Preview

Проблемы Эндокринологии

Расширенный поиск

Интенсивность процессов перекисного окисления липидов, активность НАДФ-зависимых дегидрогеназ и протеаз в мозге крыс при многократном введении инсулина

https://doi.org/10.14341/probl199844335-37

Полный текст:

Аннотация

В больших полушариях и стволе мозга крыс, перенесших 7—9 гипогликемических ком, выявлено увеличение скорости накопления малонового диальдегида, уменьшение активности супероксидидисмутазы, НАДФ-зависимых глюкозо-6-фосфат-, малат-, изоцитратдегидрогеназ и глутатионредуктазы, а также снижение уровня диеновых конъюгатов. В структурах ствола мозга найдено увеличение активности нейтральных и кислых протеаз. Обнаруженные изменения являются свидетельством окислительного стресса, развивающегося в нервной ткани при неоднократном воздействии гипогликемии, возникают в восстановительном периоде после купирования гипогликемической комы глюкозой и могут иметь значение в патогенезе постгипогликемической энцефалопатии.

Для цитирования:


Телушкин П.К. Интенсивность процессов перекисного окисления липидов, активность НАДФ-зависимых дегидрогеназ и протеаз в мозге крыс при многократном введении инсулина. Проблемы Эндокринологии. 1998;44(3):35-37. https://doi.org/10.14341/probl199844335-37

For citation:


Telushkin P.K. The intensity of lipid peroxidation processes, the activity of NADP-dependent dehydrogenases and proteases in rat brain with repeated administration of insulin. Problems of Endocrinology. 1998;44(3):35-37. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/probl199844335-37

Лечение сахарного диабета, инсулинома поджелудочной железы, ряд заболеваний печени и желудочно-кишечного тракта сопровождаются неоднократно возникающей гипогликемией, которая может служить причиной необратимого повреждения нейронов и приводить к нарушению функций мозга — постгипогликемической энцефалопатии [2, 4, 9, 13]. Кроме того, интенсивная терапия сахарного диабета предполагает использование высоких доз инсулина и как следствие большую вероятность возникновения гипогликемии [10]. Активация перекисного окисления липидов (ПОЛ) является механизмом, приводящим к повреждению клеток независимо от природы патогенного воздействия [11, 12], поэтому в работе исследована интенсивность ПОЛ и связанных с ним реакций в мозге крыс при многократном введении гипогликемических доз инсулина.

Материалы и методы

Опыты выполнены на белых беспородных крысах-самцах массой тела 180—220 г. Все животные находились на обычном пищевом рационе и перед опытом голодали в течение 18—24 ч, воду получали без ограничения. Гипогликемическую кому (концентрация глюкозы в крови около 1 мМ/л, утрата постуральных рефлексов) вызывали внутримышечной инъекцией 40 ЕД инсулина на 1 кг массы тела. Купирование комы осуществляли введением 3 мл 40% раствора глюкозы в желудок.

Интенсивность накопления МДА в гомогенатах мозга крыс, перенесших 7—9 гипогликемических ком, при добавлении Fe2+ и аскорбата (7) и в отсутствие Fe2+ и аскорбата (/7), а также у крыс в состоянии гипогликемической комы в присутствии Fe2+ и аскорбата (/77).

И — исходный уровень; 30, 60, 120 — время инкубации (в мин). Треугольник — контроль; кружок — опыт. Звездочкой обозначены статистически достоверные изменения (р < 0,05).

Таблица 1

Уровень ДК (в Е232 • 1000/мг ткани), активность СОД (в ЕД/мг белка) и НАДФ-зависимых дегидрогеназ (в нмоль/мин/мг белка) в мозге крыс в состоянии гипогликемической комы и через 30 мин после купирования ее глюкозой (М ± т)

Показатель

Отдел мозга

Контроль

Кома

Через 30 мин после купирования комы глюкозой

ДК

БП

1,28

±

0,03

1,30

±

0,03

1,22

+

0,06

СТ

1,96

±

0,06

1,86

+

0,13

2,18

±

0,05*

сод

БП

223

±

5

228

+

12

214

±

8

СТ

229

±

5

180

+

6*

196

±

18

Г-6-ФДГ

БП

11,0

±

0,8

4,74

±

1,10*

Н,1

±

0,45

СТ

18,3

±

0,6

11,9

+

1,50*

17,1

±

0,50

ГР

БП

8,8

±

0,76

7,6

±

0,85

7,0

±

0,62

СТ

12,6

±

1,07

14,0

±

0,98

15,0

±

1,07

Примечание. В табл. 1 и 2 звездочкой обозначены статистически достоверные изменения (р < 0,05); в каждой серии по 5—6 опытов.

Исследовали ткани больших полушарий (БП) и ствола мозга (СТ) крыс, находящихся в состоянии гипогликемической комы, через 30 мин после купирования однократной комы и животных, перенесших 7—9 гипогликемических ком с интервалом 2 дня, на 2-е сутки после последней комы. Контролем служили интактные животные.

Скорость накопления малонового диальдегида (МДА) оценивали по реакции с тиобарбитуровой кислотой после инкубации 10% гомогенатов мозга в среде (в мМ): NaCl — 132; КС1 — 5; NaH2PO4 — 1,2; MgCl2 — 1,3; СаС12 — 1,2; глюкоза — 10,0; pH 7,4 при 37°С как без добавления Fe2+ и аскорбата, так и в их присутствии в конечных концентрациях соответственно 10“5 и 2 • 10-4 М [4]. Уровень диеновых конъюгатов (ДК) определяли спектрофотометрически [ 1 ]. Активность супероксид- дисмутазы (СОД, КФ 1.15.1.11) оценивали по торможению восстановления нитросинего тетразо- лия [3].

Активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г-6-ФДГ, КФ 1.1.1.49), НАДФ-малатдегидроге- назы (НАДФ-МДГ, КФ 1.1.1.40), НАДФ-изоцит- ратдегидрогеназы (НАДФ-ИЦДГ, КФ 1.1.1.42) и глутатионредуктазы (ГР, КФ 1.6.4.2) в цитоплазматической фракции исследовали спектрофотометрически [5].

Активность нейтральных и кислых протеаз определяли при pH 7,6 и 3,2 соответственно по накоплению тирозина, инкубируя гомогенаты мозга в присутствии денатурированного мочевиной гемоглобина [6]. Количество белка определяли по Лоури. Результаты экспериментов обрабатывали статистически с применением /-критерия Стьюдента.

Результаты и их обсуждение

У крыс, находящихся в состоянии гипогликемической комы, изменений скорости накопления МДА не обнаружено как при добавлении Fe2+ и аскорбата, так и в их отсутствие (см. рисунок). Изменений уровня ДК и активности ГР не выявлено. Обнаружено уменьшение активности Г-6- ФДГ на 35—53% (р < 0,01) в исследованных отделах мозга и СОД в СТ на 19% (р < 0,01) (табл. 1).

Через 30 мин после купирования гипогликемической комы изменений активности дегидрогеназ и СОД не наблюдалось, при этом увеличивался уровень ДК в СТ на 11% (р < 0,05).

У подопытных животных, перенесших 7—9 ком, на 2-е сутки после купирования последней комы в БП наблюдалось уменьшение активности Г-6-ФДГ на 9% (р < 0,05), НАДФ-ИЦДГ на 9% (р < 0,05) и ГР на 11% (р < 0,05), а в СТ - уменьшение активности НАД Ф-МД Г на 21% (р < 0,05). Активность СОД оказалась сниженной в БП и СТ соответственно на 52 и 37% < 0,05) (табл. 2). При этом наблюдали увеличение продукции МДА в СТ как стимулируемой Fe2+ и аскорбатом (25—30%), так и нестимулируемой (27%; р < 0,05).

Уровень ДК у крыс, подвергнутых неоднократной гиперинсулинизации, оказался сниженным в БП и СТ соответственно на 22 и 39% (в обоих случаях р < 0,05). У животных, перенесших серию гипогликемических ком, обнаружено увеличение активности нейтральных и кислых протеаз в структурах ствола мозга соответственно на 20 и 28% (в обоих случаях р < 0,05).

Увеличение скорости накопления МДА свидетельствует о стимуляции процессов ПОЛ в мозге крыс, подвергнутых многократной гиперинсулинизации. Уменьшение активности СОД и НАДФ- дегидрогеназ может быть связано с окислением сульфгидрильных групп белковой части молекул ферментов образующимися активными формами кислорода и азота [11], что в свою очередь снижает емкость антиоксидантных систем. Выявленное в данном эксперименте увеличение активности протеаз также, по-видимому, является свидетельством возникновения окислительного стресса, поскольку действие на геном продуктов ПОЛ приводит к индукции протеаз [12].

Повреждающее воздействие гипогликемии на мозг реализуется путем нарушений кальциевого гомеостаза, активации фосфалипаз и увеличения уровня ненасыщенных свободных жирных кислот [9], которые окисляются с существенно большей скоростью, чем эстерифицированные [7]. Уменьшение уровня ДК в мозге животных, перенесших серию гипогликемических ком, вероятно, обусловлено истощением пула легкомобилизуе- мых ненасыщенных высших жирных кислот в мозге крыс.

Более выраженные изменения наблюдаются в образованиях СТ. Многократное введение гипогликемических доз инсулина приводит к уменьшению интенсивности гликогенолиза в стволе мозга [8]. Высокая уязвимость структур СТ, по-видимо- му, связана с большим содержанием в них липидов и соответственно с потенциально большим количеством продуктов ПОЛ, которые способствуют уменьшению активности дегидрогеназ, СОД и индукции протеаз. С другой стороны, отделы СТ более чувствительны к окислительному повреждению, поскольку содержат большие количества ионов железа, накапливаемых меланином допаминергических нейронов и освобождаемых при неблагоприятных воздействиях на мозг [11], что, возможно, и является причиной накопления МДА в инкубате в отсутствие Fe2+ и аскорбата (см. рисунок).

Таблица 2

Уровень ДК (в Е232 * ЮОО/мг ткани), активность СОД (в ЕД/мг белка), протеаз (в мкг тирозина/ч/г ткани) и НАДФ-зависимых дегидрогеназ (в нмоль/мин/мг белка) в мозге крыс, перенесших серию гипогликемических ком (М ± т)

Показатель

Отдел мозга

Контроль

Опыт

ДК

БП

1,80

+

0,13

1,41

+

0,11*

СТ

2,55

±

0,05

1,57

±

0,12*

сод

БП

203

±

12

99

±

14*

СТ

218

±

13

137

±

24*

Нейтральные

БП

85,2

±

3,2

84,6

±

3,6

протеазы

СТ

65,1

+

2,4

78,1

±

2,3*

Кислые про

БП

319

+

3

314

±

12

теазы

СТ

337

±

19

431

±

24*

Г-6-ФДГ

БП

11,1

+

о,з

10,3

+

0,2*

СТ

15,9

+

0,5

16,0

±

0,5

НАДФ-МДГ

БП

2,9

+

0,2

2,5

+

0,2

СТ

7,7

+

0,5

6,0

+

0,5*

НАДФ-ИЦДГ

БП

4,4

±

0,1

4,0

+

0,1*

СТ

5,5

±

о,з

5,1

+

0,1

ГР

БП

9,9

±

0,2

8,8

+

0,4*

СТ

12,8

+

0,8

12,9

±

0,6

Таким образом, неоднократное воздействие ги- погликемиина мозг in vivo приводит к активации процессов ГГОЛ, уменьшению активности СОД и НАДФ-дегидрогеназ и индукции протеаз в отделах мозга. Выявленные изменения, по-видимому, имеют значение в патогенезе постгипогликемической энцефалопатии. Использование препаратов, защищающих нейроны от окислительного стресса, может оказаться полезным в профилактике постгипогликемической энцефалопатии при купировании гипогликемической комы и интенсивной терапии сахарного диабета.

Выводы

  1. Многократное воздействие гипогликемических доз инсулина приводит к активации процессов ПОЛ, увеличению активности протеаз и снижению активности НАДФ-зависимых дегидрогеназ в мозге.
  2. Выявленные изменения более выражены в стволовых структурах мозга.

Список литературы

1. Владимиров Ю. А., Арчаков А. И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. — М., 1972.

2. Генес С. Н. Гипогликемия. Гипогликемический симптомо- комплекс. — М., 1970.

3. Гуревич В. С., Конторщикова К. Н., Шатилина Л. В. // Лаб. дело. — 1990. — № 4. — С. 44—47.

4. Лукьянчиков В. С., Балаболкин М. И. Гипогликемический синдром: (Этиология, патогенез, диагностика, лечение). Вып. 1. - М., 1987.

5. Методы биохимических исследований: Липидный и энергетический обмен / Под ред. М. И. Прохоровой. — Л., 1982. - С. 168-176; 181-183.

6. Мурти В., Пракаш Г. С., Субраманян К. и др. // Нейрохимия. — 1985. — № 1. — С. 52—55.

7. Никушкин Е. В., Крыжановский Г. А., Михалева Л. И. и др. // Бюл. экспер. биол. — 1989. — № 2. — С. 174—177.

8. Телушкин П. К., Потапов П. П. // Пробл. эндокринол. — - № 5. - С. 53-54.

9. Auer R. N., Siesjo В. К. // Baillires Clin. Endocrinol. Metab. 1993. - Vol. 7, N 3. - P. 611-625.

10. Chabriat H., Sachon C., Levasseur M., Grimaldi A. // J. Neurol. Neurosurg. Psychiatr. — 1994. — Vol. 57, N 11. — P. 1360-1365. Gerlach M., Ben-Shachar D., Riederer P., Youdim M. В. H. // J. Neurochem. - 1994. - Vol. 63, N 3. - P. 793-807.

11. Halliwel B. // J. Neurochem. — 1992. — Vol. 59. — P. 1609— 1623.

12. Siesjo В. К. /I Diabet. Metab. Rev. — 1988. — Vol. 4. — P. 113-141.


Об авторе

П. К. Телушкин

Ярославская государственная медицинской академия


Россия


Рецензия

Для цитирования:


Телушкин П.К. Интенсивность процессов перекисного окисления липидов, активность НАДФ-зависимых дегидрогеназ и протеаз в мозге крыс при многократном введении инсулина. Проблемы Эндокринологии. 1998;44(3):35-37. https://doi.org/10.14341/probl199844335-37

For citation:


Telushkin P.K. The intensity of lipid peroxidation processes, the activity of NADP-dependent dehydrogenases and proteases in rat brain with repeated administration of insulin. Problems of Endocrinology. 1998;44(3):35-37. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/probl199844335-37

Просмотров: 125


ISSN 0375-9660 (Print)
ISSN 2308-1430 (Online)