При экспериментальном сахарном диабете, индуцируемом стрептозотоцином, у крыс уменьшается содержание в печени флавинадениндинуклеотида (ФАД) и общего рибофлавина [65], снижается активность ФАД-зависимой глутатионредуктазы эритроцитов и печени, митохондриальной сукцинатдегидрогеназы печени (более чем в 2 раза) [73], а также глицерофосфатдегидрогеназы островков поджелудочной железы [70]. По мнению A. Reddy, это может являться следствием повышенного выведения с мочой рибофлавина при хроническом диабете [72, 74J. Возможно, следствием этой увеличенной потери витамина В, является повышенная частота возникновения спонтанного дефицита этого витамина у мышей линии КК с генетически обусловленным диабетом (83%) по сравнению с нормальными животными (35%) [71].

Действительно, поданным вышеуказанной работы, суточная экскреция рибофлавина с мочой через 20 нед после введения стрептозотоцина возрастает в 2 раза по сравнению с контрольными животными, на основании чего авторы сделали вывод об уменьшении утилизации витамина В2 при сахарном диабете (74]. По данным нашей лаборатории, на 35-й день после введения стрептозотоцина экскреция рибофлавина с мочой в 5 раз превышала этот параметр у здоровых животных. Однако при этом его содержание в сыворотке крови не изменялось, а в печени имело тенденцию к снижению [24].

Исследование зависимости содержания рибофлавина в плазме крови и экскреции этого витамина с мочой от содержания витамина В2 в рационе детей показало, что при его одинаковом потреблении у больных ИЗСД часовая экскреция рибофлавина в 2—2,5 раза превышает показатели, характерные для здоровых детей того же возраста [4, 7, 12, 17]. Концентрация рибофлавина в плазме крови при этом на 40% превышает обычный уровень у здоровых детей, а содержание витамина в эритроцитах снижено на 30%.

Как видно из метаболических кривых зависимости экскреции рибофлавина с мочой от его содержания в плазме крови (рис. 1), во всем диапазоне концентраций рибофлавина в плазме крови экскреция этого витамина у больных ИЗСД детей в 3— 7 раз превышает этот параметр у здоровых.

Несмотря на то что в некоторых исследованиях каких-либо закономерностей между нарушением обмена рибофлавина и длительностью заболевания не выявлено [46, 81], в ряде работ отмечалось усиление отклонений в обмене витамина В, в зависимости от стадии и степени тяжести ИЗСД [21, 31]. Повышенное выведение рибофлавина с мочой у больных ИЗСД [38, 57, 67] прогрессирует с увеличением срока заболевания [16], обнаруживает зависимость в виде тенденции от уровня гликемии и глюкозурии [16] и, таким образом, является характерным признаком ИЗСД. В свете этого имеющиеся в литературе данные об отсутствии различий в экскреции рибофлавина у больных ИЗСД и здоровых [46, 81] могут объясняться небольшим сроком заболевания. Снижение выведения рибофлавина с мочой у больных этой категории, наблюдаемое в ряде работ [6, 21, 31], вероятно, отражает недостаточное его поступление с пищей.

Кривая зависимости содержания рибофлавина в эритроцитах от его концентрации в плазме крови для больных детей (рис. 2) имеет выраженный двухфазный характер, но снижена и сдвинута вправо относительно кривой для здоровых. Линеаризация двух ветвей таких кривых позволяет по точке перегиба определить границу между двумя совокупностями точек, одна из которых отражает показатели обеспеченных витамином людей, а другая — показатели лиц с его недостаточностью. Координаты этой точки соответствуют нижнему пределу адекватной обеспеченности организма витамином. Полученные таким способом критерии достаточной обеспеченности организма здоровых и боль-

Рис. 2. Зависимость между содержанием витамина В2 в эритроцитах и концентрацией рибофлавина в плазме крови для больных ИЗСД (/) и здоровых (2) детей.

По оси ординат — концентрация витамина В, в эритроцитах (в нг/мл).

Критерии адекватной обеспеченности витаминами группы В здоровых и больных ИЗСД детей 10—14 лет

Показатель

Здоровые

Больные

Витамин В2

Концентрация рибофлавина в плаз-

ных детей витамином В2 [4, 9, 10, 12, 15] суммированы в таблице. Концентрация рибофлавина в плазме крови и его часовая экскреция с мочой, характерные для достаточной обеспеченности больных ИЗСД детей, почти в 2 раза превышают критерии, установленные для здоровых детей того же возраста, а уровень витамина В2 в эритроцитах, наоборот, на 30% ниже. Таким образом, применение критериев обеспеченности витамином В2, принятых для здоровых детей, при оценке рибофлавинового статуса больных ИЗСД детей давало бы ложное представление об обеспеченности этим витамином.

Увеличение экскреции рибофлавина с мочой у больных ИЗСД, сопровождающееся снижением его содержания в тканях, в частности в эритроцитах [8], казалось, должно было бы вести к снижению активности ФАДи ФМН-зависимых ферментов, в том числе глутатионредуктазы. Тем не менее активность этого фермента у больных оказалась почти в 1,5 раза выше, чем у здоровых. Дополнительной активации этого фермента при добавлении экзогенного ФАД не обнаружено, что свидетельствует о его полном насыщении коферментом. В дальнейшем было установлено, что способность глутатионредуктазы эритроцитов больных ИЗСД удерживать ФАД и сохранять максимальную активность, несмотря на сниженный уровень витамина В2 в эритроцитах, обусловлена увеличением ее сродства к этому коферменту почти в 40 раз по сравнению с таковым фермента эритроцитов здоровых людей [7]. Можно предположить, что увеличение сродства глутатионредуктазы к ФАД отражает свойства самого фермента (возможно, за счет гликозилирования) и носит приспособительный характер. Это наблюдение согласуется с данными других авторов о том, что активность глутатионредуктазы эритроцитов у больных людей в 2—3 раза выше, чем у здоровых [56, 79]. В силу этих причин величина ФАД-эффекта не может служить параметром обеспеченности организма витамином В,, поскольку даже при глубоком снижении концентрации рибофлавина в эритроцитах фермент будет оставаться насыщенным и проявлять полную активность. Действительно, недостаточность этого витамина, оцениваемая по величине ФАД-эффекта, была обнаружена лишь у 2% больных ИЗСД [55].

Такая же ситуация наблюдается в случае двух других витамин В,-зависимых ферментов: ФАД-зависимой альдегидоксидазы и ФМН-зависимой пиридоксаминфосфатоксидазы, участвующих в обмене витамина В6, у больных ИЗСД. По-видимому, их активность также не снижается. Косвенным доказательством этого может служить тот факт, что в отличие от здоровых людей с недостаточностью витамина В, зависимость экскреции 4-ПК от содержания пиридоксалевых коферментов в плазме крови при ИЗСД хорошо выражена и не отличается от соответствующей зависимости для обеспеченных витамином В2 здоровых людей [7, 10].

Таким образом, повышенная потеря витамина В2 с мочой при ИЗСД, по-видимому, не ведет к возникновению дефицита этого витамина на метаболическом, тканевом уровне, по крайней мере на уровне трех перечисленных ФАДи ФМН-зависимых ферментов.

Обмен витамина В6 при ИЗСД также претерпевает некоторые изменения |40, 52, 75, 83], что, в частности, обнаруживается при анализе зависимости концентрации пиридоксалевых коферментов в плазме крови и экскреции 4-ПК с мочой от содержания витамина В6 в рационе больных и здоровых детей [17]. Если при увеличении потребления этого витамина до уровня, в 2—3 раза превышающего рекомендуемый, концентрация пиридоксальфосфата (ПАЛФ) у здоровых остается практически неизменной, то у больных — монотонно возрастает. Во всем диапазоне суточных доз витамина В6 выведение 4-ПК с мочой у больных выше, чем у здоровых, что согласуется с более ранними клиническими [21, 22] и экспериментальными данными [24].

Кривая зависимости экскреции 4-ПК от концентрации ПАЛФ в плазме крови у больных диабетом имеет сигмоидальную форму (т. е. 2 точки перегиба) и, таким образом, может быть представлена тремя линейными участками, из которых первые два совпадают с таковыми для здоровых [4]. В силу этого и минимальные величины, характеризующие адекватную обеспеченность организма витамином В6 при ИЗСД, не отличаются от норм для здоровых детей (см. таблицу).

Активности ПАЛФ-зависимых аспартати аланинаминотрансфераз плазмы крови больных ИЗСД не отличаются от активностей ферментов здоровых лиц и обнаруживают положительную ранговую корреляцию с уровнем глюкозы в плазме крови [69].

Обмен и роль ниацина, а также его коферментных форм в возникновении и развитии ИЗСД изучены наиболее подробно. Установлено, что диабетогенное действие стрептозотоцина, получившего широкое применение при создании экспериментальной модели сахарного диабета, этиологически связано со снижением в клетках поджелудочной железы уровня никотинамидадениндинуклеотида (НАД) и никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ) вследствие активации поли(АДФ-рибозо)синтетазы, использующей НАД в качестве субстрата [85], что и ведет к некрозу метаболически активной ткани железы [34, 50, 77]. Дефицит ниацина повышает чувствительность к действию стрептозотоцина [85], а введение никотинамида как до, так и после введения стрептозотоцина защищает от его повреждающего действия [34, 41, 50, 61, 77], восстанавливает активность ферментов метаболизма триптофана по ниациновому пути до уровня, характерного для здоровых животных [78]. Инсулиновая гипогликемия сопровождается увеличением в 6—13 раз отношения НАД/НАДН в мозге крыс |30]. Никотинамид находит применение в качестве гиполипидемического и сахарпонижающего средства в лечении больных сахарным диабетом [1—3, 6, 19, 21, 47, 82]. Никотиновая кислота в отличие от никотинамида, хотя и оказывает гиполипидемическое действие, но вызывает нежелательное повышение уровня глюкозы и гемоглобина в крови [48, 60].

Ниацин (витамин РР), как известно, является необычным витамином, поскольку может синтезироваться в организме из триптофана и, таким образом, не является строго необходимым компонентом рациона [34]. Превращение триптофана в ниацин, имеющее важное значение в здоровом организме, нарушается при ИЗСД. Установлено, что при стрептозотоцининдуцируемом сахарном диабете у крыс изменяется активность многих ферментов метаболизма триптофана [78].

На рис. 3 представлена схема окислительного метаболизма триптофана по ниациновому пути с указанием ферментов, активность которых изменяется при сахарном диабете. В исследованиях на модели аллоксанового диабета установлено, что активность триптофан-2,3-диоксигеназы (пирролазы) печени увеличивается при диабете более чем в 2,5—3 раза [35, 78], кинуренинаминотрансферазы — в 4 раза, при этом активность кинурениназы уменьшается почти на 30% [78]. Следствием этого является значительное увеличение у животных с экспериментальным диабетом экскреции с мочой ксантуреновой кислоты, образующейся в здоровом организме при потреблении избытка триптофана в условиях недостаточности витамина В6 [42, 53]. Сходные изменения экскреции метаболитов триптофана наблюдаются у больных ИЗСД людей, что позволяет думать об увеличении активности кинуренинаминотрансферазы при одновременном снижении активности кинурениназы [53, 66], характерных при дефиците витамина В6.

Установлено, что в физиологических условиях ксантуреновая кислота образует стабильный комплекс с инсулином (2 моль ксантуреновой кислоты на димер инсулина), взаимодействуя с последним через ион Zn2+ своей имидазольной группой [62, 63]. Как показано на крысах, этот комплекс может оказывать диабетогенное действие [53, 54]. Имеются сведения о том, что повышенный в условиях недостаточности витамина В6 синтез ксантуреновой кислоты при беременности может вызывать нарушение толерантности к глюкозе (gestational diabetes mellitus) [37, 80]. Назначение беременным в течение 2 нед пиридоксина в дозе 100 мг/сут приводило к уменьшению экскреции ксантуреновой кислоты

Триптофан

Гемсодержащая триптофан-2,3-диоксигеназа

N-формилкинуренин

ПАЛФ-зависимая кинурениназа

ПАЛФ-зависимая кинуренинаминотрансфераза

Антраниловая кислота

---- —---- Кинуренин

ФАД-зависимая кинуренин-3-монооксигеназа

Кинуреновая кислота

3-гидроксикинуренин------------ ►

ПАЛФ-зависи-

ПАЛФ-зависимая кинурениназа

мая кинуренинаминотрансфераза

Ксантуреновая кислота

Т

3-Гидроксиантраниловая кислота

Fe-содержащая 3-гидроксиантранилат-3,4-диоксигеназа

а-Амино-р-карбоксимуконил-Ь-полуальдегид

Fe-содержащая ФАД-зависимая альдегидоксидаза

1-метил-2-пиридон-5-карбоксамид

Рис. 3. Схема окислительного метаболизма триптофана. Фрагментом в рамке и значками (+ увеличение, — уменьшение активности фермента) отмечены процессы при ИЗСД.

после нагрузки триптофаном до уровня, характерного для нормально обеспеченных витамином В6 людей, и сопровождалось нормализацией сахарной кривой. Вместе с тем введение витамина В6 (в течение 3 нед по 80 мг) как обеспеченным, так и В6гиповитаминозным больным сахарным диабетом не сопровождалось снижением уровня глюкозы в крови [68]. Обнаружена также высокая корреляция между активностью триптофан-2,3-диоксигеназы и экскрецией кинуреновой кислоты [33]. Инсулин в физиологических концентрациях ингибирует индукцию триптофан-2,3-диоксигеназы дексаметазоном, но не ингибирует триптофанзависимой индукции [64].

В экспериментах на крысах обнаружено, что активность аминокарбоксимуконатсемиальдегиддекарбоксилазы (пиколинаткарбоксилазы) при аллоксановом диабете возрастает почти в 4 раза по сравнению с контрольными животными (см. рис. 3, фрагмент схемы в рамке), причем это не обусловлено появлением при диабете ее активаторов или ингибиторов [76, 78]. Активность этого фермента обратно пропорциональна концентрации хинолиновой кислоты. Эта ферментативная реакция конкурирует с реакцией спонтанной циклизации а-амино-р-карбоксимуконил-8-полуальдегида. Между активностью пиколинаткарбоксилазы и экскрецией 1-метилникотинамида (1-МНА) обнаружена обратная корреляция [76]. Таким образом, при сахарном диабете происходит перевод метаболизма триптофана на другой путь, минующий образование НАД и 1-МНА (см. рис. 3, каскад реакций в рамке). Следствием этого является снижение превращения этой аминокислоты в ниацин [76, 78] и соответственно уменьшение экскреции 1-МНА — продукта метаболизма ниацина [6, 21]. Показано, что суточная экскреция 1-МНА при стрептозотоциновом диабете у крыс снижалась, при этом содержание никотинамидных коферментов в печени практически не изменялось 124]. Эти данные хорошо объясняют описанное еще в 50-х годах наблюдение, что введение ниацина или никотинамида крысам с аллоксановым диабетом в условиях парного кормления увеличивает экскрецию 1-МНА как у здоровых, так и у больных животных, тогда как введение триптофана увеличивает экскрецию 1-МНА только у контрольных крыс [59].

Имеются сведения о том, что р-клетки, выделенные из поджелудочной железы крыс, адаптированных к диете с высоким содержанием белков (70%), более устойчивы к действию стрептозотоцина по сравнению с клетками животных, получавших сбалансированный рацион |43]. Содержание крыс на таком рационе в течение 15 дней защищало от воздействия стрептозотоцина по сравнению с животными, получавшими изокалорийный высокоуглеводный рацион (66% углеводы, 16% белок, 8% жиры), что проявлялось в снижении уровня глюкозы в крови и глюкозурии, повышении уровня инсулина в крови [44]. При использовании высокобелковой диеты, обеспечивающей поступление 7—7,8 г триптофана на 1 кг корма, у крыс со стрептозотоциновым и аллоксановым сахарным диабетом наблюдалась тенденция к увеличению содержания как окисленных и восстановленных никотинамидных коферментов в печени, так и экскреции 1-МНА с мочой. Отношение восстановленного пула никотинамидных коферментов к окисленному увеличивалось при этом с 0,29 до 0,65 [8, 25], что, по-видимому, отражает увеличение синтеза ниацина из этой аминокислоты. Сахарпонижающий эффект высокой дозы никотинамида не усиливался при повышении квоты белка рациона, что можно рассматривать как свидетельство в пользу того, что оба нутриента действуют по одному и тому же механизму. Учитывая, что уровень НАД влияет на секрецию и биосинтез инсулина, повышает чувствительность инсулиновых рецепторов, можно предположить, что один из путей описанного в литературе защитного действия высокобелковой диеты при диабете [43, 45] реализуется через интенсификацию сниженного при сахарном диабете эндогенного синтеза никотинамидных коферментов и никотинамида из триптофана поступающего с пищей белка. В то же время у больных ИЗСД людей большая часть введенного триптофана выводится в неизменном виде, а также в форме кинуренина, антраниловой и ксантуреновой кислот [84].

Кривая зависимости экскреции 1-МНА от содержания НАД + НАДФ в эритроцитах у больных ИЗСД детей несколько снижена по сравнению с кривой для здоровых детей того же возраста в области концентраций никотинамидных коферментов, превышающих 50 мкг/мл эритроцитов. Однако она расположена выше, чем у здоровых людей с дефицитом рибофлавина, что указывает на то, что изменение обмена ниацина при этом заболевании скорее всего не является следствием недостаточности витамина В2 [10, 12]. Сниженная суточная экскреция 1-МНА у больных ИЗСД описана в более ранних работах [5, 6, 31, 57], сниженная концентрация никотинамидных коферментов в эритроцитах и лимфоцитах, отмеченная у пациентов с ИЗСД [6, 21, 36], по-видимому, отражает недостаток ниацина в рационе.

Таким образом, хотя сниженная экскреция 1МНА даже при нормальной обеспеченности организма витамином РР является характерной для этого заболевания, при концентрациях никотинамидных коферментов в эритроцитах, близких к минимальной величине, соответствующей адекватной обеспеченности организма человека этим витамином, участки этих кривых для здоровых и больных ИЗСД совпадают [10]. Это означает, что критерии достаточной обеспеченности ниацином для здоровых и больных диабетом людей существенно не различаются.

В случае инсулиннезависимого сахарного диабета обмен витаминов В2, Въ и ниацина принципиальных отличий от обмена у здоровых людей не имеет, поскольку наблюдается полное совпадение кривых зависимости экскреции рибофлавина, 4-ПК и 1-МНА от уровня соответствующих витаминов или коферментных форм в крови, а также кривых зависимости этих показателей от содержания витамина в пище, полученных для больных и здоровых людей [11]. Таким образом, для оценки обеспеченности больных сахарным диабетом типа 2 применимы критерии, принятые для здоровых людей.

Учитывая, что при оценке обеспеченности больных людей обычно использовали критерии, принятые для здоровых, данные о том, что частота дефицита витамина В2 среди больных ИЗСД выше, чем среди здоровых [38], требуют критического пересмотра. При использовании установленных нами критериев оценки витаминного статуса, учитывающих особенности-обмена витаминов при ИЗСД (см. таблицу), принципиальных различий в обеспеченности витаминами группы В лиц, страдающих этим заболеванием, и здоровых людей не выявлено. Так, недостаточность витамина В, обнаруживалась приблизительно у половины обследованных детей, поступивших на лечение в эндокринологическое отделение детской городской клинической больницы № 1 Москвы в 1991 — 1998 гг. [10, 16, 23]. Примерно такая же картина наблюдалась у обследованных условно здоровых детей [29]. Дефицит витамина В6, оцениваемый по содержанию ПАЛФ в плазме крови, отмечается приблизительно у 25% пациентов независимо от продолжительности заболевания, пола и возраста [39, 58]. Дефицит ниацина, оцениваемый по содержанию окисленных никотинамидных коферментов в эритроцитах, обнаруживается среди как больных, так и здоровых людей довольно редко (около 10%) [10, 15].

По наблюдениям 1991 — 1998 гг., среди как здоровых, так и больных людей адекватно обеспечены всеми витаминами около 20% обследованных. Недостаточность одного витамина выявлялась приблизительно у 30% детей. Практически у половины обследованных недостаток витаминов носил характер полигиповитаминоза, т. е. сочетанного дефицита нескольких витаминов [9, 15, 27, 29]. Обращает на себя внимание тот факт, что в отличие от здоровых детей дефицит витамина С среди больных ИЗСД детей встречается реже (0—13% против 8— 68%), что, по-видимому, может объясняться высоким потреблением свежих овощей и фруктов.

Частота встречаемости недостатка витаминов группы В (В,, В2, В6) среди больных инсулиннезависимым сахарным диабетом и условно здорового трудоспособного населения практически одинакова [10, 27, 28, 32]. При сравнительном обследовании больных сахарным диабетом типа 2 и здоровых людей, получавших равноценный рацион без дополнительного включения витаминных препаратов в течение года до начала эксперимента, различий по величине ФАДи ПАДФ-эффектов, а также по содержанию фолиевой кислоты в эритроцитах не обнаружено [49].

Подводя итоги, следует еще раз подчеркнуть, что обмен витаминов В2, В6 и ниацина при ИЗСД претерпевает некоторые изменения, особенно выраженные в отношении рибофлавина. Установленные критерии адекватной обеспеченности витаминами группы В больных ИЗСД детей и взрослых позволяют проводить правильную оценку обеспеченности этими нутриентами и корректировку рационов.