Preview

Проблемы Эндокринологии

Расширенный поиск

Механизмы нарушений функций мембранорецепторного аппарата при инсулинзависимом сахарном диабете у бе¬ременных женщин

https://doi.org/10.14341/probl12128

Полный текст:

Аннотация

Известно, что все конечные эффекты действия инсулина в клетках — следствие сложной цепи метаболических событий, начинающихся с обязательного формирования активного комплекса инсулин — инсулиновый рецептор (ИР). «Вмонтированный» в мембрану рецептор оказывается включенным в сложную систему взаимодействий, во многом определяющих его функциональное состояние. Такие мембранные факторы, как белки и липиды, оказывают влияние на аффинность рецептора. Вероятно, изменение аффинности часто опосредовано изменениями в микроокружении рецептора. Связывающие характеристики рецептора в первую очередь необходимо сопоставить с такими интегральными показателями физико- химического состояния липидного матрикса, как его жидкостность, проницаемость и другие свойства мембран.


Данные литературы о характере инсулин- рецепторных взаимодействий у больных инсулинзависимым сахарным диабетом (ИЗСД) весьма противоречивы. Интенсивность рецепторного связывания инсулина тканевыми клетками весьма вариабельна и отрицательно коррелирует с уровнем как эндогенного, так и экзогенного инсулина.


Установлено, что при нормальной беременности у женщин, несмотря на постоянное возрастание концентрации инсулина в циркуляторном русле, толерантность к глюкозе снижается. У больных сахарным диабетом при беременности доза инсулина возрастает в 2—3 раза.


При ИЗСД может наблюдаться инсулинорезистентность вследствие нарушений инсулин-рецепторных взаимодействий в клетках и структурно-функциональных свойств мембран.


В настоящей работе нами проведено исследование параметров структурной организации мембран и факторов, влияющих на инсулин-рецепторные взаимоотношения в мембранах клеток крови, у женщин с ИЗСД в III триместре беременности.

Для цитирования:


Микаелян Н.П., Князев Ю.А., Максина А.Г., Петрухин В.А. Механизмы нарушений функций мембранорецепторного аппарата при инсулинзависимом сахарном диабете у бе¬ременных женщин. Проблемы Эндокринологии. 1994;40(4):4-7. https://doi.org/10.14341/probl12128

For citation:


Mikaelyan N.P., Knyazev Yu.A., Maxina A.G., Petrukhin V.A. Mechanisms of membranoreceptor function disturbances in pregnant patients with insulin-dependent diabetes mellitus. Problems of Endocrinology. 1994;40(4):4-7. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/probl12128

Известно, что все конечные эффекты действия инсулина в клетках — следствие сложной цепи метаболических событий, начинающихся с обязательного формирования активного комплекса инсулин — инсулиновый рецептор (ИР). «Вмонтированный» в мембрану рецептор оказывается включенным в сложную систему взаимодействий, во многом определяющих его функциональное состояние. Такие мембранные факторы, как белки и липиды, оказывают влияние на аффинность рецептора. Вероятно, изменение аффинности часто опосредовано изменениями в микроокружении рецептора. Связывающие характеристики рецептора в первую очередь необходимо сопоставить с такими интегральными показателями физико- химического состояния липидного матрикса, как его жидкостность [14], проницаемость и другие свойства мембран.

Данные литературы о характере инсулин- рецепторных взаимодействий у больных инсулинзависимым сахарным диабетом (ИЗСД) весьма противоречивы [8, 13, 15]. Интенсивность рецепторного связывания инсулина тканевыми клетками весьма вариабельна и отрицательно коррелирует с уровнем как эндогенного, так и экзогенного инсулина [17].

Установлено, что при нормальной беременности у женщин, несмотря на постоянное возрастание концентрации инсулина в циркуляторном русле, толерантность к глюкозе снижается [6]. У больных сахарным диабетом при беременности доза инсулина возрастает в 2—3 раза.

При ИЗСД может наблюдаться инсулинре- зистентность вследствие нарушений инсулин-ре- цепторных взаимодействий в клетках и структурно-функциональных свойств мембран [3—5].

В настоящей работе нами проведено исследование параметров структурной организации мембран и факторов, влияющих на инсулин-рецеп- торные взаимоотношения в мембранах клеток крови, у женщин с ИЗСД в III триместре беременности.

Материалы и методы

Состояние мембранорецепторного аппарата изучено у 68 больных ИЗСД женщин в III триместре беременности. Возраст больных составил 18—40 лет (средний возраст 26±5,4 года). Срок заболевания — от 5 до 16 лет. Нами изучены инсулин-рецепторные связи в эритроцитах (Эр) у беременных женщин с ИЗСД, у которых суточная доза инсулина составляла в среднем 72 ЕД. К. моменту исследования больные находились в состоянии компенсации сахарного диабета, что подтвеждалось нормогликемией, натощак и в течение дня, аглюкозурией. Контрольная группа состояла из 20 женщин в Ш триместре беременности, без эндокринной патологии. Концентрацию инсулина определяли с помощью наборов для радиоиммунологического анализа, количество инсулиновых рецепторов в плазматических мембранах (ПМ) Эр — по описанному нами методу [5]. Связывание 12°1-инсулина с рецепторами ПМ Эр исследовали по методу I. Roth (1983) с использованием метода вытеснения 1251-инсулина из комплекса с рецепторами возрастающими количествами немеченого гормона в условиях равновесия [9]. Общее количество инсулинсвязывающих мест и сродство рецепторов к гормону определяли по методу L. Scatchard [15], Р. Meyts и

  1. Roth [И], чувствительность клеток к инсулину оценивали по степени утилизации глюкозы Эр. Об интенсивности перекисного окисления липидов (ПОЛ) и выделенных ПМ Эр судили по содержанию гидроперекисей (ГП) [1] и малонового диальдегида (МДА), используя колориметрический метод с, тиобарбитуровой кислотой [12], антиокислительную активность (АОА) крови определяли в модификации Г. И. Клебанова и соавт. [2]. Структурно-функциональные свойства мембран Эр оценивали по изменению в мембранах Эр концентрации МДА, ГП, АОА, а также путем измерения концентрации тиоловых групп, микровязкости и гидрофобности эритроцит- ных мембран посредством вычисления коэффициента упорядоченности и гидрофобности эритроцитных мембран методом ЭПР-спектроскопии с помощью спиновых зондов на радиоспектрометре Е-4 («Varian», США).

Результаты и их обсуждение

Полученные результаты показали, что в эритроцитных мембранах у беременных с ИЗСД значительно увеличивается «жесткость» липидного бислоя мембраны. Повышенная «жесткость» мембран, по-видимому, может служить одной из причин нарушения связывания инсулина с рецепторами, так как латеральная диффузия рецепторов, способность их к агрегированию и интернализации при этом резко затрудняются. Как видно на рис. 1, при 2-часовой инкубации Эр, взятых у беременных женщин, больных ИЗСД, с инсули-

Рис. 1. Структурная организация эритроцитных мембран беременных при инкубации клеток инсулином.

^

Слева — коэффициент упорядоченности, справа — коэффициент гидрофобности. N —интактные Эр; /—/// —Эр, подвергнутые действию инсулина в дозах 20, 80, и 1000 пг/мл соответственно. * р<0,001 достоверность по отношению к группе здоровых беременных.

Рис. 2. Анализ инсулин-рецепторного взаимодействия у больных ИЗСД, резистентным к инсулинотерапии.

А — кривые конкурентного вытеснения 1251-инсулина немеченным инсулином в разных концентрациях в Эр здоровых лиц (/) и больных сахарным диабетом (2). По оси ординат специфическое связывание |251-инсулина Эр (в % от общего инсулина в расчете на 2-109 клеток в 1 мл); по оси абсцисс — логарифм концентрации немеченого инсулина (в нг/мл). Б — те же данные в координатах графика Скетчарда. По оси ординат — отношение |251-инсулина связанного к свободному; по оси абсцисс — связанный инсулин (в нг/мл в расчете на 2,0-109 клеток в 1 мл.

ном in vitro в концентрациях 20, 80 и 1000 пг/мл в прямой зависимости от дозы инсулина происходит возрастание коэффициента упорядоченности и снижение гидрофобности мембран Эр по сравнению с интактными клетками. Повышение микровязкости мембран Эр связано, по-видимому, с глубокими метаболическими нарушениями, в частности, усилением ПОЛ, приводящими, как известно, к увеличению «жесткости» липидного бислоя мембран [7}f

При изучении одной из наиболее активных групп белка — SH с помощью спиновой метки отмечено изменение конформации поверхности белков, т. е. усиление процессов ПОЛ мембран, сочетается с агрегацией поверхностных белков мембран. Мембранодеструктивное воздействие процессов ПОЛ, изменение микровязкости и гидрофобности клеточных мембран ведут к повышению их проницаемости, что способствует смещению ионного равновесия и накоплению воды в клетке. Кроме того, проведенные у беременных с ИЗСД исследования поверхностных тиоловых группировок мембран Эр показали их малую доступность зонду. В связи с тем что свободные тиоловые группы являются основными структурами, обеспечивающими действие мембранных антиоксидантов, уменьшение их доступности указывает на деструктивные изменения в мембране. При беременности у больных ИЗСД низкая доступность тиоловых групп говорит о высокой упорядоченности мембранных белков, т. е. о повышении «жесткости» мембраны. С другой стороны, уменьшение количества активных SH-группировок снижает способность мембраны связывать активные перекисные радикалы.

Таким образом, у беременных с ИЗСД отмечаются выраженные структурно-функциональные изменения в эритроцитных мембранах. Наряду с повышением пассивной проницаемости мембраны для воды, что обусловлено снижением гидрофобности, нарушается активный транспорт через мембрану веществ, требующих для этого взаимодействия с мембранными рецепторами. Об этом говорит повышение упорядоченности липопротеидных структур мембраны. В результате этих изменений нарушается функция Эр, не только как переносчика связанного с гемоглобином кислорода, но и как транспортера биологически активных веществ [10]. С другой стороны, изменение структурно-функциональной организации эритроцитных мембран может свидетельствовать о подобных нарушениях в клетках других тканей, в частности р-клетках островков Лангерганса. В результате окисления белковосвязанных SH- групп в инсулиновом рецепторе может наступить ослабление инсулин-рецепторного взаимодействия вследствие полимеризации белков.

Нами изучено инсулин-рецепторное взаимодействие на Эр больных ИЗСД с признаками инсулинрезистентности: суточная доза инсулина была выше 60 ЕД и в среднем составляла 80 ЕД. На момент исследования больные были в состоянии компенсации сахарного диабета. Специфическое связывание инсулина рецепторами на Эр оказалось значительно меньшим, чем у здоровых лиц, причем это снижение определялось уменьшением концентрации рецепторов на Эр (рис. 2).

При изучении инсулин-рецепторных взаимоотношений у беременных с ИЗСД оказалось, что в последний триместр беременности, несмотря на удовлетворительную компенсацию диабета, связывание инсулина с рецепторами на Эр было значительно снижено по сравнению со здоровыми беременными с такими же сроками беременности. Как видно на рис. 3, это снижение обусловливалось в большей степени уменьшением концентрации рецепторов на клетках и в меньшей степени снижением сродства рецепторов к инсулину.

Результаты исследования зависимости между дозой инсулина и характером изменения одного из метаболических эффектов инсулина свидетельствует, что при физиологическом уровне инсулина in vitro утилизация глюкозы Эр у беременных с ИЗСД (длительность заболевания 5—12 лет) осуществляется в меньшей мере, чем в контроле, однако при увеличении концентрации инсулина в пробах в 4 раза этот процесс возрастал до нормы. Исходя из этого, можно сделать заключение, что у беременных с длительно существующим ИЗСД имеется резистентность к инсулину, проявляющаяся понижением чувствительности на пороговые физиологические дозы инсулина, но на максимальные концентрации его ответ не нарушен. При ИЗСД у беременных вторично развивается инсулинрезистентность, которая зависит от состояния ИР клеток и вводимой дозы инсулина.

Изучение влияния стрессорных факторов на структурную организацию эритроцитных мембран, таких, как, интенсификация свободнорадикального окисления и снижение активности эндогенных антиоксидантов, показало, что у всех беременных женщин, больных ИЗСД, in vitro по

Рис. 3. Анализ инсулин-рецепторных взаимодействий у беременных ИЗСД.

Обозначения те же, что на рис. 2.

Статистически достоверно отличающиеся значения обозначены знаком ♦

Действие инсулина in vitro на содержание МДА, ГП, АОА и утилизацию глюкозы Эр

Условие опыта

МДА, нмоль на 106 клеток

ГП, отн. ед. на 10б клеток

АОА. %

Утилизация глюкозы, мкмоль (2 -10б клеток)/ч

Контроль 1—здоровые беременные (п= 15)                               3,1 ±0,7

Контроль 2— больные ИЗСД беременные (п=12)                      3,65±0,06

Эр+инсулин

20 пг/мл (л=12)                                                                             3,83±0,08

80 пг/мл (п=10)                                                                             3,83±0,08

1000 пг/мл (л=10)                                                                        8,03±0,9*

1,34±0,06

61,3±2,48

1,09±0,15

1,46±0,17

52,74+3,15

0,88±0,03

2,48±0,23

56,3±3,2

0,91 ±0,04

2,97±0,23

50,3±2,8

1,07±0,04*

3,81 ±0,45

49,9±2,8

1,58±0,08*

* Достоверные различия по отношению к контролю.

сравнению с контролем происходит усиление ПОЛ и снижение АОА в сыворотке крови. В эритроцитных мембранах значимых различий АОА в сравниваемых группах не отмечено. Различия в содержании МДА и ГП в Эр, взятых от больных ИЗСД, в контроле и после 2-часовой инкубации Эр с инсулином в концентрациях 20 и 80 пг/мл были незначительными (см. таблицу). Добавление инсулина к Эр в более высокой концентрации усиливало образование ПОЛ (резко возрастала концентрация ГП и МДА; р<0,05) и не вызывало изменения АОА, т. е. инсулин в высоких концентрациях оказывал у беременных с ИЗСД прооксидантное действие. В то же время инсулин в больших концентрациях (80 и 1000 пг/мл) усиливает процессы утилизации глюкозы Эр (р<0,05, см. таблицу), причем существует тесная корреляционная связь при указанных дозах между АОА и степенью утилизации глюкозы (г=0,65 и г=0,76; р<0,05, соответственно). Следовательно, внесение инсулина в высокой концентрации к Эр приводило к повышению утилизации глюкозы, значительному возрастанию содержания МДА и не вызывало изменения АОА по сравнению с контролем. Вероятно, можно говорить об относительной недостаточности активности антиоксидантных ферментов на фоне усиления липидной пероксидации под влиянием высокой концентрации инсулина (1000 пг/мл).

В условиях активации ПОЛ, несмотря на компенсаторное утолщение клеточной мембраны, судя по увеличению содержания липидного фосфора (с 2,67±0,11 ммоль на 10е клеток в контроле до 3,82±0,19 ммоль при ИЗСД; р<0,01), мембраны Эр остаются функционально неполноценными, о чем свидетельствуют сниженная чувствительность клеток к инсулину и сниженная концентрация ИР.

Таким образом, проведенные эксперименты с Эр беременных свидетельствуют о том, что ИЗСД характеризуется развитием инсулинрезистент- ности вследствие нарушения чувствительности клеток к пороговым физиологическим и субмаксимальным дозам инсулина. Максимальные дозы гормона приводят к нормализации потребления глюкозы клетками, однако при этом усиливается пероксидация липидов, повышаются микровязкость и гидрофильность мембран.

Выводы

  1. У беременных женщин, страдающих ИЗСД с признаками инсулинрезистентности, выявлено нарушение чувствительности клеток к пороговым физиологическим и субмаксимальным дозам инсулина. Максимальные дозы гормона приводят к нормализации потребления глюкозы клетками.
  2. Большие дозы инсулина вызывают активацию интенсивности пероксидации липидов, высокую упорядоченность белков мембраны, уменьшение количества тиоловых групп, снижение АОА в мембранах и, следовательно, снижение способности мембран связывать активные перекисные радикалы.

Структурно-функциональные изменения в мембранах Эр сопровождаются снижением аффинности ИР, снижением числа инсулинсвязывающих мест в мембранах.

Список литературы

1. Гаврилов Б. В., Мишкорудная М. И. // Лаб. дело,—1983— № 3,— С. 33—35.

2. Клебанов Г. И., Бабенкова И. В., Теселькин Ю. О. и др. // Лаб. Дело. - 1988,— № 5,— С. 59—61.

3. Максина А. Г., Микаелян Н. П., Князев Ю. А., Дай- няк Б. А. II Биофизика.— 1992,— Т. 37, вып. 2.— С. 306— 309.

4. Микаелян Н. П., Князев Ю. А., Беспалова В. А. и др. // Пробл. эндокринол.— 1990.— Т. 36, № 2.— С. 28—31.

5. Микаелян Н. П. Метаболический статус и инсулинсвязы- вающая активность клеток крови и печени при экстремальных состояниях: (Экспериментально-клиническое исследование): Дис. ... д-ра биол. наук.— М., 1991.

6. Anderson О., Kuhl I. // Europ. J. clin. Invest.— 1986,—Vol. 16, N 3,— P. 226—232.

7. Burton G. IT. /I Biochim. biophys. Acta. Biomembranes.— 1986,—Vol. 860, N 1,—P. 64—90.

8. Fantus I. G., Savielakis G. A., Hedo J. A.. Gordon P. // J, biol. Chem.— 1982,— Vol. 257, N 14.— P. 8277—8283.

9. Kahn C. R., Freychet P.. Roth /., Neville D. M. Jr. // Ibid.— 1974,— Vol. 249, N 7,— P. 2249—2257.Kikugawa K., Kosugi H., Asakara T. // Arch. Biochem.—1984.—Vol. 229, N 1,—P. 7—14.

10. De Meyts P., Roth 1. // Biochem. biophys. Res. Commun.— 1975,—Vol. 66, N 8,— P. 11.

11. Osakawa T., Mathushita S. // Lipids.— 1980.— Vol. 15, N 3.— P. 137—140.

12. Pedersen O. // Dan. med. Bull.— 1984.— Vol. 31.— P. 1—32.

13. Roth I., Taylor S. /. // Ann. Rev. Physiol.— 1982.— Vol. 44,— P. 639—651.

14. Scatchard L. O. // Ann. N. Y. Acad. Sci.— 1949.— Vol. 51, N 6.— P. 660—672.

15. Shinitzky M., Henkart P. // Int. Rev. Cytol.— 1980.— Vol. 60,— P. 121 — 147.

16. Zick R., Hurter P., Meuer B. et al. // Miinch. med. Wschr.— 1983,—Bd 125,—Suppl. 1,—S. 27.


Об авторах

Н. П. Микаелян
Российский государственный медицинский университет
Россия


Ю. А. Князев
Российский государственный медицинский университет
Россия


А. Г. Максина
Российский государственный медицинский университет
Россия


В. А. Петрухин
Российский государственный медицинский университет
Россия


Рецензия

Для цитирования:


Микаелян Н.П., Князев Ю.А., Максина А.Г., Петрухин В.А. Механизмы нарушений функций мембранорецепторного аппарата при инсулинзависимом сахарном диабете у бе¬ременных женщин. Проблемы Эндокринологии. 1994;40(4):4-7. https://doi.org/10.14341/probl12128

For citation:


Mikaelyan N.P., Knyazev Yu.A., Maxina A.G., Petrukhin V.A. Mechanisms of membranoreceptor function disturbances in pregnant patients with insulin-dependent diabetes mellitus. Problems of Endocrinology. 1994;40(4):4-7. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/probl12128

Просмотров: 292


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