life Science, США (Bcl-2).

Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью пакета прикладных программ STATISTICA 6.0. Значения исследуемых показателей представлены в виде средней ± ошибка средней (M ± m). Статистическую значимость различий величин исследуемых параметров между сравниваемыми группами оценивали с помощью непараметрического рангового U-критерия Манна‒Уитни.

Результаты исследования и их обсуждение

Хорошо известно, что миоглобин обнаруживается в плазме крови при поражениях любого типа мышц и, в частности, является клиническим маркером некроза сердечной мышцы, ассоциированным с инфарктом миокарда. В нашем исследовании обнаружено увеличение в 2,5–4,5 раза уровня сывороточного миоглобина при исследуемых патологиях (табл. 2). Как и ожидалось, выраженные изменения наблюдались не только, у животных в группе «инфаркт», но и в группе «СД». Это обусловлено, по-видимому, как опосредованным характером поражения сердечной мышцы при СД, так и возможным повреждением другого типа мышечных клеток. Косвенным подтверждением этого предположения является наиболее высокий уровень сывороточного миоглобина в группе «СД+инфаркт». Таким образом, моделирование обеих патологий как по отдельности, так и в сочетании является сильным стрессором, приводящим к соответствующим функционально-метаболическим изменениям в организме крыс.

При анализе показателей гормонального статуса в экспериментальных группах была выявлена только тенденция повышения уровня АКТГ в патологических группах по сравнению с аналогичным показателем в группе «контроль» (см. табл. 2). Возможно, что резких различий в содержании АКТГ не обнаружено из-за изменчивости содержания этого гормона в плазме крови в разное время суток и/или синтез АКТГ на рассматриваемых стадиях патологий ингибирован кортизолом по известному механизму отрицательной обратной связи. С этой точки зрения более информативным стало исследование по содержанию кортизола. Уровень кортизола в плазме крови повышался во всех экспериментальных группах в сравнении с группой «контроль». Так, этот показатель был практически в 2 раза выше при раздельных и в 3–4 раза – при сочетанных патологиях (см. табл. 2). Содержание инсулина в плазме крови было сниженным во всех группах с индуцированным диабетом относительно контроля, однако величина этого показателя варьировалась в зависимости от моделируемой патологии (см. табл. 2). Наиболее резкое (более чем в 6 раз) снижение уровня инсулина в сравнении с группой «контроль» ожидаемо наблюдалось в группе «СД», но при этом в группах сочетанной патологии снижение было значительно менее выражено – в 2–3 раза ниже контрольного уровня.

Таблица 2

Показатели стресс-реакции при постинфарктном и диабетическом повреждении миокарда

Примечание. * – результаты в столбце статистически значимо (р < 0,05) отличаются от соответствующего показателя в группе «контроль».

Дополнительным параметром выраженности стресс-реакции при исследуемых патологиях явилось сопоставление содержания кортизола и инсулина в плазме крови по отношению друг к другу. Так, несмотря на то, что индекс кортизол/инсулин увеличен относительно контроля во всех экспериментальных группах, выявились значительные отклонения величины этого показателя в группах как с раздельными, так и сочетанными патологиями (см. табл. 2). Наиболее высоким индекс кортизол/инсулин оказался в группах «СД» и «СД + инфаркт», что обусловлено, в первую очередь, патологией поджелудочной железы. Однако при сочетании «инфаркт+СД» индекс кортизол/инсулин в 2 раза ниже, чем в группе «СД» (см. табл. 2). При этом важно отметить, что при сочетании «СД+инфаркт» индекс кортизол/инсулин был сопоставим с величиной этого показателя в группе «СД», несмотря на значительное повышение содержания в плазме крови кортизола и инсулина (см. табл. 2). В совокупности серьезные отклонения от контрольного уровня в величинах миоглобина, кортизола и индекса кортизол/инсулин свидетельствуют о более тяжелом протекании патологического процесса при сочетании «СД + инфаркт».

Увеличение выраженности стресс-реакции в группах «СД» и «СД + инфаркт» обусловлено, по-видимому, быстрым исчерпанием резервных свойств организма животных в указанных группах. Такие результаты могут быть свидетельством перехода процесса из стадии резистентности в стадию истощения [2, 5], то есть в стадию дезинтеграции регуляторных и исполнительных механизмов [5, 6]. Возможно, это объясняется генерализованной реакцией организма вследствие мультиорганного поражения при диабете. Дополнительным подтверждением этому предположению являются полученные нами ранее данные по исследованию морфометрических (масса тела и сердца, степень гипертрофии миокарда) и метаболических (уровень глюкозы и свободных жирных кислот в плазме крови, скорость поглощения кислорода и разобщение окислительного фосфорилирования в митохондриях сердца) параметров при исследуемых патологиях [3]. Так, нами показано, что патологические проявления достаточно быстро развиваются на ранних стадиях в группах «инфаркт» и «СД», а при сочетанных патологиях этот процесс замедлен в 1,5–2 раза в сравнении с монопатологиями, особенно в сравнении с диабетом. При сравнении же показателей в группах сочетанной патологии обнаружено, что сочетание «СД + инфаркт» приводит к ухудшению всех рассмотренных показателей и повышению смертности животных по сравнению с моделью «инфаркт + СД» [3].

Некоторая отсрочка фатальных проявлений при сочетании патологий может быть обусловлена преобладанием процесса апоптоза кардиомиоцитов, что подтверждается характерными изменениями структуры клеток миокарда и отсутствием проявления воспалительной реакции, характерной для некроза [3]. Усиление апоптоза, в свою очередь, может активировать противоапоптозную систему: известно, что гетеродимеризация между про- и антиапоптозными представителями семейства Bcl-2 ингибирует проапоптозные белки [10]. Действительно, проведенное нами исследование уровня противоапоптозного протеина Bcl-2 в кардиомиоцитах животных при сочетанной патологии показало повышение содержания этого протеина в 1,5–2 раза относительно контрольной группы и в среднем на 30 % – относительно монопатологий (см. табл. 2), что, возможно, и является причиной «торможения» потери функциональной активности и гибели кардиомиоцитов при сочетании патологий.

Меньшая выраженность стресс-реакции при сочетанной патологии относительно монопатологий может быть обусловлена перекрестной адаптацией и включением альтернативных, как специфических, так и неспецифических механизмов кардиопротекции. Известно, что одновременно с активацией стресс-реализующих систем происходит повышение активности сопряженных с ними стресс-лимитирующих систем, в частности, эндогенной опиоидной системы [5, 7], способной существенно влиять на функции организма именно в стадии истощения [4, 6]. Имеются многочисленные данные, свидетельствующие о прямом кардиопротекторном эффекте эндогенных опиодиов при гипоксии [9].

Таким образом, на основании проведенного исследования, можно заключить, что в условиях эксперимента ишемическое воздействие на сердечную мышцу вследствие инфаркта способствует наименьшей выраженности системной стресс-реакции и большему проявлению эффекта перекрестной адаптации при сочетании патологий «инфаркт + СД».

Рецензенты:

Ласукова Т.В., д.б.н., профессор кафедры медико-биологических дисциплин, ФГБОУ ВПО «Томский государственный педагогический университет» Минобрнауки РФ, г. Томск;

Ворожцова И.Н., д.м.н., профессор, заведующая кафедрой эндокринологии и диабетологии, ГБОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Томск.

Работа поступила в редакцию 07.05.2013.