Концентрация аскорбиновой кислоты в коре большого мозга и внутренних органах крыс при хронической и острой гипергликемии

У больных сахарным диабетом часто отмечаются психические нарушения, этиология которых неясна [4, 8]. Известно также, что у пациентов, страдающих диабетом (инсулинзависимым и инсулиннезависимым), по невыясненным причинам снижено содержание аскорбиновой кислоты в плазме крови и лейкоцитах [5, 6, 13, 16]. Полученные в последние годы данные о роли аскорбиновой кислоты в центральной нервной системе позволяют предположить существование патогенетической взаимосвязи между этими двумя группами данных.

Аскорбиновая кислота, хорошо известная как антиокислитель и кофермент во многих биохимических реакциях организма, в центральной нервной системе участвует в синтезе ряда нейромедиаторов и, как оказалось, выполняет специфическую функцию модулятора или регулятора синаптической передачи [2, 7]. В связи с этой ее ролью, как полагают, концентрация аскорбиновой кислоты в мозге поддерживается на определенном уровне и экспериментально вызванное изменение ее ведет к биохимическим, физиологическим и ультраструктурным изменениям в нервных клетках и их синаптических окончаниях [1, 3, 7]. Характерно также, что различные психические заболевания сопровождаются дефицитом аскорбиновой кислоты [14, 15].

Учитывая вышеперечисленное, можно предположить, что при диабете изменяется уровень аскорбиновой кислоты и в мозге, что может быть одной из причин диабетической психопатологии. Для проверки этой гипотезы в данной работе у крыс исследовали содержание аскорбиновой кислоты в коре большого мозга и некоторых внутренних органах при острой и хронической гипергликемии.

Материалы и методы

Половозрелым крысам-самцам линии Вистар внутрибрюшинно инъецировали стрептозотоцин ("Sigma", США) в дозе 60 мг/кг в 0,01 М цитратном буфере pH 4,5 или один буфер (контроль). Через 21 сут животных декапитировали, определяли концентрацию глюкозы в сыворотке крови глюкозооксидазным методом и содержание аскорбиновой кислоты в сыворотке крови, печени, надпочечниках, поджелудочной железе и коре большого мозга по методу S. Отауе и соавт. [12].

У другой группы крыс вызывали острую гипергликемию внутрибрюшинным введением 50% раствора глюкозы в дозе 5 г/кг (контроль — физиологический раствор в дозе 10 мл/кг). Через 1 ч крыс декапитировали, измеряли концентрацию глюкозы в сыворотке крови и аскорбиновой кислоты во внутренних органах.

Достоверность различий результатов вычисляли с помощью /-критерия Стьюдента.

Результаты и их обсуждение

Введение крысам стрептозотоцина через 3 нед вызывает выраженную гипергликемию, полидипсию, гиперфагию и потерю массы (табл. 1), а также полиурию.

В сыворотке крови и в печени обнаружено значительное уменьшение концентрации аскорбиновой кислоты, в коре мозга — достоверное ее увеличение (см. табл. 1). В надпочечниках наблюдается тенденция к снижению уровня аскорбиновой кислоты как у диабетических, так и у контрольных крыс по сравнению с интактными животными.

Внутрибрюшинное введение раствора глюкозы через 1 ч приводит к значительной гипергликемии (табл. 2), при этом в коре мозга, печени и поджелудочной железе обнаружено повышение концентрации аскорбиновой кислоты.

Следует отметить также значительное снижение содержания глюкозы в крови и аскорбиновой кислоты в печени, надпочечниках и поджелудочной железе через 1 ч после стресса, вызванного внутрибрюшинной инъекцией физиологического раствора (см. табл. 2).

Представленные результаты о снижении уровня аскорбиновой кислоты в крови и печени крыс при стрептозотоциновом диабете согласуются с данными литературы [6, 17]. Новым фактом является обнаруженное увеличение концентрации аскорбиновой кислоты в коре мозга крыс при экспериментальном диабете и острой гипергликемии. Следует подчеркнуть, что даже кратковременное повышение уровня аскорбиновой кислоты в не- окортексе ведет к выраженным и продолжительным структурно-функциональным изменениям в

Таблица 1

Физиологические и биохимические показатели развития диабета и концентрация аскорбиновой кислоты в органах крыс через 21 сут после инъекции стрептозотоцина или буферного раствора (контроль) (М ± т)

Примечание. Здесь и в табл. 2: * — р < 0,01; ** — р < 0,001 по сравнению с контролем.

Таблица 2

Концентрация глюкозы в крови и аскорбиновой кислоты в органах крыс через 60 мин после внутрибрюшинной инъекции физиологического раствора в дозе 10 мл/кг или раствора глюкозы в дозе 5 г/кг (М ± т)

Примечание. + — р < 0,05; ++ — р < 0,01 по сравнению с интактными крысами, и — число животных.

кортикальных нейронах [1, 3, 7]. Если подобные изменения происходят в центральной нервной системе пациентов, страдающих диабетом, они могут способствовать развитию психических нарушений.

В соответствии с существующими в настоящее время представлениями аскорбиновая кислота (или ее окисленная форма — дегидроаскорбино- вая кислота) и глюкоза благодаря структурному сходству транспортируются через клеточную мембрану с помощью одной и той же трансмембранной транспортной системы [10]. Вследствие этого увеличение концентрации глюкозы в крови угнетает трансмембранный транспорт аскорбиновой кислоты и нарушает ее нормальное поступление во внутренние органы. Исходя из данной концепции, априори предполагалось, что при диабете содержание аскорбиновой кислоты снижено и в головном мозге [11], что не подтвердилось в данной работе. По-видимому, гипергликемия или активирует транспорт аскорбиновой кислоты в мозг, или, что более вероятно, тормозит ее обмен в мозге. Второе объяснение может быть подтверждено, если при гипергликемии в головном мозге будет обнаружено уменьшение концентрации метаболитов аскорбиновой кислоты — дегидроа- скорбиновой и дикетогулоновой кислот.

Известно, что крысы, как и большинство других млекопитающих, синтезируют аскорбиновую кислоту из глюкозы в печени. Несмотря на это, ее содержание в печени у крыс-диабетиков снижается, но при острой гипергликемии повышается. Данный феномен можно объяснить, если сделать следующее допущение: гипергликемия нарушает не только активный транспорт аскорбиновой кислоты из крови во внутренние органы, но и ее транспорт из внутренних органов, в частности из печени, в кровь. Очевидно, что в печени при этом будет замедляться скорость всех 3 взаимосвязанных процессов: синтез -у накопление -> секреция аскорбиновой кислоты. Вследствие этого при диабете в печени снижаются уровень аскорбиновой кислоты (см. табл. 1) [6, 17] и скорость ее синтеза [9]. Очевидно также, что резкое торможение выброса аскорбиновой кислоты в кровь вначале должно вести к накоплению уже синтезированной аскорбиновой кислоты в печени, что и наблюдалось при острой гипергликемии (см. табл. 2).

Важное следствие представленной гипотезы заключается в следующем. Если гипергликемия ингибирует транспорт аскорбиновой кислоты из внутренних органов в кровь, то у людей, не способных синтезировать аскорбиновую кислоту и получающих ее с пищей, гипергликемия, в том числе вызванная диабетом, будет тормозить транспорт витамина С через кишечную стенку в кровь, что и может быть причиной пониженного уровня аскорбиновой кислоты у диабетиков.

Выводы *

1. Стрептозотоциновый диабет и острая гипергликемия повышают концентрацию аскорбиновой кислоты в коре большого мозга крыс.
2. В печени при стрептозотоциновом диабете концентрация аскорбиновой кислоты снижается, а при острой гипергликемии повышается. Предполагается, что гипергликемия ингибирует секрецию аскорбиновой кислоты из печени в кровь у крыс и активный транспорт аскорбиновой кислоты через кишечную стенку у человека.