Влияние оксидативного стресса на состояние инсулиносекреции и инсулинсвязывающей активности клеток крови при сахарном диабете и его осложнениях у детей



Цитировать

Полный текст

Аннотация

Изучение состояния углеводного и липидного обмена у 137 детей и подростков, больных сахарным диабетом 1-го типа, показало прогрессирующее снижение остаточной инсулиносекреции и инсулинсвязывающей активности лимфоцитов и эритроцитов на фоне метаболических нарушений, что является фактором риска тяжелого течения болезни с быстрым развитием диабетических осложнений. Стойкое нарушение углеводного и липидного обмена, высокий уровень переокисления липидов с нарушением активности ферментов антиоксидантной защиты и достоверное снижение инсулинсвязывающей активности клеток крови свидетельствуют о наличии оксидативного стресса (ОС) у детей. Для профилактики ухудшения состояния пациента с прогрессированием тяжести течения болезни необходимо учитывать метаболические нарушения, наличие остаточной инсулиносекреции и ОС, которые определяют применение адекватных доз инсулина и необходимость использования эффективных средств, обладающих антиоксидантной активностью.

Полный текст

Известно, что выявление ранних форм сахарного диабета (СД) и своевременное эффективное лечение предупреждают прогрессирование заболевания [1, 2]. Распространенность и тяжесть течения СД 1-го типа, приводящего к ранней инвалидности и повышенной смертности, заставляет считать данное заболевание одной из ведущих медико-социальных проблем [1, 3]. Причина дальнейшего развития СД кроется в слабой эффективности действия инсулина, вызванной при СД 1-го типа нарушением инсу- линосекреции вплоть до абсолютной ее недостаточности [1, 2, 4]. Инсулин гетерогенен по своему составу, следовательно, антисыворотка к инсулину может реагировать с проинсулином и другими инсулиноподобными веществами, сходными иммунологически, но обладающими низкой биологической активностью. Поэтому изменение соотношения этих форм, как и изменение биологической активности самого инсулина, может приводить к нарушениям углеводного обмена, которые наблюдаются при СД [5]. Большинство исследователей СД воспринимают заболевание как «сбой» системы инсулин-глюкозного гомеостаза, лечебные мероприятия направляются на искусственное (насильственное) восстановление его параметров [5, 6]. Поэтому статистические и аналитические исследования привели к накоплению фрагментарных научных фактов. Между тем тяжесть течения СД 1-го типа у детей и подростков (с быстрым развитием гипоксии и других диабетических осложнений) свидетельствует о недостаточной ясности основных вопросов патогенеза данного заболевания, связанных с инсулиносекрецией и эффективностью действия инсулина при проведении терапии гормоном. Цель работы - оценка значения окислительного стресса (ОС) в нарушении инсулиносекреции и инсу- линсвязывающей активности клеток крови при СД 1-го типа и его осложнениях у детей. Материал и методы Под нашим наблюдением находились 137 детей и подростков, больных СД 1-го типа, в возрасте от 1 года до 18 лет. Все дети получали общепринятую комплексную терапию, в частности препараты инсулина. У большинства из них отмечали лабильное течение заболевания. Поскольку при обследовании при помощи известных методов не у всех пациентов диагностируются микроан- гиопатии и специфические диабетические осложнения, выявленные нарушения мы объединяли под термином «диабетические осложнения». Проводили комплексное Received 09.02.16 Accepted 22.03.16 исследование липидного состава сыворотки и мембран клеток крови, степени переокисления липидов, инсулинс- вязывающую активность (ПСА) клеток крови, а также состояние ферментов антиоксидантной защиты. Кровь из вены у пациентов брали утром натощак и через 1 ч после завтрака, с предварительным введением инсулина. Эритроциты, отделенные от плазмы, отмывали троекратным центрифугированием в среде Хэнкса без кальция и магния с pH 7,3 при 1900 об/мин в течение 10 мин. Для определения активности изпероксиддисмутазы (СОД) эритроциты предварительно лизировали в 5 Мм K-, Na-фосфатном буфере, pH 7,4, на ледяной бане, после чего геммсодержа- щие белки осаждали смесью хлороформ/этанол (3: 5). Об интенсивности перекисного окисления (ПОЛ) в выделенных плазматических мембранах (МЭ) судили по содержанию малонового диальдегида (МДА) и гидроперекисей, которое оценивали в реакции с тиобарбитуровой кислотой [7]. Определение содержания диеновых конъюгатов (ДК) проводили в экстрактах эритроцитов, как описано у Л.И. Параничи и соавт. [8]. Активность каталазы определяли по методу на основе разложения перекиси водорода. Активность CuZn-СОД исследовали путем измерения процента торможения скорости реакции восстановления нитросинего тетразолия при неферментном образовании супероксидного радикала. Активность инсулиновых рецепторов исследовали по связыванию 12П-инсулина с лимфоцитами и эритроцитами по ранее описанному нами методу [9]. Инсулин и С-пептид определяли с помощью радиоиммунологических методов стандартными наборами фирм Cea-Sorin и Byk-Mallinckrodt. Концентрацию лактата и пирувата крови - при помощи наборов фирмы Boehringer. Статистическую обработку материала проводили с помощью компьютерной программы Microsoft Excel. Достоверность различий оценивали по t-критерию Стьюдента. При изучении характера взаимоотношений исследуемых параметров использовали коэффициент корреляции Спирмена. Различия считали достоверными приp < 0,05. Все средние значения в таблицах представлены в виде M ± SD. Данное исследование одобрено комитетом по этике РНИМУ им. Н.И. Пирогова. Результаты и обсуждение Полученные нами данные, представленные в табл. 1, свидетельствуют о резком нарушении углеводного и липидного обмена как при начальном диабете, так и при Таблица 1 Показатели углеводного и липидного обмена (ммоль/л) и pH крови детей, больных СД в фазе декомпенсации (M ± SD) Обследованная группа Гликемия Лактат Пируват pH Неэстерифицированные жирные кислоты Свободный ХС Эфиры ХС Дети с сахарным диабетом (n = 45) Начальный диабет (n = 18) Здоровые дети (n = 20) 11,54 ± 1,6** 14,98 ± 0,72** 4,16 ± 0,34 1,56 ± 0,1 2,11 ± 0.2* 1,39 ± 0,05 0,08 ± 0,03 0,7 ± 0,02* 0,07 ± 0,001 7,38 ± 0,01 7,30 ± 0,01* 7,45 ± 0,001 0,68 ± 0,002 1,27 ± 0,04* 0,73 ± 0,03 3,67 ± 0,14** 4,73 ± 0,4** 2,15 ± 0,08 4,11 ± 0,4** 4,91 ± 0,02* 3,73 ± 0,25 Примечание. * - p < 0,05, ** - p < 0,01 - достоверны по отношению к контролю; ХС - холестерин. Клиническая медицина Таблица 2 Показатели инсулиносекреции у детей и подростков с начальным сахарным диабетом (M ± SD) Показатели инсулиносекреции Доза инсулина, ед/кг массы тела Группа пациентов с СД 1-го типа инсулин, мкед/мл С-пептид, нг/мл до завтрака после завтрака до завтрака после завтрака I. В фазе компенсации 1. Без осложнений (n = 30) 5,5 ± 1,2 13,7 ± 8,5 1,06 ± 0,3 1,34 ± 0,2 0,57 ± 0,08 2. С осложнениями (n = 12) 24,2 ± 16,7 54,6 ± 10,9 0,85 ± 0,33 1,05 ± 0,5 0,45 ± 0,06 II. В фазе декомпенсации (без кетоза) А. Без осложнений (n = 71) р (1-А) 37,6 ± 8,8 <0,001 72,5 ± 15,1 <0,001 0,52 ± 0,1 0,57 ± 0,2 <0,02 0,63 ± 0,04 Б. С осложнениями (n = 46) р (2-Б) 69,3 ± 20,17 60,4 ± 26,03 0,44 ± 0,12 0,52 ± 0,18 0,65 ± 0,05 <0,02 В. С кетозом (n = 6) р (А-В) 5,7 ± 0,9 51,5 ± 22,1 0 0,05 ± 0,01 <0,05 1,1 ± 0,42 Проведенное нами исследование состояния инсулиновых рецепторов показало, что у больных с лабильным течением СД 1-го типа и значительным снижением ин- сулиносекреции имеется тенденция к снижению ИСА эритроцитами (табл. 3) и лимфоцитами. У таких детей ИСА в лимфоцитах составляет 31,61 ± 3,9% (в контрольной группе - 47, 9 ± 5,9%, р < 0,01). В группе пациентов с впервые выявленным диабетом уровень эритроцитар- ного МДА повышается по сравнению с соответствующим показателем в группе контроля (см. табл. 3). При увеличении срока заболевания (более 1 мес) данный показатель еще более увеличивается в сравнении с контрольной величиной и достоверно превышает соответствующее значение в группе пациентов с впервые выявленным диабетом. Уровень плазменного МДА в обеих группах достоверно выше контрольной величины, но при увеличении срока заболевания повышение данного показателя недостоверно. Изменения содержания ДК имеют несколько иной характер. Из таблицы видно, что в дебюте заболевания уровень ДК резко повышается в сравнении с группой контроля. Таблица 3 длительном течении болезни. Отмечена выраженная гипергликемия (р < 0,01), независимая от длительности течения СД, но особенно значительная при начальной форме диабета, когда концентрация лактата и пирувата намного выше по сравнению с контрольной группой, и это приводит к сдвигу кислотно-щелочного равновесия в сторону метаболического ацидоза (снижение pH с 7,45 ± 0,01 до 7,3 ± 0,01, р < 0,05). Гиперлипидемия сопровождалась выраженной гиперхолестеринемией, особенно значительной в группе «Начальный диабет» (р < 0,01). При начальном СД у обследованных больных отмечена тенденция к снижению после завтрака уровня С-пептида в фазе декомпенсации по сравнению с пациентами в фазе компенсации (табл. 2), иными словами, с нарастанием тяжести состояния больного нарушения инсулиносекреции (ее снижение) усиливаются. Увеличение уровня инсулина после завтрака связано с введением пациентам экзогенного инсулина. Содержание МДА и ДК в эритроцитах и плазме крови и активность инсулиновых рецепторов, CuZN-СОД и каталазы в эритроцитах у детей и подростков с впервые выявленным сахарным диабетом 1-го типа (M ± SD) Показатели Здоровые СД -го типа 0-1 мес от начала заболевания более 1 мес от начала заболевания МДА в эритроцитах, 0,53 ± 0,02 0,88 ± 0,0 0,94 ± 0,01 мкмоль/мл (n = 28) р < 0,001 р < 0,001(n = 9) (n=6) р2 < 0,05 (n = 16) МДА в плазме, 0,75 ± 0,03 1,16 ± 0,03 1,18 ± 0,01 мкмоль/мл (n = 28) р < 0,001 р < 0,001(n = 8) (n = 6) ДК в эритроцитах, 0,57 ± 0,03 1,17 ± 0,17 0,94 ± 0,04 моль/мл (n = 31) р < 0,001 р < 0,001 (n = 8) (n = 6) 0,1 > р2 > 0,05 (n = 20) CuZn-СОД, 1113,55 ± 51,7 752,11 ± 201,92 946,24 ± 53,64 Ед/г НЬ (n = 20) р <0,05 р > 0,05 (n = 8) (n = 5) n = 13 КТ, 8,71 ± 0,18 9,03 ± 0,28 9,44 ± 0,14 мкмоль/г НЬ (n = 33) (n = 8) р < 0,01 (n = 21) ИСА, % 29,1 ± 3,9 25,3 ±1,9 21,8 ± 3,61 р < 0,01 р < 0,01 Примечание, р - статистически достоверные различия с показателями контрольной группы. Тенденция к более значительному снижению инсу- линосекреции отмечена у пациентов с ранним развитием гипоксии и других диабетических осложнений, т. е. при тяжелом течении болезни. Отметим, что у больных с тяжелым течением СД 1-го типа имеет место сочетание периферической гиперинсу- линемии и значительно сниженной инсулино- секреции на фоне тенденции к более высокой дозе вводимого в лечебных целях инсулина. В фазе компенсации у таких пациентов уровень инсулина в периферических венах оставался высоким, свидетельствуя о меньшей эффективности у них инсулина, необходимого для относительной нормализации углеводного обмена, в сравнении с больными с СД без осложнений. Видимо, восстановление собственной инсули- носекреции у пациентов без осложнений (судя по показателям С-пептида) в фазе компенсации способствует уменьшению периферической резистентности к инсулину. Причина улучшения состояния и метаболизма у больного - увеличение поступления эндогенного инсулина из поджелудочной железы непосредственно в печень через систему воротной вены, а не через общую циркуляцию (как при введении экзогенного инсулина). Поэтому очевидна важная роль сохранения остаточной инсулиносекреции для предупреждения прогрессирования тяжести СД 1-го типа у детей и подростков. В группе детей, болеющих более 1 мес, содержание ДК снижается с тенденцией к достоверности в сравнении с группой с впервые выявленным диабетом, но остается гораздо выше контрольной величины. Важное место в антиокислительной защите организма занимают ферменты CuZn-СОД и КТ. Показано, что уже в дебюте заболевания активность CuZn-СОД резко снижается по сравнению с контролем. В группе же пациентов, болеющих более 1 мес, существует только тенденция к снижению по сравнению с нормой. Различий между группами по изученным ферментам не найдено. Активность КТ в группе с впервые выявленным диабетом не отличается от контрольной величины. В группе пациентов (с длительностью заболевания более 1 мес) активность данного фермента достоверно повышается по сравнению с нормой. Полученные результаты свидетельствуют о том, что с первого месяца выявления СД 1-го типа в эритроци- тарных мембранах пациента имеет место активация процессов ПОЛ, интенсивность которых остается на высоком уровне в течение всего периода наблюдения. Корреляционный анализ в общей группе пациентов показал наличие положительных связей с тенденцией к достоверности между уровнем МДА как в эритроцитах, так и в плазме крови и продолжительностью СД 1-го типа (r = 0,29 и r = 57). При декомпенсации СД 1-го типа, особенно с наличием кетоза, а также при тяжелой степени диабета присоединяется синдром гипергликемии и гиперхолестеринемии [4, 10]. Известно, что избыточное образование продуктов ПОЛ оказывает повреждающее действие на уровне клеток; их цитотоксичность связана с накоплением перекисей липидов [11, 12]. При этом свободные радикалы участвуют в деструкции эндотелия, блокируют синтез белка и нуклеиновых кислот, подавляют гликолиз, способствуют разобщению окислительного фосфорилирования и ингибируют активность некоторых ферментов (глюкозо-6- фосфатазы, аденилатциклазы и др.), что приводит к нарушению функции многих тканей [13]. У пациентов с СД 1- го типа нарушено равновесие между активностью ПОЛ и системой антиоксидантной защиты и скорость ПОЛ превышает способность антиоксидантной системы «гасить» избыточное количество свободных радикалов. Таким образом, СД - заболевание, сопровождающееся системными метаболическими нарушениями, обусловливающими повышение синтеза свободных радикалов и снижение антиоксидантных защитных механизмов, реализующихся в активации ОС. Результаты наших исследований свидетельствуют о значительной роли активации ОС и угнетении функции инсулиновых рецепторов в патогенезе диабетических осложнений, что предполагает необходимость использования эффективных лекарственных средств, обладающих антиокси- дантной активностью. Выводы 1. Прогрессирующее снижение остаточной инсули- носекреции у детей и подростков и развитие инсулино- резистентности являются факторами риска тяжелого течения СД 1-го типа с быстрым развитием диабетических осложнений. 2. Метаболические изменения, сопровождающиеся стойким нарушением углеводного и липидного обмена, высоким уровнем переокисления липидов с нарушением активности ферментов антиоксидантной защиты с до- Clinical medicine стоверным снижением инсулинсвязывающей активности клеток крови свидетельствуют о наличии ОС у детей. 3. Для профилактики ухудшения состояния пациента с прогрессированием тяжести течения болезни необходимо учитывать метаболические нарушения, наличие остаточной инсулиносекреции, поскольку это определяет применение адекватных доз инсулина и эффективных средств, обладающих антиоксидантной активностью. Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
×

Об авторах

Нина Погосовна Микаелян

ГБОУ ВПО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России

Email: ninmik@yandex.ru
доктор биол. наук, профессор кафедры биохимии и молекулярной биологии лечебного факультета ГБОУ ВПО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России 117997, г. Москва, Россия

А. Е Гурина

ГБОУ ВПО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России

117997, г. Москва, Россия

В. В Смирнов

ГБОУ ВПО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России

117997, г. Москва, Россия

А. В Микаелян

ГБОУ ВПО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России

117997, г. Москва, Россия

А. А Терентьев

ГБОУ ВПО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России

117997, г. Москва, Россия

Список литературы

  1. Дедов И.И., Кураева Т.Л., Петеркова В.А. Сахарный диабет у детей и подростков: руководство для врачей. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2008.
  2. Кураева Т.Л. Метформин в лечении сахарного диабета 2 типа у детей и подростков. ЭФ. Педиатрия. 2011; (1).
  3. Титов В.Н. Становление в филогенезе, этиология и патогенез синдрома резистентности к инсулину. Отличия от сахарного диабета второго типа. Вестник РАМН. 2012; (4): 65-73.
  4. Микаелян Н.П., Терентьев А.А., Гурина А.Е., Смирнов В.В. Нарушения функций мембранорецепторного аппарата клеток крови у детей, больных сахарным диабетом I и II типа. Биомедицинская химия. 2011; 57(6): 642-9.
  5. Макишева Р.Т. Инсулин и клеточная смерть. Вестник новых медицинских технологий. 2015; (2). Available at: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2015-2/5122.pdf.
  6. Никонова Т.В., Пекарева Е.В., Смирнова О.М. Роль апоптоза в патогенезе сахарного диабета1 типа. Сахарный диабет. 2010; (1): 45-9.
  7. Паранич Л.И., Паранич А.В., Василенко Н.М., Бугай Е.В. Действие нитробензола и его хлорпроизводных на некоторые показатели антиокислительного гомеостаза в тканях крыс. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1993; 116(10): 402-5.
  8. Микаелян Н.П. Метаболический статус и инсулинсвязывающая активность клеток крови и печени при экстремальных состояниях: Дисс. ... докт. биол. наук. М.; 1991.
  9. Микаелян Н.П., Микаелян А.В. Молекулярные механизмы нарушений функций инсулиновых рецепторов при СД. Структурно-функциональные свойства мембран клеток крови и других тканей при гипергликемических состояниях. Саарбрюккен: Lambert Academic Publishing; 2013.
  10. Кравец Е.Б., Рязанцева Н.В., Яковлева Н.М., Бутусова В.Н., Тухватулин Р.Т., Новикова Л.К. Молекулярные нарушения мембраны эритроцитов при сосудистых осложнениях сахарного диабета 1 типа. Сахарный диабет. 2006; (1): 10-4.
  11. Asacawa T., Matsushita S. Coloring conditions of thiobarbituric acid test for detection lipid peroxides. Lipids. 1980; 15(3): 137-40.
  12. Lee Y., Wang M.Y., Du X.Q., Charron M.J., Unger R.H. Glucagon receptor knockout prevents insulin-deficient type 1 diabetes in mice. Diabetes. 2011; 60(2): 391-7.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© ООО "Эко-Вектор", 2016



СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия  ПИ № ФС 77 - 86296 от 11.12.2023 г
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ЭЛ № ФС 77 - 80632 от 15.03.2021 г
.