IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

Сахарный диабет - сложное системное заболевание, вызванное абсолютным или относительным дефицитом гормона инсулина, вследствие чего в организме развивается нарушение углеводного обмена, в частности угнетается использование тканями глюкозы. Одновременно или несколько позднее нарушаются и процессы обмена жиров, белков, водно-солевой баланс. Так формируется мощный шлейф гормонально-метаболических  изменений, который в конечном итоге может привести к так называемым поздним диабетическим осложнениям: макро и микроангиопатиям развитию инфаркта миокарда, инсульта, тяжелых поражений сосудов сетчатки глаз, почек и других систем. Количество больных диабетом увеличивается во всех странах и, по данным ВОЗ, в настоящее время в мире насчитывается более 150 млн. больных. Это ставит диабет в ранг острейших медико-социальных проблем, требующих неотложного решения. В тоже время механизмы гормонально-метаболических изменений в организме больного и пути их коррекции остаются во многом неизвестными.

Среди биологически активных соединений, которые регулируют работу сосудов, и в особенности, сосудистого эндотелия, главное место принадлежит NO. Известно, что при сахарном диабете нарушается образование NO. Таким образом, для понимания механизма возникновения и развития сосудистых осложнений диабета требуется более детальное рассмотрение биохимической роли NO в организме.

Традиционная терапия сахарного диабета основана на применении сахароснижающих препаратов и инсулина. Однако введение в организм ксенобиотиков способствует активации системы микросомального окисления, повышении продукции свободных радикалов, тем самым, вызывая дополнительные повреждения клеток и тканей. Поэтому в последнее время растет интерес к поиску веществ природного, в особенности растительного происхождения.

Фенольные соединения широко распространены в растительном мире и являются  важными продуктами метаболизма растений.

Одним из богатейших источников полифенолов является Виноград культурный и продукты его переработки. В настоящее время установлено, что фенольные соединения, выделенные из Винограда культурного демонстрируют широкий спектр биологических активностей, а именно антиоксидантную, мембраностимулирующую, иммуностимулирующую и противовоспалительную.

В настоящее время появились данные о влиянии растительных полифенолов на показатели углеводного обмена, работу инсулинсинтезирующего аппарата. Есть данные о нормализующем влиянии отдельных фенольных соединений на функционирование эндотелия сосудов. Однако биохимические основы их влияния не достаточно изучены.

Целью настоящего исследования было изучение влияния полифенольных концентратов из Винограда культурного на метаболизм NO и работу инсулярного аппарата в условиях моделирования сахарного диабета у крыс.

Опыты проводили на самцах крыс массой 180-200 г, содержащихся на стандартном рационе вивария при стандартной температуре и освещённости помещения.

Сахарный диабет 1-го типа вызывали путём одноразового введения раствора стрептозотоцина в 1 М цитратном буфере рН 4,5 в дозе 55 мг/кг массы тела. Развитие диабета контролировали измерением уровня глюкозы и инсулина в сыворотке крови крыс. Диагноз диабет был поставлен после того, как уровень глюкозы в сыворотке крови, взятой натощак, было больше 14 ммоль/л. Сахарный диабет 2-го типа моделировали содержанием животных на диете с высоким уровнем фруктозы (60 г/ на 100 г диеты) в течение 60 дней.

Крысы были распределены по экспериментальным группам, согласно вводимым полифенольным комплексам «Эноант» (в дозе 5 мл/1 кг масы тела животных (9мг/кг в пересчёте на полифенолы)) и «Полифен» (в дозе 5 мл/1 кг масы тела животных (9мг/кг в пересчёте на полифенолы)).

1-я группа -  контрольные животные; 2-я группа - животные, у которых вызывали сахарный диабет 1-го типа; 3-я группа - животные, у которых вызывали сахарный диабет 1-го типа, которые в течении 30 днeй  получали полифенольный экстракт «Эноант»; 4-я группа - животные, у которых вызывали сахарный диабет 1-го типа, которые в течении 30 днeй получали полифенольный экстракт «Полифен»; 5-я группа - животные, у которых вызывали сахарный диабет 2-го типа; 6-я группа - животные, у которых вызывали сахарный диабет 2-го типа  которые с 45 дня в течение 15 дней  получали полифенольный экстракт «Эноант»; 7-я группа - животные, у которых вызывали сахарный диабет 2-го типа, которые с 45 дня в течение 15 дней  получали полифенольный экстракт «Полифен».

Содержание аргинина и цитруллина определяли фотометрически методами с использованием стандартных наборов реактивов. Содержание глюкозы определяли глюкозооксидазным методом с использованием стандартных наборов реактивов. Содержание инсулина в сыворотке крыс определяли радиоиммунным методом с использованием стандартных наборов. Для оценки уровня эндогенного NO определяли содержание нитритов в сыворотке с помощью реактива Грисса. 

Установлено, что введение стрептозотоцина приводило к увеличению содержания глюкозы и снижению содержание инсулина в крови крыс.            Введение животным полифенольных концентратов «Эноант» и «Полифен» в значительной степени нормализовало данные показатели. Следует отметить, что максимальное гипогликемическое действие проявлял полифенольный концентрат «Эноант».

Содержание животных на диете, обогащенной фруктозой, приводило к увеличению уровней, как глюкозы, так и инсулина в крови крыс. Введение полифенольных концентратов достоверно снижало содержание инсулина, причем «Эноант» практически полностью нормализовал данные показатели.

Стрептозотоцин избирательно разрушает β-клетки островков Лангерганса поджелудочной железы, причём, как полагают, этот процесс опосредован образованием NO и активацией свободно-радикального окисления. Наблюдаемое увеличение уровня инсулина в ответ на действие полифенольных концентратов, может быть связано с тем, что фенольные соединения, выступая в качестве антиоксидантов, защищают β-клетки от разрушения.

Длительное содержание животных на фруктозном рационе приводит к снижению чувствительности клеток к инсулину, за счёт снижения количества рецепторов к нему. Гипогликемическое действие полифенолов связано с увеличением поступления глюкозы в клетки, за счет активации переносчика глюкозы  (GLUT-4), а также, возможно, ферментов гликолиза.

В патогенезе сахарного диабета важную роль играют нарушения функционирования эндотелия сосудов. Ключевым фактором,  регулирующим работу клеток сосудистого эндотелия является NO.

Образуется NO из аминокислоты L-аргинин, катализируют эту реакцию семейство ферментов, называемых NO-синтазами (NOS). Продуктами реакции являются NO и аминокислота L-цитруллин. Взаимодействие оксида азота с кислородом крови приводит к быстрому образованию стабильных конечных продуктов - нитрита и нитрата, которые являются косвенными маркерами содержания оксида азота в организме.

У животных, с экспериментальным сахарным диабетом 1-го типа, в периферической крови достоверно снижалось содержание NO, цитруллина и увеличивался уровень аргинина. У крыс, с диабетом 2-го типа, наблюдалось увеличение содержания нитратов в крови крыс, которое сопровождалось снижением содержания аргинина.

При диабете 1-го типа в клетках эндотелия снижается сродство NO-синтетазы к своему субстрату - аргинину, которое связано с активацией процессов СРО. Снижение образования NO приводит к сужению сосудов и нарушению кровообращения. При диабете 2-го типа увеличение образования NO может приводить к возрастанию образования  ONOO^- -  токсичного соединения, которое вызывает поражение сосудов, может приводить к атеросклерозу. Применение полифенольных концентратов нормализовало содержание нитратов, аргинина и цитруллина у животных с обоими типами диабета. При этом наибольшую эффективность в отношении NO, аргинина и цитруллина проявлял полифенольный комплекс «Эноант».

ВЫВОДЫ

1. Показано выраженное действие полифенольных комплексов, полученных из Винограда культурного на содержание инсулина, показатели углеводного обмена и метаболизм NO в условиях экспериментального диабета.
2. У крыс с диабетом 1-го типа наблюдались: гипоинсулинемия, гипергликемия и снижение синтеза NO, за счет нарушения использования аргинина.
3. У крыс с диабетом 2-го типа наблюдались: гиперинсулинемия, гипергликемия и повышенная продукция NO.
4. Действие полифенольного концентрата «Эноант» проявилось в нормализации работы системы оксида азота, содержании глюкозы и работы инсулинового аппарата.
5. Полифенольный концентрат «Эноант» проявил более выраженное действие в нормализации работы системы оксида азот, содержание глюкозы и работы инсулинового аппарата чем полифенольный концентрат «Полифен».