Preview

Проблемы Эндокринологии

Расширенный поиск

Активность мембраносвязанной протеинкиназы с и АТФаз эритроцитов при диабетической ангиопатии

https://doi.org/10.14341/probl11896

Полный текст:

Аннотация

Активность протеинкиназы С, общих, Mg2 и Na+, K+ -зависимых АТФаз в эритроцитарных мембранах сравнивали у 46 пациентов с инсулиннезависимым, у 30 пациентов с инсулинозависимым сахарным диабетом с различными степенями сосудистых нарушений и у 17 пациентов с атеросклерозом с преимущественное поражение магистральных сосудов нижних конечностей. Сахарный диабет и развитие сосудистых нарушений были связаны с более выраженным снижением активности протеинкиназы С, общей и Na+, K+ -зависимой АТФазы, что особенно характерно для пациентов с инсулиннезависимым диабетом и макрососудистыми расстройствами, ингибировало активность протеинкиназы С и АТФазы в мембранах эритроцитов при прогрессировании диабетических сосудистых нарушений свидетельствуют об их вкладе в патогенез диабетической ангиопатии.

Для цитирования:


Ефимов А.С., Сергиенко А.А., Воробец З.Д., Сергиенко Л.M. Активность мембраносвязанной протеинкиназы с и АТФаз эритроцитов при диабетической ангиопатии. Проблемы Эндокринологии. 1993;39(1):11-14. https://doi.org/10.14341/probl11896

For citation:


Yefimov A.S., Serghiyenko A.A., Vorobets Z.D., Serghiyenko L.M. Activities of membranebound proteinkinase c and red cell ATPases in diabetic angiopathy. Problems of Endocrinology. 1993;39(1):11-14. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/probl11896

Макрососудистые нарушения значительно чаще встречаются у более тяжелых больных сахарным диабетом, однако специфические механизмы их развития изучены недостаточно [13].

При сахарном диабете повышение внутриклеточного уровня глюкозы в тканях, независимых от инсулина, сопровождается метаболическими изменениями, играющими важную роль в патогенезе сосудистых нарушений [1, 2]. В частности, предполагается, что активация полиольного пути и угнетение метаболизма миоинозитола наряду с усилением неферментативного гликозилирования белков являются определяющими в механизмах формирования диабетической ангиопатии [1, 11]. Эритроциты относят к инсулинрезистентным тканям, в которых при сахарном диабете создаются условия для повышения содержания глюкозы, сорбитола и фруктозы, снижения уровня миоинозитола, АТФ. глутатиона, активности мембраносвязанных ферментов, в том числе Na+, К+- АТФазы [18] Активность Na+, К+-АТФазы во многом зависит от функционального состояния фосфатдилинозитольного пути, тесно сопряженного с активностью протеинкиназы С [ 111.

Учитывая важность мембраносвязанной протеинкиназы С в поддержании необходимой кон-

Протеинкиназная и АТФазная активность мембран эритроцитов при сахарном диабете и диабетической активности

Показатель

Контроль

Тип диабета

Больные без выявленных сосудистых нарушений

Больные диабетической ангиопатией I степени

Больные диабетической ангиопатией универсальной (макро-, микро)

Больные атеросклерозом

Базальная активность протеинкиназы С

74,1 ±5,26

I

79,8+5,71

87,0+5,66

91,0+6,13

11

84,8+6,34

86,9±6,24

85,1+5,82

Активность в присутствии ФМА

111,4+6,43

I

99,5+5,91

89,2+6,37

120,8+6,53

II

103,1+6,63

91,1 ±5,52

86,9+5,71

Активность протеинкиназы С

37,3±5,82

I

19,7+4,51

2,2+0,54

29,8+4,72

11

18,3+3,4

4,2±0,41

1,8+0,31

Общая АТФаза

0,65+0,016

I

0,45+0,02

0,40+0,016

0,29+0,02

0,29+0,031

р<0,001

р<0,001

р<0,001

р<0,001

р, >0,05

Pi <0,001

Рз<0,001

II

0,83+0,014

0,76+0,042

0,73+0,02

р<0,001

р<0,001

р<0,001

р2<0,001

Pi <0,001

pi <0,001

Na+, К+-зависимая АТФаза

р4<0,001

Рз>0,05

Р5<0,001

0,12±0,012

I

0,32+0,03

0,17±0,015

0,03+0,001

0,04+0,02

р<0,001

р>0,05

р<0,001

р<0,001

Pi <0,001

Pi <0,001

11

0,05+0,003

0,05±0,002

0,04+0,002

р<0,001

р<0,001

р<0,001

р2<0,001

Pi >0,05

Pi <0,05

Mg2+-3aBHCHMan АТФаза

р4<0,001

Р5<0,001

0,53+0,018

I

0,14+0,014

0,22±0,012

0,25+0,024

0,24+0,011

р<0,001

р<0,001

р<0,001

р<0,001

0,77+0,032

pi <0,001

Pi <0,001

II

0,71+0,056

0,69+0,045

р<0,001

р<0,001

р<0,001

р2<0,001

pi >0,05

Pi >0,05

р4<0,001

р5<0,001

Примечание. Активность протеинкиназы С выражали в пмоль 32Р на 1 мг белка за 1 мин, активность АТФаз — в мкмоль-Фн на 1 мг белка за 1 ч. р — сравнение показателей у больных и лиц контрольной группы, р\ — у больных с микро- или генерализованной ангиопатией и без нее, р2 — у больных с I и II типами сахарного диабета без выявленных сосудистых нарушений, р3 — у больных с микро- и генерализованной ангиопатией, р4 — у больных с I и II типами сахарного диабета с микроангиопатией, ps — у больных с I и II типами сахарного диабета с генерализованной ангиопатией.

центрации ионизированного кальция в цитоплазме эритроцитов и, таким образом, в регуляции различных внутриклеточных процессов, ее возможную роль в регуляции Na ,К+-АТФазы, мы изучали активность этих ферментов при сахарном диабете, диабетических макро- и микрососудистых нарушениях в сравнении с аналогичными показателями при атеросклерозе.

Материалы и методы

Под наблюдением находилось 76 больных (35 женщин, 41 мужчина) в возрасте от 17 до 72 лет, страдающих сахарным диабетом (I тип — у 30, II тип — у 46). Длительность заболевания составила от 1 мес до 15 лет. Параллельно обследовано 17 больных, страдающих атеросклерозом с преимущественным поражением сосудов нижних конечностей и неизмененными показателями теста толерантности к глюкозе. Контрольную группу составили 22 практически здоровых человека в возрасте от 19 до 69 лет. Характер и степень диабетической ангиопатии определялись согласно классификации А. С. Ефимова [I].

Тени эритроцитов получали по методу 110]. Для этого венозную кровь собирали в гепаринизированные пробирки и помещали на лед. Образцы крови центрифугировали при 1000 g в течение 15 мин при 4 °C. Эритроциты трижды промывали в тех же условиях центрифугирования раствором, содержащим 150 мМ NaCl в 5 мМ Na-фосфатном буфере (pH 8,0). Затем эритроциты гемолизировали в 15-кратном объеме 5 мМ Na-фосфатного буфера (pH 8,0) и осаждали при 30 000 g в течение 20 мин. Осадок трижды промывали средой гемолиза. Полученную фракцию мембран доводили средой промывки до объема, равного исходному объему эритроцитов.

Активность мембраносвязанной протеинкиназы С определяли в инкубационной среде (0,2 мл), содержащей 20 мМ трис-НС1-буфер (pH 7,0), 5 мМ MgCl2, 0,2 мМ СаС1г, 10 мМ NaF, 50 мкМ [у-32Р] АТФ (1О'° Бк/мкмоль), 0,1 мкг/мл 4р-форбол-12р-миристат-13а-ацетата (ФМА) и 0,05 % тритон X-100. Реакцию инициировали добавлением АТФ и проводили в течение 1 мин при 30 °C, останавливали добавлением 2 мл 10 % раствора трихлоруксусной кислоты. Пробы наносили на мембранные фильтры («Millipore», диаметр пор 0,45 мкм) и радиоактивность их определяли при помощи сцинтилляционного счетчика «Beckman LS-7000». Активность протеинкиназы С изучали параллельно в мембранах эритроцитов в отсутствие и присутствии ФМА, который, как и 1,2-диацилглицерин, является активатором данного фермента [8]. Об активности протеинкиназы С судили по разности между включением 32Р в белки мембран в присутствии форболового эфира и в его отсутствие 115].

Активность АТФаз определяли согласно [7], а концентрацию белка — по методу Лоури [14].

Результаты и их обсуждение

Как видно из таблицы, базальная протеинкиназная активность является наименьшей (74,1± ±5,26 пмоль 32Р на 1 мг белка в 1 мин) в мембранах эритроцитов лиц контрольной группы. При различных формах сахарного диабета она возрастает на 7,6—17,4 %. Активность фермента, активируемого форболовым эфиром, т. е. активность самой протеинкиназы С, наибольшая (37,3± ±5,82 пмоль 32Р на 1 мг белка в 1 мин) в плазматических мембранах эритроцитов лиц контрольной группы. При инсулинзависимом сахарном диабете у больных без сосудистых нарушений активность протеинкиназы С уменьшается на 47 %, а при наличии диабетической ангиопатии — на 94 %. У больных диабетом II типа без сосудистых нарушений активность протеинкиназы С снижается на 51 %, при диабетической микроангиопатии 1—2-й степени — на 88,7 %, при генерализованной макро- и микроангиопатии — на 95 % по отношению к контролю. У больных атеросклерозом столь значительное угнетение активности протеинкиназы С не наблюдается, она уменьшается на 20 %.

В мембранах эритроцитов больных сахарным диабетом I типа активность общей АТФазы снижается, что более выражено при диабетической ангиопатии (р<0,001). Прогрессирование сосудистых нарушений при инсулиннезависимом сахарном диабете сопровождается некоторым повышением активности общей АТФазы. В тенях эритроцитов больных сахарным диабетом I типа и генерализованной ангиопатией активность Mg2+- зависимой АТФазы составила 0,25± ±0,024 мкмоль-Фн на 1 мг белка за 1 ч, у больных со II типом — 0,69±0,045 мкмоль Ф„ на 1 мг белка за 1 ч (р<0,001). Значительное угнетение \а ++-зависимой АТФазы наблюдается при прогрессировании диабетической ангиопатии, а также у больных атеросклерозом.

Активность Na + ,К. -АТФазы составляет основу функционирования Na+,K+-Hacoca и играет решающую роль в поддержании концентрационных градиентов Na+ и К+ между цитоплазмой и внеклеточной средой. Ингибирование \а ++-АТФ- азы, а также Са2+-АТФазы показано в мембранах эритроцитов больных сахарным диабетом и при экспериментальном диабете [4, 6]. Результатом снижения концентрационного градиента Na+ может быть угнетение активности Ыа+/Са2+-обмен- ного механизма, функционирующего исключительно благодаря этому концентрационному градиенту [4]. Ингибирование Са2+-АТФазы с соответствующим угнетением деятельности Са2+-насоса сопровождается повышением уровня цитоплазматического кальция [6].

Длительная адаптация организма к гипоксии, которая наблюдается при сахарном диабете, сопровождается повышением соотношения НАД-Н/НАД, снижением содержания АТФ и увеличением уровня АДФ, АМФ [9]. Дефицит АТФ может способствовать снижению резистентности фосфолипидов мембран к эндогенным фосфолипазам, приводящему к изменению фосфолипидного состава мембран, повышению их проницаемости для ионов Са2+ [4, 8]. В ряде исследований показано, что при сахарном диабете уровень фосфолипидов и свободного холестерина мембран эритроцитов снижается с одновременным повышением активности фосфолипаз, играющих важную роль в повреждении липидного бислоя мембран и образовании лизофосфолипидов [5, 12]. В свою очередь АДФ индуцирует аккумуляцию инозитолтрифосфата и повышение цитозольной концентрации CaL+, что было показано в эндотелиальных клетках аорты [8].

Угнетение активности \а ++-АТФазы приводит к множественным биохимическим, Na-зависи- мым процессам нарушения транспорта субстратов и метаболитов через клеточную мембрану и, в частности, поступления миоинозитола [11]. Угнетение активности \а++-АТФазы и натрий-калиевого насоса с одновременным снижением уровня миоинозитола показано в различных тканях при сахарном диабете [12]. Миоинозитол является предшественником в синтезе инозитолсодержащих фосфолипидов, гидролиз которых опосредуется действием инозитол-1,4,5-трифосфата и 1,2- диацилглицерина, вторичных мессенджеров, принимающих участие в высвобождении кальция из внутриклеточных депо, а также в активировании протеинкиназы С [8, 15]. Активаторы протеинкиназы С способствуют нормализации оубаинзави- симого поглощения кислорода в нервной ткани при экспериментальном сахарном диабете, а также в эмбриональных фибробластах мышей, что может указывать на участие протеинкиназы С в регуляции активности \а++-АТФазы [16]. Подтверждением этому является возможность фосфорилирования \а++-АТФазы мембраносвязанной, не зависимой от цАМФ, протеинкиназой [17]. В нервной ткани при сахарном диабете фосфорилирование белков, зависимое от протеинкиназы С, уменьшается, что объясняется снижением количества субстрата [11]. Результаты этих исследований позволили предположить, что нарушение метаболизма фосфоинозитола в инсулинрезистент- ных тканях при сахарном диабете является результатом снижения уровня миоинозитола, что приводит к угнетению эффектов 1,2-диацилглицерина и/или инозитол-1,4,5-трифосфата, протеинкиназы С и может способствовать снижению активности Ыа++-АТФазы через механизмы фосфорилирования [12].

Повышенная проницаемость мембран эритроцитов для Na + ,K+ и Са2+ рассматривается в качестве одной из основных причин развития гипертонической болезни, ишемических повреждений сердца [3, 4]. Установленное нами угнетение активности На ++-АТФазы и протеинкиназы С в мембранах эритроцитов больных атеросклерозом свидетельствует в пользу этого предположения.

При сахарном диабете и особенно при прогрессировании сосудистых нарушений снижение активности протеинкиназы С значительно более выражено, что может служить подтверждением роли нарушений метаболизма фосфоинозитола, функционального состояния протеинкиназы С в патогенезе диабетической ангиопатии.

Выводы

  1. В мембранах эритроцитов больных сахарным диабетом активность протеинкиназы С, общей АТФазы и 1Ча++-зависимой АТФазы по сравнению с аналогичными показателями у больных атеросклерозом значительно угнетена.
  2. Выраженное угнетение активности протеинкиназы С, общей и 1Ма++-зависимой АТФазы при прогрессировании диабетических сосудистых нарушений свидетельствует об их роли в патогенезе диабетической ангиопатии.
  3. Между уменьшением активности протеинкиназы С и Na \К + -АТФазы имеется определенная корреляция, которая, по-видимому, опосредована Са2+-фосфолипидзависимым фосфорилированием указанной АТФазы и нарушением фосфолипидного состава мембран эритроцитов.

Список литературы

1. Ефимов А. С. Диабетические ангиопатии.— М„ 1989.

2. Кендыш И. Н. Регуляция углеводного обмена,—М., 1985.

3. Киселев Г. В. // Успехи соврем, биол.— 1987.— Т. 103, вып. 2.— С. 163—172.

4. Меерсон Ф. 3. Патогенез и предупреждение стрессорных и ишемических повреждений сердца.— М., 1987.

5. Туркина Т. И., Марченко Л. Ф.. Сапелкина Л. В. и др. // Пробл. эндокринол.— 1986.— Т. 32, № 5.— С. 32—36.

6. Agarwal V., Rastogi A.. Sahib М., Sagar Р. // Acta diabetol. lat.— 1985,—Vol. 22, N 2,—P. 111 — 118.

7. Baron D. N.. Khan F. A. // Clin. Sci.— 1985.—Vol. 68, N 2,— P. 143—149.

8. Demolle D., Boeynaem J. M. // Prostaglandins.— 1988.— Vol. 35, N 2,— P. 243—257.

9. Donatelli M., Verga S., Terrezzi C. et al. // Ricer. Clin. Lab.— 1988,— Vol. 17, N 4,— P. 343—347.

10. Gomperts E. D., Metz J., Zail S. S. // Brit. J. Haemat.— 1972,— Vol. 23, N 3,— P. 363—370.

11. Greene D. A., Lattimer S. A. // Clin. Chem.— 1986.— Vol. 32, N 10 (В).— P. B42—B47.

12. Greene D. A., Lattimer S. A., Sima A. A. F. // Diabetes.— 1988,- Vol. 37, N 6,— P. 688—693.

13. Koschinsky T., Bunting С. E., Rutter R.. Gries F. A. // Diabete et Metab.— 1987.— Vol. 13, N 3bis.— P. 318—325.

14. Lowry О. H., Rosebrough N. J., Farr A. L., Randall R. J. // J. biol. Chem.— 1951,—Vol. 193,—P. 265-275.

15. Niskizuka Y. // Nature.— 1984.— Vol. 308, N 1.— P. 693— 698.

16. Simpson M. F., Hawthorne J. N. // Diabetologia.— 1988.— Vol. 31, N 5,— P. 297—303.

17. Yeh L. A., Ling L., English L., Cantley L. // J. biol. Chem.— 1983,—Vol. 258, N 2,— P. 6567—6574.

18. Yeh L.-A., Rafford С. E„ Godda K. J. // Diabetes.— 1987,—Vol. 36, N 12,—P. 1414—1419.


Об авторах

А. С. Ефимов

Киевский НИИ эндокринологии и обмена веществ; Львовский медицинский институт


Украина


А. А. Сергиенко

Киевский НИИ эндокринологии и обмена веществ; Львовский медицинский институт


Украина


З. Д. Воробец

Киевский НИИ эндокринологии и обмена веществ; Львовский медицинский институт


Украина


Л. M. Сергиенко

Киевский НИИ эндокринологии и обмена веществ; Львовский медицинский институт


Украина


Рецензия

Для цитирования:


Ефимов А.С., Сергиенко А.А., Воробец З.Д., Сергиенко Л.M. Активность мембраносвязанной протеинкиназы с и АТФаз эритроцитов при диабетической ангиопатии. Проблемы Эндокринологии. 1993;39(1):11-14. https://doi.org/10.14341/probl11896

For citation:


Yefimov A.S., Serghiyenko A.A., Vorobets Z.D., Serghiyenko L.M. Activities of membranebound proteinkinase c and red cell ATPases in diabetic angiopathy. Problems of Endocrinology. 1993;39(1):11-14. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/probl11896

Просмотров: 153


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