Preview

Проблемы Эндокринологии

Расширенный поиск

Интенсивность гликолиза и активность ферментов энергетического обмена в мозге крыс при многократном воздействии гипогликемических доз инсулина

https://doi.org/10.14341/probl12174

Полный текст:

Аннотация

Возобновляющиеся состояния гипогликемий являются частым осложнением в терапии сахарного диабета, определяют клинику инсулиномы поджелудочной железы, наблюдаются при заболеваниях почек, печени, желудочно-кишечного тракта и алкоголизме, приводя к развитию постгипогликемической энцефалопатии. В то же время однократная, даже тяжелая, инсулиновая кома сопровождается обратимыми изменениями обмена в головном мозге.


Поэтому патологические особенности метаболизма в нервной ткани, являющиеся результатом неоднократно перенесенной гипогликемии, в частности возможные нарушения энергетического обмена, требуют дальнейшего изучения.


В настоящей работе проведено исследование основных путей использования глюкозы — интенсивности гликолиза и гликогенолиза, активности дегидрогеназ цикла Кребса, аланин- и аспартатаминотрансфераз в головном мозге крыс при многократной гипогликемии.

Для цитирования:


Телушкин П.К., Потапов П.П. Интенсивность гликолиза и активность ферментов энергетического обмена в мозге крыс при многократном воздействии гипогликемических доз инсулина. Проблемы Эндокринологии. 1994;40(5):53-54. https://doi.org/10.14341/probl12174

For citation:


Telushkin P.K., Potapov P.P. Glycolysis intensity and activities of energy metabolism enzymes in the rat brain during repeated exposure to hypoglycemic doses of insulin. Problems of Endocrinology. 1994;40(5):53-54. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/probl12174

Возобновляющиеся состояния гипокликемйи являются частым осложнением в терапии сахарного диабета, определяют клинику инсулиномы поджелудочной железы, наблюдаются при заболеваниях почек, печени, желудочно-кишечного тракта и алкоголизме, приводя к развитию постгипогликемической энцефалопатии [1, 3, 6, 7]. В го же время однократная, даже тяжелая, инсулиновая кома сопровождается обратимыми изменениями обмена в головном мозге [10, 12].

Поэтому патологические особенности метаболизма в нервной ткани, являющиеся результатом неоднократно перенесенной гипогликемии, в частности возможные нарушения энергетического обмена, требуют дальнейшего изучения.

В настоящей работе проведено исследование основных путей использования глюкозы — интенсивности гликолиза и гликогенолиза, активности дегидрогеназ цикла Кребса, аланин- и аспартатаминотрансфераз (АЛТ и ACT соответственно) в головном мозге крыс при многократной гипогликемии.

Материалы и методы

Опыты выполнены на белых беспородных крысах обоего пола массой 180—220 г. Все животные содержались на обычном рационе и перед опытом голодали в течение 18—24 ч. Воду получали без ограничения. Гипогликемическую кому (содержание глюкозы в крови менее I ммоль/л) вызывали внутримышечной инъекцией инсулина в дозе 40 ЕД на 1 кг массы, купирование проводили введением коматозным животным 3 мл 40% раствора глюкозы в желудок. Подопытные животные перенесли 5—7 гипогликемических ком с интервалом 2 дня. Исследовали ткани больших полушарий (БП) и ствола мозга (СТ) интактных животных (контроль) и крыс, декапитированных на 2-е сутки после 5—7-й гипогликемической комы. Интенсивность гликолиза и гликогенолиза определяли по скорости накопления лактата в инкубационной среде, V используя в качестве субстратов глюкозу, глюкозо-6-фосфат и гликоген [5]. Суммарную фракцию митохондрий получали методом дифференциального центрифугирования [2 ]. Активность пируватдегидрогеназы (ПДГ; КФ 1.2.4.1), а-кетоглута- ратдегидрогеназы (а-КГДГ; КФ 1.2.4.2), сукцинатдегидрогеназы (СДГ; КФ 1.3.99.1) определяли с дихлорфенолиндофено- лом в присутствии феназинметасульфата [9]. Активность ACT (КФ 2.6.1.1) и АЛТ (КФ 2.6.1.2) определяли колориметрически [4 ], используя в качестве источника ферментативного белка надосадок, полученный после центрифугирования 10% гомогената ткани мозга в 0,05 М трис-НС1, 0,154 М КС1. pH 7,4, при 20 000 g в течение 15 мин. Все процедуры, связанные с обработкой ткани и выделением митохондрий, производили при 0—4° С. Содержание глюкозы в крови и гликогена в головном мозге исследовали колориметрически [4]. Белок определяли по Лоури. Результаты экспериментов обрабатывали статистически с применением /-критерия Стьюдента.

Результаты и их обсуждение

Содержание глюкозы в крови и уровень гликогена в отделах головного мозга крыс, перенесших 5—7 гипогликемических ком, не отличались от нормы (табл. 1). Глюкоза является главным энергетическим и пластическим субстратом в нервной ткани. Основным путем утилизации глюкозы в мозге служит дихотомический распад [14]. Гликолитическая энергопродукция имеет важное значение в обеспечении специфических функций нейронов [13]. Скорость процессов гликолиза в изученных отделах мозга при использовании в качестве субстратов глюкозы и глюкозо-6-фос- фата в восстановительном периоде после возобновляющейся гипогликемии не изменяется (см. табл. 1), обеспечение гликолиза исходным субстратом в данных экспериментальных условиях также оставалось стабильным. Вместе с тем обнаружено достоверное снижение (на 18%) интенсивности гликогенолиза в стволовых структурах мозга. Нарушение использования гликогена в нервной ткани является общим патохимическим проявлением многих состояний, сопровождающихся угнетением функций мозга [8]. При этом уменьшение интенсивности гликогенолиза может быть связано с увеличением окисления неуглеводных субстратов, в частности высших жирных кислот, количество которых в мозге значительно увеличивается при гипогликемии за счет распада структурных фосфолипидов клеток [14].

Нервная ткань отличается высоким содержанием и скоростью обмена глутаминовой и аспа-

Т аблица 1

Содержание глюкозы в крови, гликогена в нервной ткани, интенсивность гликогенолиза и гликолиза в мозге крыс на 2-е сутки после купировании 5—7-й гипогликемической комы (М + т)

Показатель

Отдел мозга

Контроль

Опыт

Глюкоза крови, ммоль/л

5,22 + 0.10

5,39 + 0,14

п = 8

л=7

Гликоген мозга, мг/г

БП

1,32 + 0,08

1,28 + 0,04

п = 5

и==6

СТ

1,47 + 0,06

1,56 + 0,05

га=6

и = 6

Скорость образования

лактата при использовании в качестве суб-

страта, нмоль лакта- та/мин на 1 мг белка:

гликогена

БП

17,5+1,0

17,7+1.1

и=13

л=1 1

СТ

17,8+1,1

14,6 + 0,9*

/1=13

71=10

глюкозы

БП

45,4+ 1,3

44,4+ 1,9

л = 7

л = 7

СТ

38,5 + 2,9

39,6 + 2,4

и = 7

п = 1

глюкозо-6-фосфата

БП

45,5 ± 1,5

48,1 +2,9

п = Ь

л = 4

СТ

59,9 + 2,1

59,9+1,9

и = 6

л = 4

Примечание. Здесь и в табл. 2: п—число опытов в каждой серии; звездочкой обозначены статистически достоверные по сравнению с контролем изменения. р<0,05. рагиновой кислот. Источником их углеродного скелета служит глюкоза [15]. Одним из основных этапов превращения этих аминокислот в мозге являются реакции трансаминирования. На 2-е сутки после 5—7-й гипогликемической комы выявлены статистически достоверное снижение (на 9%) уровня АЛТ в БП, тенденция к снижению активности АЛТ и уменьшение (на 11 %о) активности ACT в СТ (табл. 2). В ранние сроки восстановительного периода после купирования единичной гипогликемической комы глюкозой также обнаружено снижение активности АЛТ и ACT в нервной ткани [11 ]. Таким образом, многократное воздействие гипогликемии приводит к стабильному снижению активности аминотрансфераз в мозге. Активность ферментов цикла Кребса не изменялась в исследованных отделах мозга крыс, перенесших серию гипогликемических ком (см. табл. 2). В условиях систематически возникающего при гипогликемии дефицита основного субстрата энергообмена в нервной ткани—глюкозы — снижение активности аминотрансфераз может быть направлено на сохранение уровня интермедиатов цикла Кребса и приводить к снижению использования а-кетоглутарата в синтезе глутамата и связанных с ним аминокислот. Нарушения в обмене глутаминовой и аспарагиновой кислот в свою очередь сопровождаются изменениями процессов передачи возбуждения в глутамат- и аспартатергических синапсах мозга [15].

Таким образом, многократная гипогликемия приводит к относительно стойкому снижению интенсивности гликогенолиза и активности трансаминаз в нервной ткани. Выявленные изменения сосредоточены в основном в СТ. Необходимо отметить, что расстройства функций стволовых структур вносят существенный вклад в симптоматику нейропатии, возникающей после гипогликемии [6]. Изменения обмена в нервной ткани, связанные с периодически возникающей гипогликемией и приводящие к уменьшению использования углеродного скелета глюкозы в синтезе нейромедиаторных аминокислот, могут явиться одной из причин развития нарушений функций мозга — постгипогликемической энцефалопатии.

Выводы

  1. Процессы окисления глюкозы в БП мозга характеризуются высокой устойчивостью к многократной гипогликемии. Скорость гликолиза и активность окислительных ферментов цикла Кребса не изменяются после 5—7 гипогликемических ком.
  2. Повторяющаяся тяжелая гипогликемия приводит к снижению гликогенолиза и активности ACT в стволовых структурах мозга.

ЛИТЕРАТУРА

1'. Генес С. Н. Гипокликемия. Гипогликемический симпто- мокомплекс.— М., 1970.

  1. Глебов Р. Н., Дмитриева Н. М. // Биохимия.— 1975.— № 4,— С. 822—827.

Таблица 2

Активность окислительных ферментов (в нмоль/мин на 1 мг белка) и аминотрансфераз (в нмоль/ч на 1 мг белка) в мозге крыс на 2-е сутки после ■ купирования 5—7-й гипогликемической комы (М±т)

Показатель

Отдел мозга

Контроль

Опыт

пдг

БП

7,4 ± 1,1

8,4 ±0,7

п = 5

п= 5

СТ

8,4) + 0,4

8,1+0,6

п = 4

п = 5

ot-КГДГ

БП

53,9 + 2,4

51,9 + 2,4

п = 5

п = 5

СТ

53,8 + 3,7

49,1+3,3

п = 4

п = 5

сдг

БП

71,7 + 3,3

68,8 + 4,5

и = 5

л = 5

-СТ

73,3 + 4,9

69,4 + 4,2

я = 4

п = 5

АЛТ

БП

221,3 + 3,5

202,3 + 2,9*

п = 7

п = 7-

СТ

156,3 + 5,1

138,3 + 7.1

п = 7

п = 7

ACT

БП

7490+250

7160+230

п=13

/1=10

СТ

9380+220

8350+290*

/1=12

п=11

Список литературы

1. Генес С. Н. Гипокликемия. Гипогликемический симптомокомплекс.— М., 1970.

2. Глебов Р. Н., Дмитриева Н. М. // Биохимия.— 1975.— № 4,— С. 822—827.

3. Лукъянчиков В. С., Балаболкин М. И. Гипогликемический синдром: (Этиология, патогенез, диагностика, лечение).—М., 1987.—Вып. 1.

4. Методы биохимических исследований: Липидный и энергетический обмен/Под ред. М. И. Прохоровой.— Л., 1982,— С. 246—250; С. 234—236; С. 238—240.

5. Панин Л. Е., Третьякова Т. А., Русских Г. С., Войцеховская Е. Э.Ц Вопр. мед. химии.— 1982.— № 2.— С. 26—30.

6. Плам Ф.. Познер Дж. Б. Диагностика ступора и комы.— М„ 1986,—С. 294—295.

7. Прихожан В. М. Поражения нервной системы при сахарном диабете.— М., 1981.

8. Промыслов М. Ш. Обмен веществ в мозге и его регуляция при черепно-мозговой травме.— М., 1984.

9. Современные методы в биохимии / Под ред. В. Н. Орехо- вича,— М., 1977,—С. 44—45.

10. Телушкин П. К., Филиппов С. П. //Вопр. мед. химии.— 1988,—№ 3,— С. 94—96.

11. Филиппов С. П. // Вопр. мед. химии.— 1980.— № 4.— С. 455—457.

12. Auer R. N. // Stroke.— 1986.— № 4,—Р. 699—708.

13. Lipton Р., Robaker К.Ц Fed. Proc.— 1983.— № 12.— Р. 2875—2880.

14. Strosznaider J.// Neurochem. Res.— 1984.— № 4.— P. 465—— 476.

15. Tipton K. F., Clark J. B. // Biochem. Soc. Trans.— 1987.— № 2,—P. 205—308.


Об авторах

П. К. Телушкин
Ярославский Медицинский Институт
Россия


П. П. Потапов
Ярославский Медицинский Институт
Россия


Рецензия

Для цитирования:


Телушкин П.К., Потапов П.П. Интенсивность гликолиза и активность ферментов энергетического обмена в мозге крыс при многократном воздействии гипогликемических доз инсулина. Проблемы Эндокринологии. 1994;40(5):53-54. https://doi.org/10.14341/probl12174

For citation:


Telushkin P.K., Potapov P.P. Glycolysis intensity and activities of energy metabolism enzymes in the rat brain during repeated exposure to hypoglycemic doses of insulin. Problems of Endocrinology. 1994;40(5):53-54. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/probl12174

Просмотров: 251


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