Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние гипо- и гипергликемии на субстратное обеспечение и изменение активности ферментов энергетического и азотистого обмена в миокарде

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Влияние гипо- и гипергликемии на субстратное обеспечение и изменение активности ферментов энергетического и азотистого обмена в миокарде"

На правах рукописи

003448801

СТЕЛЬМАХ АННА ЮРЬЕВНА

Влияние гипо- и гипергликемии на субстратное обеспечение и изменение активности ферментов энергетического и азотистого обмена в миокарде

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

по специальности 03 00 13-физиология

1 6 О ИТ 2000

Ярославль 2008

003448801

Работа выполнена на кафедре биологической и биоорганической химии ГОУ ВПО Ярославская государственная медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию Российской

Федерации

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор Потапов Павел Петрович Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Тятенкова Наталия Николаевна доктор биологических наук, доцент Тихомирова Ирина Александровна Ведущая организация:

Институт эволюционной физиологии и биохимии имени И М Сеченова (ИЭФБ РАН), г. Санкт-Петербург

Защита состоится «■£? » ек<гуи& 200/ г в IУ часов

на заседании диссертационного совета Д 212 307.02 при ГОУ ВПО «Ярославский государственный педагогический университет им К Д Ушинского»( 150000, г Ярославль, ул Республиканская, д 108)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Ярославский государственный педагогический университет им К Д Ушинского»

Автореферат разослан «/У» сектах, '¿¡л 200^г

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор биол наук, профессор Зайцев Л Г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Колебания уровня метаболитов в крови существенно влияют на функциональное состояние сердечно-сосудистой системы В частности, при изменениях содержания глюкозы в крови функционирование сердечной мышцы может нарушаться под влиянием возбуждения симпатических нервов и увеличения секреции катехоламинов надпочечниками, а также в результате изменений тканевого метаболизма (Фаучи Э, 2002, Феллинг и соавт, 1985) Гипогликемия сопровождается значительными колебаниями частоты и силы сердечных сокращений, изменениями ударного и минутного объема, нередко наблюдается снижение кровяного давления из-за слабости сердечной мышцы (Холодова Е А, мохорт Т В, 1588) Изшснешгя энергообеспечения являются важным фактором, влияющим на сократительную способность миокарда (Орт Ь Н., 1998, Тае§1;теуег Н е1 а1, 2002) Нарушения энергообмена могут быть обусловлены собственно гликопенией, колебаниями концентрации других субстратов энергообмена в крови, изменениями процессов использования различных метаболитов

Гипогликемия может быть следствием различных причин и наблюдается как в норме, так и при патологических состояниях, но чаще всего она является результатом повышения уровня инсулина (Зайчик А Ш, Чурилов Л П, 2000) Гипогликемия может возникать и на фоне предшествующей гипергликемии Такая ситуация имеет место, например, при неадекватной терапии сахарного диабета или после приема пищи (спонтанная реактивная гипогликемия) (Феллинг и соавт, 1985, Сгуег РЕ й а1, 2003) Гипогликемия может развиваться при тяжелых физических нагрузках (Дембо А Г, Земцовский Э В , 1989; Макарова Г А, 2004) Нормальной физиологической реакцией на снижение концентрации глюкозы в крови является повышение секреции контринсулярных гормонов, увеличивающих мобилизацию гликогена и глкжонеогенез, что в конечном итоге способе гвует поддержанию уровня гликемии Одним из физиологических эффектов инсулина является увеличение поглощения и утилизации глюкозы клетками, но продолжительная гипогликемия в конечном итоге значительно ослабляет этот процесс, как и контринсулярные гормоны, которые уменьшают проницаемость клеточных мембран для глюкозы и снижают включение глюкозы во внутриклеточный обмен (Сгуег РЕ, 2001, 2005) Утилизация миокардом других субстратов энергообмена (жирных кислот, триацилглицеролов и кетоновых тел) может

быть ограничена снижением их продукции под действием инсулина (Timothy GR, 1996)

В том случае, когда гипогликемия развивается на фоне инсулинодефицита, неблагоприятные изменения субстратного обеспечения энергообмена могут быть особенно существенными, так как они накладываются на уже имеющиеся морфологические и метаболические изменения, обусловленные недостатком гормона (Генес В С, 1980, Джавадов С А , 1983, Холодова Е А., Мохорт Т В , 1988, Taegtmeyer Н et al, 2002) При недостатке инсулиновых эффектов нарушается и реализация гормональных контринсулярных сигналов (Cryer Р Е, 2002, Enoksson S et al, 2003) Значительные перепады уровня глюкозы в крови и связанные с ними резкие изменения секреции гормонов, ответственных за регуляцию гликемии, могут значительно модифицировать обмен в миокарде и приводить к функциональным нарушениям Еще 30 лет назад высказывалось мнение о том, что нарушения функциональной способности миокарда при инсулинодефиците могут быть обусловлены периодически возникающей гипогликемией (Генес В С, 1980).

Исследования, проводимые с использованием различных моделей гипоинсулинемии, не только дают возможность изучать метаболические взаимоотношения между различными, в том числе, и противоположно направленными гормональными воздействиями, но и позволяют понять многие механизмы развития сахарного диабета (Волчегорский и соавт, 2002, Баранов В Г и соавт, 1983, Нещерет А Л, 1990, Young ME et al, 2002)

Важность и недостаточная изученность проблем, связанных с энергообеспечением миокарда при гипогликемии, определила выбор темы нашего исследования

Цель исследования

Оценить влияние гипогликемии на субстратное обеспечение и процессы катаболизма различных субстратов энергообмена в миокарде у здоровых животных и животных с инсулиновой недостаточностью

Задачи исследования

1 Изучить изменения содержания энергетически важных субстратов в крови и миокарде при инсулиновой гипогликемии у здоровых животных и животных с инсулиновой недостаточностью

2 Исследовать скорость гликолиза и активность окислительных ферментов в сердечной мышце при гиногликемической коме у здоровых животных и животных с инсулиновой недостаточностью

3 Определить активность аминотрансфераз и ферментов дезаминирования в миокарде при гипогликемической коме у здоровых животных и животных с инсулиновои недостаточностью.

Научная новизна работы

Получены новые данные об изменениях уровня энергетически важных субстратов и их использовании миокардом при снижении концентрации шокозы в крови и в период последействия Установлено, что при гипогликемии уменьшается доступность большинства энергетически важных субстратов крови (триацилглицеролов, свободных жирных кислот, кетоновых тел, аминокислот) При этом содержание триацилглицеролов в миокарде снижается, а уровень гликогена увеличивается При гипогликемии, вызываемой на фоне предшествующей инсулиновой недостаточности, изменения более выражены.

При исследовании процессов катаболизма углеводов и активности окислительных ферментов в миокарде впервые установлено, что гипогликемия не вызывает существенных нарушений активности ферментов цикла трикарбоновых кислот и ферментов, продуцирующих восстановленный НАДФ Скорость гликолиза и гликогенолиза при гипогликемии у здоровых животных возрастает, а при гипогликемии, развивающейся на фоне продолжительной инсулиновой недостаточности, этот эффект не проявляется

В ходе исследования впервые установлено, что при инсулиновой гипогликемии, развивающейся на фоне предшествующей инсулиновой недостаточное™ скорость процессов катаболизма аминокислот (активность аминотрансфераз, глутаматдегидрогеназы и АМФ-дезаминазы) в миокарде увеличивается Указанные изменения ферментативной активности не обнаруживаются при гипогликемии у исходно здоровых животных и развиваются лишь при длительном снижении уровня глюкозы в крови

Научно-практическая значимость

Полученные данные позволили оценить значимость различных субстратов для энергообеспечения функционирования миокарда при гипогликемии Выявлены важные особенности метаболического ответа на гипогликемию в зависимости от исходного гормональною статуса организма Результаты работы важны для понимания механизма изменений

функционирования миокарда при гипогликемии как в норме, так и при патологических состояниях.

Установлено, что потенциальная мощность окислительных процессов не является фактором, лимитирующим энергообеспечение и функционирование миокарда при гипогликемии, большее значение имеет снижение притока субстратов энергообмена В ходе исследования установлено, что при гипогликемии, развивающейся на фоне предшествующего инсулинодефицита, увеличивается использование аминокислот для энергообеспечения миокарда, что может иметь неблагоприятные отдаленные последствия для функционирования сердечной мышцы Признаки повышенного катаболизма аминокислот обнаруживаются и после купирования гипогликемического состояния

Полученные данные являются основой для разработки мероприятий, направленных на коррекцию неблагоприятных метаболических изменений в миокарде при гипогликемии

Основные положения, выносимые на защиту

1) Гипогликемия не вызывает значительных нарушений активности окислительных ферментов Потенциальные возможности использования углеводов в миокарде при гипогликемии возрастают, однако в условиях дефицита глюкозы этот эффект не реализуется При гипогликемии нарастает использование жиров (в том числе эндогенных триацилглицеролов миокарда) для покрытия энергозаграт.

2) Увеличение в миокарде активности ферментов, ответственных за катаболизм аминокислот и снижение уровня аминокислот в крови при гипогликемии, развивающейся на фоне предшествующего инсулинодефицита, свидетельствует об увеличении использования этих субстратов для энергообеспечения Подобные изменения могут нарушать протеиносинтез В целом, обнаруженные изменения могут приводить к нарушению энергообмена миокарда, снижению субстратного обеспечения пластических процессов и, таким образом, снижать функциональные возможности сердца.

3) Через 1 час после купирования гипогликемической комы, развивающейся на фоне инсулинодефицита, полного восстановления исследованных показателей энергообмена не происходит Сохраняются признаки повышенного катаболизма аминокислот

Апробация работы

Основные результаты исследования доложены и обсуждены на

Всероссийской конференции «Механизмы синаптической передачи» (Москва, 2004), конференции «Региональная медицинская наука тенденции И перспективы развития Аспирантские чтения - 2004 Самара. 2004, VI конгрессе молодых ученых и специалистов (Томск, 2005), конференции «Достижения фундаментальных наук в решении актуальных проблем медицины» (Астрахань-Волгоград-Москва, 2006)

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 работ в центральной и местной печати

Связь задач исследования с проблемным планом биологических

наук.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научных исследований Ярославской государственной медицинской академии (номер государственной регистрации 0120 0600924)

Объем и структура диссертации

Работа представлена на 135 страницах печатного текста, содержит 33 таблицы, 20 рисунков и состоит из введения, обзора литературы, 3 главы экспериментальных исследований, заключения, выводов и списка литературы Библиографический указатель включает 178 источник литературы, из них 123 на иностранных языках

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Эксперименты выполнены с использованием 317 белых беспородных крыс-самцов массой 220-260 г

Животные были разделены на 7 групп группа 1 - крысы с 7-суточным диабетом, группа 2 - крысы с 15-суточным диабетом, группа 3 - крысы, у которых вызывали состояние гипогликемии, группа 4 - животные с 7-суточным диабетом в состоянии гипогликемии, группа 5 - животные, у которых вызывали состояние гипогликемии на фоне 15-суточного диабета, группа 6 - крысы, обследованные через 30 и 60 минут после купирования гипогликемической комы, группа 7 - животные с 15-суточным диабетом, обследованные через 30 и 60 мииут после купирования гипогликемической комы Одновременно с подопытными животными каждой группы во всех случаях были обследованы здоровые животные (контроль)

Для обозначения состояния, развивающегося на 7-15 сутки после введения аллоксана, обычно используют термин «экспериментальный аллоксановый сахарный диабет» При этом моделируются некоторые

метаболические изменения, наблюдаемые при сахарном диабете у людей. Однако, это экспериментальное состояние правильнее характеризовать как «острый инсулинодефициг» (Баранов ВI и соавт, 1983, Young М.Е et al, 2002) Мы будем использовать рабочий термин «экспериментальный сахарный диабет» в соответствии со сложившейся традицией, имея в виду его условность

Экспериментальный аллоксановый сахарный диабет вызывали внутрибрюшинным введением аллоксана в дозе 135 мг/кг массы животного Аллоксан вводили животным после 12-14-часового голодания Развитие сахарного диабета сопровождалось снижением массы тела, а также полиурией и глюкозурией

Гипогликемическую кому вызывали внутримышечным введением инсулина в дозе 40 ЕД на 1 кг массы тела. Через несколько часов после инъекции инсулина крысы впадали в кому, о наступлении которой судили на основании проявления неврологических симптомов - потеря постуральных рефлексов, потеря болевой чувствительности (отсутствие реакции на болевое раздражение) при сохранении корнеальных рефлексов Эти признаки четко корреллируют с данными энцефалографии и результатами определения содержания глюкозы в крови, притекающей к мозгу

Кому купировали (группы 6 и 7) введением 40% раствора глюкозы внутрижелудочно

В ходе работы было предпринято изучение динамики некоторых биохимических показателей после инъекции инсулина вплоть до развития гипогликемическои комы у крыс группы 3 и 5 В этом случае животных забивали через каждые 15 минут Полученные динамические ряды сглаживали методом «скользящих средних» по 5 точкам (Гублер Е В., 1978, Катинас Г.С, 1978). В остальных случаях статистическую обработку проводили с использованием t-критерия Стыодента

Крыс забивали декапитацией Материалом для исследования служил миокард (оба желудочка без межжелудочковой перегородки) и сыворотка крови, полученная при забое

В сыворотке крови определяли содержание энергетических субстратов глюкозы, кетоновых тел, свободных жирных кислот, триглицеридов, аминоазот (Тодоров Й 1961г, Покровский 1969, Прохорова МИ., 1982) В миокарде определяли концентрацию гликогена, фосфолипидов и триглицеридов, активность окислительных ферментов лактатдегидрогеназы, сукцинатдегидрогеназы, НАД-зависимой

изоцитратдегидрогеназы (Plante G W H, Aogaichi T, 1968, Кравченкова P С, 1977), изменение скорости дихотомического распада углеводов с использованием в качестве субстратов глюкозы, глюкозо-6-фосфата и гликогена (Панин Л Е, 1982), НАДФ-зависимых дегидрогеназ НАДФ-изоцитратдегидрогеназы и глюкозо-6-фосфагдегидрогеназы, активность глутатионрсдуктазы н содержание малонового диальдегида, активность ферментов азотистого обмена АлАТ и АсАТ, глугаматдегидрогеназы, АМФ-дезаминазы (Leong S.F, Clark J В, 1984)

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В наших эксперименгах развитие шпогликемическои комы у исходно здоровых животных сопровождалась (помимо гипогликемии 1-2 ммоль/'л) (рис 1) уменьшением концентрации аминокислот на 25 % и СЖК на 30% в крови, накоплением гликогена на 82% и уменьшением количества ТАГ на 38% в миокарде (табл 1) При динамическом наблюдении процесса развития гипогликемии было установлено, что в течение часа после введения инсулина концентрация кетоновых тел снижена, а количество ТАГ в сердечной мышце увеличено, повышение уровня гликогена происходило только на четвертом часу наблюдения (рисЗ). Достаточно выраженным было также повышение скорости дихотомического распада углеводов при использовании глюкозы (+57%) и гликогена (+40%) в качестве субстратов, а также увеличение активности ДЦГ на 28%, СДГ на 26% и НАД-ИЦЦГ на 27% у животных в состоянии гипогликемической комы (табл 2)

Многие из этих изменений являются результатом известного действия инсулина и, связанного с этим действием, изменения концентрации субстратов в клетке (Kashiwaya Y et al, 1999) Однако, наблюдавшаяся в конечном тоге, к моменту развития комы нормализация уровня кетоновых тел и снижение количества ТАГ в миокарде, по-видимому, не является прямым эффектом инсулина, эти изменения обусловлены увеличением секреции глюкагона (усиление кетогенеза) и изменением субстратного энергообеспечения миокарда

6-, _

5 - : t

О —.—.—i—.—.—.—.—,—.—.—.—.—.—,—■—.—.—,—.—

К 60 120 180 мин Кома

Рис. 1. Изменение концентрации глюкозы в крови крыс в течение времени после введения инсулина. По оси абсцисс - промежутки времени (шаг 15 мин), по оси ординат - концентрация глюкозы в ммоль/л. «К» - уровень глюкозы в крови контрольных животных, «кома» - уровень глюкозы крови животных в состоянии гипогликемической комы.

16 ■ 14 ■

0 I ....... а . и .1 .... ■ . -i

К 60 120 180 мин Кома

Рис. 2. Изменение концентрации глюкозы в крови диабетических крыс в течение времени после введения инсулина По оси абсцисс - промежутки времени (шаг 15 мин), по оси ординат - концентрация глюкозы в ммоль/л. «К» - уровень глюкозы в крови контрольных животных, «кома» - уровень глюкозы крови диабетических животных в состоянии гипогликемической комы.

Таблица 1 Изменение содержания энергегических субстратов в сыворотке крови и миокарде

Показатель Группа 1 Группа 2 Группа 3 Группа 4 Группа 5

Глюкоза, ммоль/л К М±ш 5,6б±0,28 5,36±0,2 6,22±0,338 4,05±0,24 4,88±0,11

О М±гп П,50±1,61** 7,89±0,67** 1,88±0,14** 1,6Ш,16*: 2,11±0,17

Кетонов тела,мг % К М±т 2,18±0,1б 3,19±0,30 2,б0±0,17 4,07±0,36 3,19±0,30

О ^ .'1 • Гц ЗД1±П,58 1 89±0,20** 2,69±0,44 1,97±0,32*' 1,64±0,28**

СЖК, мкмоль/л к М±т 434±28 341±34 447±2б 41б±21 453±31

о М±ш 483±56 360±41 316±33** 202±20** 275±18**

ТАГ крови, ммоль/л к М±т 1,09±0,04 1,12±0,07 1,06±0,06 1,09±0,04 1,12±0,07

О М±т 0,99±0,05 1,34±0,20 0,94±0,08 0,75±0,06*' 0,88±0,05*

Аминокислота, ммоль/л к М±т 5,38±0,25 7,55±0,56 8,44±0,14 5,38±0,25 7,55А0,56

О М±т 4,88±0,19 7,70±0,24 6,33±0,19** 3,81±0,31*' 5,72±0,57*

Гликоген миокарда, мг/г ткани к М±т 2ДЗ±0,19 3,91±0,22 2,37±0,11 1,21±0,14 2,03±0,23

О М±ш 4,23±0,91* 2,01±0,36** 4,31±0,59** 2,17±0,40* 3,68±0,52*

ТАГ миокард, кмоль/г к М±ш 13,00±0,30 6,78±0,90 9,80±0,3 б,65±0,51 6,78±0,90

о Шт 14,50±0,50 4,22±0,46* 7,75±0,50** 4,81±0,74*' 2,77±0,36**

Примечание (здесь и в табл 2, 3, 4) К - контроль, О - опытные животные * - р< 0,05, **- р< 0,01 по сравнению с контролем В каждой группе 6-8 животных

Таблица 2 Изменение активности окислительных ферментов и ферментов дихотомического распада углеводов в миокарде

Показатель Группа 1 Группа 2 Группа3 Группа 4 Группа5

лдг К М±ш 11,7±0,9 20,7±0,5 12,5±0,7 11,5±0,9 11,8±0,8

О М±ш 12,2±0,9 20,6±0,5 16,0±0,7** 18,5±1,8** 17,6±1,5*'

сдг К М±т 5,21±0,34 6,81±0,52 3,51±0,21 3,72±0,31 5,31±0,19

О М±т 3,89±0,19** 5,80±0,20 4,41±0,18* 4,54±0,22* 5,57±0,18

НАД-ИЦДГ К М±т 1,67±0,07 1,77±0,07 2Дб±0,15 0,84±0,05 1,41 ±0,04

О М±т 1,85±0,05 1,59±0,08 2,86±0,13*: 1,00±0,07 1,54±0,05

Дихотом распад глюкозы к М±т 12,6±0,7 11,4±1,2 11,9±0,8 9,5±0,5 10,4±0,7

о М±т 11,1±1,4 6,3±1,2** 13,2±0,8** 12,4±1,7

Дихотом распад гл-6-ф, к М±т 28,7±1,0 24,6±3,1 32,9±1,3 28,6±2,0 32,6±2,5

О М±т 21,1±2,2** 12,4±2,1*: 36,5±1,7 33,8±3,1 29,6±2,7

Дихотом распад Гликогена к М±т 20,9±1,8 22,8±3,4 19,0±2,0 21,8±1,8 23,3±2,8

О М±т 15,7±2,6 12,7±2,6* 26,7±0,9** 32,2±3,2* 23,4±3,6

Примечание

Единицы измерения для ЛДГ.СДГ, НАД-ИЦДГ в Мкмоль.г ткани'.мин1

для ферментов дихотомического распада глюкозы, глюкозо-6-фосфата, гликогена в

Нмоль.мг белка '.мин 1

Таблица 3 Изменение активности ферментов азотистого обмена.

Показатель Группа 1 Группа 2 Группа 3 Группа 4 Групла5

АсАТ К М±ш 6,19±0,64 7,98*0,28 11,36±0,37 4,51±0,04 7,98*0,28

О М±т 7,02±0,41 8,79±0,46 10,72±0,47 5,12±0,19* 9,34*0,32*

АлАТ к М±т 1,36*0,07 1,И±0,09 1,15±0,07 1,05±0,04 1,25±0,12

О М±т 1Д6±0,04* 1,11±0,07 1,30±0,06 1,11±0,04 1,12*0,09

ГДГ к М±т 0,82±0,07 0,47±0,03 0,57±0,07 0,75±0,12 0,69*0,08

о М±т 0,68±0,09 0,44±0,03 0,б5±0,04 1,70*0,18** 1,61*0,17**

АМФ-ДА к М±т 709±40 757±31 739±24 772± 34 757*31

о М±т 788±27 749±22 689±22 800±23 842*22*

Примечание

Единицы активности для АсАТ и АлАТ в мкмоль-г ткшш '.мин1, для ГДГ и АМФ-ДА в нмоль.г ткани '.мин1

Увеличение скорости образования лактата при использовании гликогена в качестве исходного субстрата также не может быть отнесено к непосредственным эффектам инсулина Повышение гликогенолиза, по-видимому, отражает увеличение активности фосфорилазы гликогена. В кардиомиоцитах полисахарид не является истинным резервом углеводов, содержание гликогена в миокарде растет при повышении нагрузки и уменьшается в условиях восстановления при нормальном питании (Оерге С ^ а!, 1999, Тае^теуег Н й а!, 2002)

Одновременное повышение активности гексокиназы и фосфорилазы (независимо от причин, обусловливающих это повышение), по-видимому, приводят к увеличению образования фосфогексоз Однако,' при гипогликемии значительного увеличения скорости образования лактата при

использовании Г-6-Ф в качестве субстрага не наблюдалось, что свидетельствует о неизменяющейся активности фосфофруктокиназы -ключевого фермента дихотомического распада углеводов Вероятно, под действием высокой дозы гормона, вызывающей в конечном итоге глубокую гипогликемию, повышенное образование фосфогексоз в миокарде не сопровождается реальным увеличением их использования для покрытия энергозатрат in vivo В этих условиях может только увеличиваться кругооборот гексоз в системе «глюкозо-6-фосфат - гликоген» с некоторым преобладанием синтеза гликогена Тем более, что гликогенсинтетаза относится к числу ферментов, стимулируемых инсулином Следует также отметить, что в условиях уже развившейся гипогликемии повышенная активность гексокиназы и потенциально высокая скорость процессов усвоения глюкозы крови вряд ли существенно влияет на энергообеспечение миокарда

Логично предположить, что в такой ситуации повышается использование эндогенных ТАГ, что и приводит к уменьшению их концентрации в кардиомиоцитах Известно, что распад эндогенных ТАГ в миокарде активируется при снижении использования других энергетически важных субстратов (Opie LH, 1998) Поэтому после введения инсулина уровень ТАГ после первоначального увеличения падает к моменту развития гипогликемичсской комы

У животных группы 3 концентрация гликогена начинала увеличиваться только к концу наблюдения Очевидно, что изменения не были обусловлены увеличением потока глюкозы в кардиомиоциты сразу после инъекции инсулина Накопление гликогена скорее связано с увеличением использования жирных кислот (как притекающих с кровью, так и образующихся из эндогенных ТАГ миокарда) Такая взаимосвязь характерна для миокарда (Depre С et al, 1999) По времени накопление гликогена согласуется с увеличением концентрации СЖК в крови (Медведева Н.Б., 2003) и снижением содержания ТАГ в сердечной мышце Нарастание активности ЛДГ и, обнаруженное в этом же эксперименте, падение уровня лактата в крови, по-видимому, взаимосвязаны и могут свидетельствовать об увеличении использования миокардом этого субстрата (Медведева Н Б, 2004)

3,5

3 ■

2,521,5 -1 -0,5 ■ 0-

К 60 120 180 240 мин Кома

Рис 3 Изменение концентраши гликогена в миокарде крыс в течение времени после введения инсулина По оси абсцисс - промежутки времени (шаг 15 мин), по оси ординат - концентрация гликогена в миокарде в мг/г «К» - уровень гликогена в миокарде контрольных животных «кома» - уровень гликогена в миокарде животных в состоянии гипогликемической комы (мг/г)

мг/г 5,00

4,00

3,00

2,00

1,00

0,00

К 60 120 180 240 мин Кома

Рис 4 Изменение концентрации гликогена в миокарде диабетических крыс в течение времени после введения инсулина По оси абсцисс - промежутки времени (шаг 15 мин), по оси ординат - концентрация гликогена в миокарде в мг/г «К» - уровень гликогена в миокарде контрольных животных «кома» - уровень гликогена в миокарде животных в состоянии гипогликемической комы на фоне 15-суточного диабета

Повышение активности ферментов цикла Кребса в этих условиях можно оценивать скорее как благоприятный эффект, направленный на увеличение энергообеспечения Остается открытым вопрос о том, насколько эффективен этот механизм, так как инсулин угнетает окисление жирных кислот, а увеличение потока глюкозы в клетку при гиперинсулинемии, по-видимому, сопровождается уменьшением мощности систем, ответственных за транспорт и окисление жириых кислот в миокарде (Lee van der K.A.J М et al, 2001)

Таблица 4

Изменение субстратов в крови и миокарде, изменение активности ферментов в миокарде крыс после купирования комы

Показатель Группа 6 Группа 7

Купирование 30 мин Купирование 60 мин Купирование 30 мин Купирование 60 мин

Глюкоза крови, ммоль/л К М±т 5,61±0,28 5,61±0,28 5,48±0Д4 5,48±0Д4

О М±т 8,39±3,90 3,47±0,30** 8,88±2Д2 16,90±2,61**

Кетоновые тела крови, мг/л к М±т 33,1±2,9 ЗЗД±2,9 17,4±3,0 17,4±3,0

о М±т 8,0±1,7** 9Д±1,4** 1,7±0,05** 3,3±0,09**

ТАГ сыворотки крови, ммоль/л к М±т 0,99±0ДЗ 0,99t0,13 1,11±0,05 1,11±0,05

о М±т 1,47±0Д4** 1,2б±0Д5 1,20±0Д5 0,93±0,09

Гликоген миокарда, мг/г к М±т 4Д0±0,36 4Д0±0,36 1,96±0,22 1,96±0,22

о М±т 3,27±0,59 3,67±0,18 1,55±0,33 1,70±0,26

ТАГ миокарда, мкмоль/г к М±т 3,88±0,52 3,88±0,52 8,00±0,84 8,00±0,84

о М±т 4,28±0,59 ЗД5±0,69 3,44±0,30** 4,06±0,42**

АлАТ,мкмоль.г ткани '.мин"' к М±т 1,58±0,11 1,58±0,11 1,33±0,10 1,33±0Д0

о М±т 1,40±0ДЗ 1,02±0Д1* 1,20±0,08 1,04±0,05*

АсАТ, мкмоль«г ткани''.мин 1 к М±т 10,46±0,31 10,46±0,31 11,03±0,25 11,03±0,25

О М±т 11,80±0,36* Н,59±0,15* 10,66±0,53 10,97±0Д7

ГДГ, чмоль-г ткани '«мин' к М±т 0,48(Ы),060 0,480±0,060 0,282±0,025 0,282±0,025

о М±т 0,601±0,И2 0,791±0,061** 0,474±0,043** 0,537±0,026**

Хотя активность аминотрансфераз и глутаматдегидрогеназы не выходила за пределы контроля как при гилогликемической коме, так и в предшествующий ей период (таблЗ), однако, после введения инсулина

можно заметить общую тенденцию к увеличению их активности. Повышение активности АМФ-дезаминазы также указывает на возможную активизациию процессов дезаминирования.

Активность других ферментов у крыс группы 3 не изменялась. Полученные данные не дают оснований считать, что в условиях гипогликемии, вызванной у исходно здоровых животных, продукция цитоплазматического восстановленного НАДФ снижается Не обнаружено и признаков нарушений, связанных с изменениями псрекисного окисления липидов.

Изменения уровня субстратов в крови и миокарде после купирования гипогликемической комы отражают результат действия инсулина при увеличении поступления глюкозы (табл 4) Уровень гликемии полностью не восстановился, концентрация кетоновых тел резко снизилась, увеличилось (от исходного) содержание ТАГ, уровень гликогена нормализовался По-видимому, можно считать, что субстратное обеспечение энергообмена в миокарде стало более адекватным Изменения активности аминотрансфераз и глутаматдегидрогеназы труднообъяснимы, однако, они указывают на то, что полной нормализации обмена не произошло

Через 7 суток после введения аллоксана наблюдалась выраженная гипергликемия (11 ммоль/л), тенденция к увеличению концентрации кетоновых тел и СЖК в крови и ТАГ в миокарде, содержание гликогена в миокардиоцитах увеличивалось в 2 раза (табл 1). Изменения активности ферментов были минимальными, снижалась активность СДГ на 25%, скорость гликолиза «на глюкозо-6-фосфате» на 27% и активность АлАТ на 14% При 15-суточном сахарном диабете скорость дихотомического распада углеводов была снижена при использовании всех грех субстратов (с использованием глюкозы на 47%, с использованием глюкозо-6-фосфата на 50%, с использованием гликогена на 45% (табл 2), уменьшалась активность ДГ Г-б-Ф на 22%, но немного увеличивалась активность НАДФ-ИЦДГ- на 13%, снижалась концентрация гликогена на 49% и ТАГ на 38% в миокарде (табл 1) В целом эти изменения соответствуют тем, которые обычно наблюдаются при экспериментальном диабете (Баранов В Г и соавт, 1983, Young ME et al, 2002) Следует лишь отметить, что в нашей лаборатории в эксперименте у животных с 15-суточным инсулинодефицитом неизменно обнаруживалось уменьшение содержания СЖК и кетоновых тел в крови По-видимому, это обусловлено

значительным уменьшением массы жировой гкани и уменьшением продукции жирных кислот, которые являются основным субстратом для кетогенеза.

Изменения исследуемых показателей в процессе развития гипогликемии у крыс с инсулинодефицитом отличались от изменений, наблюдавшихся при инсулиновой гипогликемии у исходно здоровых животных. У животных групп 4 и 5 (соответственно 7-е и 15-е сутки аилоксанового диабета) значительно уменьшалось содержание в крови кетоновых тел (на 51% и 50%), СЖК (на 29% и 25%), ТАГ (на 25% и 20%), свободных аминокислот (на 25%), а также концентрация ТАГ в миокарде на 38% и 59% Уровень гликогена в сердечной мышце был повышен на 79% и 81% (табл 1) Динамическое наблюдение у крыс группы 5 показало, что изменения ТАГ относятся к числу поздних эффектов, а содержание гликогена увеличивается уже через 1 час после введения инсулина (рис 4) Уровень кетоновых тел за время наблюдения колебался в широких пределах, но сохранялась общая тенденция к снижению показателя Гипогликемия фактически развивалась только начиная со 2-го часа наблюдения (рис 2)

Увеличение активности ферментов ЦТК и скорости дихотомического распада углеводов наблюдались при гипогликемии только у крыс с 7-суточным диабетом активность СДГ повышалась на 22%, дихотомический распад глюкозы на 39%, гликогена на 47% (табл 2) Обращало на себя внимание существенное повышение активности АсАТ на 13% и 17%, глутаматдегидрогеназы на 26% и 33%, АМФ-дезаминазы на 11% в миокарде при гипогликемической коме, вызываемой у крыс с сахарным диабетом продолжительностью 7 и 15 суток соответственно (табл 3) Увеличение активности ферментов начинало проявляться лишь на 4-ом часу наблюдения

Для сахарного диабета характерно снижение контринсулярного ответа на гипогликемию (Сгуег РЕ, 2006), в большей степени это касается эффектов адреналина и глюкагона В наших экспериментах признаков четкого увеличения липолиза и кетогенеза, характерного для действия этих гормонов, не обнаруживалось Скорее можно предполагать преобладание инсулиновых эффектов на эти процессы Изменения концентрации главных субстратов энергообмена могут также свидетельствовать об увеличении использования ТАГ крови и миокарда и, отчасти, СЖК для покрытия энергозатрат Последнее, в особенности, характерно для гипогликемии,

развивающейся на фоне 7-суточного диабета Увеличение окисления липидов обусловлено уже не столько гормональными влияниями, сколько собственно гипогликемией и уменьшением потока глюкозы в кардиомиоцит (Opie LH, 1998) Следует также иметь в виду, что при дефиците инсулина увеличивается количество ферментов, ответственных за усвоение жирных кислот крови и окисление жирных кислот в клетке Поэтому гипогликемия, вызываемая на фоне инсулинодефицита, в большинстве случаев вызывает более выраженные изменения количества субстратов липидного обмена.

Судя по всему, у животных с сахарным диабетом (как и у крыс группы 3) гипогликемия приводила и к увеличению использование лактата крови, так как активность ЛДГ возрастала на 61 % и 49% (группы 4 и 5) (табл.2)

У крыс с 7-суточным диабетом гипогликемия проводила к повышению активности исследованных ферментов ЦТК Фактически, наблюдались те же изменения, что и при гипогликемии у исходно здоровых животных Такая, возможно, адаптационная (компенсаторная) реакция на инсулиновую гипогликемию отсутствовала у крыс группы 5 Это может обуславливать более тяжелые нарушения энергообмена при гипогликемической коме, развивающейся на фоне экспериментального диабета продолжительностью 15 суток

Если рассматривать изменения дихотомического распада углеводов у крыс группы 4 и 5 в сравнении с исходным состоянием (7- и 15-суточный аллоксановый диабет), то можно отметить, что скорость процесса возрастает Т е, в качественном отношении имеют место те же изменения, что и при гипогликемии у исходно здоровых животных В отношении изменений дихотомического распада углеводов реакция кардиомиоцитов на гипогликемию при сахарном диабете сохраняется Однако, совокупность имеющихся данных, как уже указывалось, свидетельствует о том, что при низком уровне глюкозы в крови увеличение скорости гликолиза не приводит к реальному повышению потока субстратов по эгому пути. Судя по динамике уровня гликогена в миокарде при гипогликемии у диабетических животных нарушения распада углеводов наступают даже раньше, чем при гипогликемии у исходно здоровых животных (рис 3 и 4)

Увеличение уровня МДА при гипогликемической коме у крыс группы 5 было таким же, как в исходном состоянии Видимо, гипогликемия не потенцировала увеличение ПОЛ, наблюдаемое при аллоксановом диабете

(Баранов и соавт, 1983, Волчегорский И А и соавт, 1995, 2002) Не обнаруживалось также признаков снижения при гипогликемической коме продукции восстановленного НАДФ, необходимого для функционирования антиоксидантных систем В то же время, некоторое повышение активности НАДФ-ИЦЦГ(+14%) могло приводить к уменьшению использования цитрата в НАД-зависимом окислении в митохондриях В конечном итоге, это могло обусловливать снижение потока субстратов через начальные реакции ЦТК

При гипогликемии, вызываемой на фоне сахарного диабета, наблюдалось увеличение активности ферментов, имеющих отношение к катаболизму аминокислот АсАТ, ГДГ, АМФ-дезаминазы Причем изменения АМФ-дезаминазы относятся к ранним эффектам гипогликемии. Такие изменения указывают на возможность повышения скорости процессов дезамннирования аминокислот с последующим включением их углеродных скелетов в энергообмен Однако, следует отметить, что аминокислоты могут быть значимым источником энергии для миокарда лишь в течение коротких промежутков времени (Берге С., 1999)

Необходимо также иметь в виду, что ГДГ также как СДГ и НАД-ИЦЦГ - маркерный фермент митохондрий Поэтому можно предполагать, что заметная диссоциация активности этих ферментов у крыс группы 5 связана с изменениями количества отдельных митохондриальных ферментов, а не с изменениями массы митохондрий Механизм возникновения этих изменений остается неясным Можно лишь предполагать, что скорость распада аминокислот в миокарде при глубокой гипогликемии, развивающейся на фоне сахарного диабета, возрастает в условиях неизменного или даже сниженного потока субстратов через начальные реакции ЦТК

Введение глюкозы с целью купирования гипогликемической комы у крыс с сахарным диабетом приводило к значительной гипергликемии и снижению количества кетоновых тел в крови (табл 4) Содержание ТАГ в крови и концентрация гликогена в миокарде быстро нормализовались Направленность изменений уровня большинства субстратов у крыс группы 7 была такой же, как у исходно здоровых животных Только снижение уровня ТАГ в миокарде в период реституции у крыс с аллоксановым диабетом сохранялось после купирования гипогликемической комы Стабильным оказалось и увеличение активности ГДГ, наблюдавшееся при гипогликемической коме Судя по всему, вклад углеводов в

энергообеспечение миокарда заметно возрастает, однако, достаточно высокий уровень катаболизма аминокислот сохраняется в течение некоторого времени после купирования комы

Таким образом, при инсулиновой гипогликемии имеет место снижение энергообеспечения миокарда, в значительной степени обусловленное собственно гипогликемией и снижением потока субстратов энергообмена в кардиомиоцит Эти нарушения могут обусловливать уменьшение функциональных возможностей миокарда Инсулиновая гипогликемия, развивающаяся на фоне сахарного диабета, приводит к увеличению использования аминокислот для покрытия энергозатрат В конечном итоге, это может вызывать изменение субстратного обеспечения протсиносинтеза и усугублять нарушения белкового обмена в миокарде, возможно имеющие отдаленные неблагоприятные последствия

ВЫВОДЫ

1 При инсулиновой гипогликемии в крови снижается уровень СЖК и аминокислот, в миокарде содержание гликогена значительно увеличивается, а уровень ТАГ после кратковременного повышения значительно снижается к моменту развития гипогликемической комы Развитие этих изменений не зависит от исходного уровня гликемии. При гипогликемии, развивающейся на фоне предшествующего инсулинодефицита, в крови уменьшается концентрация кетоновых тел и ТАГ Изменения концентрации субстратов энергообмена свидетельствуют об увеличении использования ТАГ для покрытия энергозатрат миокарда при гипогликемии

2 У исходно здоровых животных и животных с 7-суточным экспериментальным диабетом инсулиновая гипогликемия приводит к увеличению скорости гликолиза и гликогенолиза в миокарде При гипогликемии, развивающейся на фоне продолжительного (15 суток) инсулинодефицита стимуляции распада углеводов не наблюдается

3 При гипогликемии, вызываемой у исходно здоровых животных, в миокарде повышается активность ЛДГ, СДГ, НАД-зависимой изоцитратдегидрогеназы Активность цитоплазматических НАДФ-зависимых ферментов не изменяется При гипогликемической коме, вызываемой на фоне инсулинодефицита, активность НАД-изоцитратдегидрогеназы не меняется, активность ЛДГ увеличивается Активность СДГ возрастает лишь у животных с 7-суточным экспериментальным диабетом Таким образом, гипогликемия

развивающаяся на фоне предшествующего продолжительного инсулинодефицита не сопровождается активацией ферментов цикла трикарбоновых кислот

4 Гипогликемия у здоровых животных не вызывает изменений активности аланиновой и аспарагиновой аминотрансфераз и глутаматдегидрогеназы в сердечной мышце, активность АМФ-дезамшгазы увеличена в течение нескольких часов после введения инсулина Гипогликемия при аллоксановом диабете сопровождается повышением активности аспартатаминотрансферазы, глутаматдегидрогеназы и АМФ-дезаминазы в миокарде Выраженные изменения ферментативной активности в этом случае относятся к поздним эффектам гипогликемии Полученные данные свидетельствуют об увеличении использования аминокислот в качестве источника энергии для миокарда при гипогликемии

5 После купирования гипогликемической комы, независимо от исходного состояния, наблюдается повышенная активность глутаматдегидрогеназы, а также значительное снижение концентрации кетоновых тел в крови Уровень других исследованных субстратов через 1 час после купирования возвращается к исходному уровню, за исключением ТАГ миокарда, содержание которых остается сниженным в группе животных с инсулинодефицитом

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1 Стельмах, А.Ю Интенсивность гликолиза в головном мозге и сердечной мышце крыс при гипогликемии [Текст] / А Ю Стельмах, Н Б Медведева // Сборник научных работ студентов и молодых ученых ЯГМА -Ярославль -2004 - С 19-20

2 Стельмах, А Ю. Показатели энергообеспеченности миокарда при аллоксановом диабете у крыс [Текст] / А Ю Стельмах, Н Б Медведева И Сборник научных работ студентов и молодых ученых ЯГМА - Ярославль. -2004 - С 25-26

3 Стельмах, А Ю Активность ферментов энергетического обмена в миокарде крыс при гипогликемии [Текст] / А Ю Стельмах И Сборник материалов конференции «Региональная медицинская наука тенденции и перспективы развития Аспирантские чтения - 2004 - Самара - 2004 - С 455-456.

4 Стельмах, АЮ Интенсивность гликолиза и активность некоторых окислительных ферментов в головном мозге крыс при инсулиновой

гипогликемии на фоне аллоксанового диабета {Текст] / А Ю Стельмах, П К Телушкин, П П Потапов, II Б Медведева // Материалы Всероссийской конференции «Механизмы синаггшческой передачи» - Москва. - 2004 - С 92

5 Стельмах, А10 Субстратное обеспечение энергообмеиа миокарда при гипогликемии [Текст] / А Ю Стельмах, Н Б Медведева П Сборник научных работ студентов и молодых ученых ЯГМА - Ярославль - 2005 - С 24-26

6 Стельмах, АЮ Сравнительная оценка двух методов определения кетоновых тел в крови [Текст] / А Ю Стельмах, Ю А Джурко // Сборник научных работ студентап и молодых ученых ЯГМА - Ярославль - 2005. - С 11-12

7. Стельмах, АЮ Показатели углеводного, липидною и азотистого обмена миокарда при экспериментальном сахарном диабете и гипогликемии [Текст] / А Ю Стельмах, Н Б Медведева // Материалы VI конгресса молодых ученых и специалистов «Науки о человеке». - Томск - 2005 - С 86

8 Стельмах, АЮ Гликолиз и активность окислительных ферментов в головном мозге крыс при инсулиновой гипогликемии на фоне аллоксанового диабета [Текст] / А. Ю Стельмах, П К Телушкин, А Д Ноздрачев, П. 11. Потапов, Н Б Медведева // Бюллетень эксперим. биол и мед - М. - 2005 -Т 140 -№12 - С 647-649.

9 Стельмах, А Ю Активность НАДФ-зависимых дегидрогеназ в сердце крыс при аллоксановом диабете и гипогликемии [Текст] / А Ю. Стельмах // Сборник научных работ студентов и молодых ученых ЯГМА - Ярославль -2006 - С 29

10 Стельмах, А Ю Уровень метаболитов в крови и активность ферментов азотистого обмена в сердце при гипогликемии [Текст] / А Ю. Стельмах, II Б Медведева, П П Потапов, П К Телушкин, Т Е Шидловская ¡1 Материалы конференции «Достижения фундаментальных наук в решении актуальных проблем медицины» - Астрахань-Волгоград-Москва - 2006 - С 151-154

11. Стельмах, АЮ. Изменения некоторых показателей энергетического обмена в сердце крыс при инсулиновой гипогликемии [Текст] / А Ю Стельмах, П П Потапов, П. К Телушкин, Н Б Медведева // Биомед химия -2006 -Т 52 №6 - С 615-619

12 Стельмах, АЮ Изменения показателей энергетического обмена в сердце крыс при аллоксановом диабете и инсулиновой гипогликемии [Текст]

/ А Ю Стельмах, П П Потапов, П К Телушкин, Н Б Медведева // Вопросыбиол мед ифарм химии -2007 -№1 -С 24-26.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ АлАТ - аланинаминотрансфераза АМФ - аденозинмонофосфат АсАТ - аспартатаминотраисфераза АТФ - аденозиитрифосфат ГДГ - глутаматдегидрогеназа Г-6-Ф - глюкозо-б-фосфат ДГ Гл-6-Ф - глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа ЛДГ - лактатдегидрогеназа МДА - малоновый диальдегид НАД - никотинамидаденивдинуклеотид НА ДФ - никотинамидадениндинуклеотид фосфат НАДФ-ИЦДГ - НАДФ-зависимая изоцитратдегидро! еназа НАД-ИЦДГ - НАД-зависимая изоцитратдегидрогеназа ПОЛ - пероксидное окисление липидов СДГ - сукцинатдегидрогеназа СЖК - свободные жирные кислоты ТАГ - триацилглицеролы

Заказ 005 Тираж 50 экз Отпечатано в ИП Черепанина, Типография «Компас» г Ярославль, пр-т Ленина, д 20/53, тел. (4852) 73-66-83

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Стельмах, Анна Юрьевна

Список сокращений Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Обмен веществ при гипогликемии

1.2. Особенности обмена в миокарде

1.3. Изменения обмена в миокарде при сахарном диабете

Глава 2. Материалы и методы исследования

2.1. Организация и условия проведения эксперимента

2.2. Методы исследования

2.3. Статистическая обработка результатов

Глава 3. Изменение уровня субстратов энергообмена в крови и миокарде

3.1.Изменение концентрации глюкозы в крови

3.2. Изменение концентрации кетоновых тел в сыворотке крови

3.3. Изменение концентрации свободных жирных кислот в сыворотке крови

3.4. Изменение содержания триацилглицеролов в сыворотке крови

3.5. Изменение концентрации свободных аминокислот в сыворотке крови

3.6. Изменение содержания гликогена в миокарде

3.7. Изменение содержания липидов в миокарде

Глава 4. Изменение активности ферментов энергетического обмена в миокарде

4.1. Изменение активности лактатдегидрогеназы в миокарде

4.2. Изменение активности сукцинатдегидрогеназы в миокарде

4.3. Изменение активности НАД-зависимой изоцитратдегидрогеназы в миокарде

4.4. Изменение дихотомического распада углеводов в миокарде 74 4.4.1 .Изменение интенсивности гликолиза при использовании в качестве исходного субстрата глюкозы

4.4.2. Изменение интенсивности гликолиза при использовании в качестве исходного субстрата глюкозо-6-фосфата

4.4.3. Изменение скорости дихотомического распада гликогена

4.5.Изменение активности цитоплазматических НАДФ-зависимых ферментов и уровня малонового диальдегида

Глава 5. Изменения активности ферментов азотистого обмена

5.1. Изменения активности аминотрансфераз в миокарде

5.2. Изменения активности ферментов дезаминирования в миокарде

Введение Диссертация по биологии, на тему "Влияние гипо- и гипергликемии на субстратное обеспечение и изменение активности ферментов энергетического и азотистого обмена в миокарде"

Актуальность проблемы

Колебания уровня метаболитов в крови существенно влияют на функциональную способность сердечно-сосудистой системы. В частности, при изменениях содержания глюкозы в крови работа сердечной мышцы может нарушаться под влиянием возбуждения симпатических нервов и увеличения секреции катехоламинов надпочечниками, а также в результате изменений тканевого метаболизма (Феллинг и соавт., 1985; Фаучи Э., 2002). Гипогликемия сопровождается значительными колебаниями частоты и силы сердечных сокращений, изменениями ударного и минутного объема, нередко наблюдается снижение кровяного давления из-за слабости сердечной мышцы (Холодова Е.А., Мохорт Т.В., 1988). Изменения энергооббеспечения являются важным фактором, влияющим на сократительную способность миокарда (Opie L.H., 1998; Taegtmeyer Н. et al., 2002). Нарушения энергообмена могут быть обусловлены собственно гликопенией, колебаниями концентрации других субстратов энергообмена в крови, изменениями процессов использования различных метаболитов.

Гипогликемия может быть следствием различных причин и наблюдается как в норме, так и при патологических состояниях, но чаще всего она является результатом повышения уровня инсулина (Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П., 2000). Гипогликемия может возникать и на фоне предшествующей гипергликемии. Такая ситуация имеет место, например, при неадекватной терапии сахарного диабета или после приема пищи (спонтанная реактивная гипогликемия) (Феллинг и соавт., 1985; Cryer Р.Е. et al., 2003). Нормальной физиологической реакцией на снижение концентрации глюкозы в крови является увеличение секреции контринсулярных гормонов, увеличивающих мобилизацию гликогена и глюконеогенез, что, в конечном итоге, способствует поддержанию уровня гликемии. Одним из физиологических эффектов инсулина является увеличение поглощения и утилизации глюкозы клетками, но продолжительная гипогликемия, в конечном итоге, значительно ослабляет этот процесс, как и контринсулярные гормоны, которые уменьшают проницаемость клеточных мембран для глюкозы и снижают включение глюкозы во внутриклеточный обмен (Cryer Р.Е., 2001, 2005). Утилизация миокардом других субстратов энергообмена (жирных кислот, триацилглицеролов и кетоновых тел) может быть ограничена снижением их продукции под действием инсулина (Timothy G.R., 1996).

В том случае, когда гипогликемия развивается на фоне сахарного диабета, неблагоприятные изменения субстратного обеспечения энергообмена могут быть особенно опасными, так как они накладываются на уже имеющиеся морфологические и метаболические нарушения, обусловленные инсулинодефицитом (Генес B.C., 1980; Джавадов С.А., 1983; Холодова Е.А., Мохорт Т.В., 1988; Taegtmeyer Н. et al., 2002). При недостатке инсулиновых эффектов нарушается и реализации гормональных контринсулярных сигналов (Cryer Р.Е., 2002; Enoksson S. et al., 2003). Значительные перепады уровня глюкозы в крови и связанные с ними резкие изменения секреции гормонов, ответственных за регуляцию гликемии, могут значительно модифицировать обмен в миокарде и приводят к функционарлым нарушениям. Еще 30 лет назад высказывалось мнение о том, что нарушения функциональной способности миокарда при инсулинодефиците могут быть обусловлены периодически возникающей гипогликемией (Генес B.C., 1980).

Исследования, проводимые с использованием различных моделей гипоинсулинемии, не только позволяют понять многие патогенетические механизмы развития сахарного диабета, но и дают возможность изучать метаболические взаимоотношения между различными, в том числе и противоположно направленными гормональными воздействиями (Баранов

В.Г. и соавт., 1983; Нещерет A.JL, 1990; Волчегорский и соавт., 2002; Young М.Е. et al., 2002).

Цель исследования

Оценить влияние гипогликемии на субстратное обеспечение и процессы катаболизма различных субстратов энергообмена в миокарде у здоровых животных и животных с инсулиновой недостаточностью.

Задачи исследования

1. Изучить изменения содержания энергетически важных субстратов в крови и миокарде при инсулиновой гипогликемии у здоровых животных и животных с инсулиновой недостаточностью.

2. Исследовать скорость гликолиза и активность окислительных ферментов в сердечной мышце при гипогликемической коме у здоровых животных и животных с инсулиновой недостаточностью.

3. Определить активность аминотрансфераз и ферментов дезаминирования в миокарде при гипогликемической коме у здоровых животных и животных с инсулиновой недостаточностью.

Научная новизна

Получены новые данные об изменениях уровня энергетически важных субстратов и их использовании миокардом при снижении концентрации глюкозы в крови и в период последействия. Установлено, что при гипогликемии уменьшается доступность большинства энергетически важных субстратов крови (триацилглицеролов, свободных жирных кислот, кетоновых тел, аминокислот). При этом, содержание триацилглицеролов в миокарде снижается, а уровень гликогена увеличивается. При гипогликемии, вызываемой на фоне предшествующей инсулиновой недостаточности, изменения более выражены.

При исследовании процессов катаболизма углеводов и активности окислительных ферментов в миокарде впервые установлено, что гипогликемия не вызывает существенных нарушений активности ферментов цикла трикарбоновых кислот и ферментов, продуцирующих восстановленный НАДФ. Скорость гликолиза и гликогенолиза при гипогликемии у здоровых животных возрастают, а при гипогликемии, развивающейся на фоне продолжительной инсулиновой недостаточности, этот эффект не проявляется.

В ходе исследования впервые установлено, что при инсулиновой гипогликемии, развивающейся на фоне предшествующей инсулиновой недостаточности, скорость процессов катаболизма аминокислот (активность аминотрансфераз, глутаматдегидрогеназы и АМФ-дезаминазы) в миокарде увеличивается. Указанные изменения ферментативной активности не обнаруживаются при гипогликемии у исходно здоровых животных и развиваются лишь при длительном снижении уровня глюкозы в крови.

Практическая значимость

Полученные данные позволили оценить значимость различных субстратов для энергообеспечения функционирования миокарда при гипогликемии. Выявлены важные особенности метаболического ответа на гипогликемию в зависимости от исходного гормонального статуса организма. Результаты работы важны для понимания механизма изменений функционирования миокарда при гипогликемии как в норме, так и при патологических состояниях.

Установлено, что потенциальная мощность окислительных процессов не является фактором, лимитирующим энергообеспечение и функционирование миокарда при гипогликемии, большее значение имеет снижение притока субстратов энергообмена. В ходе исследования установлено, что при гипогликемии, развивающейся на фоне предшествующего инсулинодефицита, увеличивается использование аминокислот для энергообеспечения миокарда, что может иметь неблагоприятные отдаленные последствия для функционирования сердечной мышцы. Признаки повышенного катаболизма аминокислот обнаруживаются и после купирования гипогликемического состояния.

Полученные данные являются основой для разработки мероприятий, направленных на коррекцию неблагоприятных метаболических изменений в миокарде при гипогликемии.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Гипогликемия не вызывает значительных нарушений активности окислительных ферментов. Потенциальные возможности использования углеводов в миокарде при гипогликемии возрастают, однако, в условиях дефицита глюкозы этот эффект не реализуется. При гипогликемии нарастает использование жиров (в том числе эндогенных триацилглицеролов миокарда) для покрытия энергозатрат.

2. Увеличение в миокарде активности ферментов, ответственных за катаболизм аминокислот и снижение уровня аминокислот в крови при гипогликемии, развивающейся на фоне предшествующего инсулинодефицита, свидетельствует об увеличении использования этих субстратов для энергообеспечения. Подобные изменения могут нарушать протеиносинтез. В целом, обнаруженные изменения могут приводить к нарушению энергообеспечения миокарда, снижению субстратного обеспечения пластических процессов и, таким образом, снижать его функциональные возможности сердца.

3. Через 1 час после купирования гипогликемической комы, развивающейся на фоне инсулинодефицита, полного восстановления исследованных показателей энергообмена не происходит. Сохраняются признаки повышенного катаболизма аминокислот.

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Стельмах, Анна Юрьевна

выводы

1. При инсулиновой гипогликемии в крови снижается уровень СЖК и аминокислот, в миокарде содержание гликогена значительно увеличивается, а уровень ТАГ после кратковременного повышения значительно снижается к моменту развития гипогликемической комы. Развитие этих изменений не зависит от исходного уровня гликемии. При гипогликемии, развивающейся на фоне предшествующего инсулинодефицита, в крови уменьшается концентрация кетоновых тел и ТАГ. Изменения концентрации субстратов энергообмена свидетельствуют об увеличении использования ТАГ для покрытия энергозатрат миокарда при гипогликемии.

2. У исходно здоровых животных и животных с 7-суточным экспериментальным диабетом инсулиновая гипогликемия приводит к увеличению скорости гликолиза и гликогенолиза в миокарде. При гипогликемии, развивающейся на фоне продолжительного (15 суток) инсулинодефицита, стимуляции распада углеводов не наблюдается.

3. При гипогликемии, вызываемой у исходно здоровых животных, в миокарде повышается активность ЛДГ, СДГ, НАД-зависимой изоцитратдегидрогеназы. Активность цитоплазматических НАДФ-зависимых ферментов не изменяется. При гипогликемической коме, вызываемой на фоне инсулинодефицита, активность НАД-изоцитратдегидрогеназы не меняется, активность ЛДГ увеличивается. Активность СДГ возрастает лишь у животных с 7-суточным экспериментальным диабетом. Таким образом, гипогликемия развивающаяся на фоне предшествующего продолжительного инсулинодефицита не сопровождается активацией ферментов цикла трикарбоновых кислот.

4. Гипогликемическая кома у здоровых животных не вызывает изменений активности аланиновой и аспарагиновой аминотрансфераз и глутаматдегидрогеназы в сердечной мышце, активность АМФ-дезаминазы снижается. Гипогликемия при аллоксановом диабете сопровождается повышением активности аспартатаминотрансферазы, глутаматдегидрогеназы и АМФ-дезаминазы в миокарде. Изменения ферментативной активности относятся к поздним эффектам гипогликемии. Полученные данные свидетельствуют об увеличении использования аминокислот в качестве источника энергии для миокарда при гипогликемии.

5. После купирования гипогликемической комы, независимо от исходного состояния, наблюдается повышенная активность глютаматдегидрогеназы, а также значительное снижение концентрации кетоновых тел в крови. Уровень других исследованных субстратов через 1 час после купирования возвращается к исходному уровню, за исключением ТАГ миокарда, содержание которых остается сниженным в группе животных с сахарным диабетом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Гипогликемия (в том числе инсулиновая) во всех случаях вызывает повышенную секрецию глюкокортикоидов и катехоламинов, а метаболические изменения, наблюдаемые у животных, находящихся в состоянии инсулиновой комы, являются результатом противоположно направленных гормональных влияний. Кроме того, сама продолжительная инсулиновая гипогликемия, в конечном счете, сильно влияет на обмен, так как повышение поступления глюкозы в клетку в итоге сменяется внутриклеточной гликопенией. Могут изменяться и регуляторные воздействия, исходящие из центральной нервной системы. При анализе полученных данных следует также иметь в виду, что гипогликемическую кому вызывали после 18-24-часового голодания. Метаболические проявления инсулиновых эффектов у голодных крыс могут сильно отличаться от эффектов гормона, проявляющихся у сытых животных.

В наших экспериментах развитие гипогликемической комы у исходно здоровых животных сопровождалось (помимо гипогликемии) уменьшением концентрации аминокислот и СЖК в крови, накоплением гликогена и уменьшением количества ТАГ в миокарде. При динамическом наблюдении было установлено, что в течение часа после введения инсулина концентрация кетоновых тел снижена, а количество ТАГ в сердечной мышце увеличено, повышение уровня гликогена происходило только на четвертом часу наблюдения. Достаточно выраженным было также повышение скорости дихотомического распада углеводов при использовании глюкозы и гликогена в качестве исходных субстратов, а также увеличение активности ЛДГ, СДГ и НАД-ИЦДГ у животных в состоянии гипогликемической комы.

Многие из этих изменений являются результатом известного действия инсулина и, связанного с этим действием, изменения концентрации субстратов в клетке (Kashiwaya Y. et al., 1999). Под влиянием инсулина увеличивается синтез белка, угнетается липолиз, кетогенез и протеолиз, повышает активность гексокиназы и гликогенсинтетазы, а также увеличивается активность ферментов цикла Кребса. Эти гормональные эффекты могут реализоваться не только через стимуляцию или торможение собственно активности ферментов (Depre С. et al., 1999; Kashiwaya Y. et al., 1999), но и через изменения компартментализации или количества ферментативных и регуляторных белков (Chen V. et al., 1984; Матвеева И.В. и соавт 1998; Lee van der K.A.J.M. et al., 2001; CTBrien R.M. et al., 2001; Belke D.D. et al., 2002; Finck B.N. et al., 2002; Young M.E. et al., 2002; Guo M. et al., 2003). Само снижение потока субстратов в клетку также влияет на количество белков ферментов. В частности, снижение поступления глюкозы в клетку, обусловленное гипогликемией при голодании, вызывает в миокарде снижение экспрессии гена гексокиназы, но увеличивает экспрессию генов тех белков, которые ответственны за транспорт и окисление ЖК клетками (Lee van der K.A.J.M. et al., 2001). Поэтому, строгое объяснение механизма развития некоторых из обнаруженных нами изменений скорости ферментативных процессов представляет известные трудности.

Снижение уровня кетоновых тел в крови и увеличение ТАГ в миокарде в ранние сроки гипогликемии являются типичным результатом действия инсулина. Наблюдавшиеся в конечном итоге к моменту развития комы нормализация уровня кетоновых тел и снижение количества ТАГ в миокарде, по-видимому, не является прямым эффектом собственно инсулина. Эти изменения обусловлены увеличением секреции глюкагона, усиливающего кетогенез, а также изменением субстратного энергообеспечения миокарда, в частности, снижением потока глюкозы и жирных кислот в кардиомиоциты.

Увеличение скорости образования лактата при использовании гликогена в качестве исходного субстрата также не может быть отнесено к непосредственным эффектам инсулина. Повышение гликогенолиза, по-видимому, отражает увеличение активности фосфорилазы гликогена. В миокардиоцитах полисахарид не является истинным резервом углеводов, содержание гликогена в миокарде растет при повышении нагрузки и уменьшается в условиях восстановления при нормальном питании (Depre С. et al., 1999; Taegtmeyer Н. et al., 2002). Одновременное повышение активности гексокиназы и фосфорилазы (независимо от причин, обусловливающих это повышение), по-видимому, приводят к увеличению образования фосфогексоз. Однако, у крыс 3-ей группы значительного увеличения скорости образования лактата при использовании глюкозо-6-фосфата в качестве субстрата не наблюдалось, что свидетельствует о неизменности активности фосфофруктокиназы - ключевого фермента дихотомического распада углеводов. Вероятно, под действием высокой дозы инсулина, вызывающей в конечном итоге глубокую гипогликемию, повышенное образование фосфогексоз в миокарде не сопровождается реальным увеличением их использования для покрытия энергозатрат in vivo. В этих условиях может только увеличиваться кругооборот гексоз в системе «глюкозо-6-фосфат - гликоген» с некоторым преобладанием синтеза гликогена. Такая особенность обмена углеводов в миокарде при гипогликемии представляется весьма вероятной, поскольку, гликогенсинтетаза относится к числу ферментов, стимулируемых инсулином. Следует также отметить, что в условиях уже развившейся гипогликемии повышенная активность гексокиназы и потенциально высокая скорость усвоения глюкозы крови вряд ли существенно влияет на энергообеспечение миокарда.

Изменения углеводного обмена обусловливают и изменения уровня ТАГ в миокарде в процессе развития гипогликемического состояния. При снижении поступления глюкозы и неэффективном ее использовании повышается распад эндогенных ТАГ, что и приводит к уменьшению их концентрации в сердечной мышце. Известно, что липолиз эндогенных жиров в миокарде активируется при снижении использования других энергетически важных субстратов (Opie L.H., 1998). Поэтому, в результате введения высокой дозы инсулина, уровень ТАГ после первоначального увеличения заметно снижается к моменту развития гипогликемической комы. Не исключено, что в период, непосредственно предшествующий развитию коматозного состояния, уменьшаются и возможности поглощения СЖК крови, что и ведет к увеличению окисления ТАГ миокарда.

У животных 3-ей группы содержание гликогена начинало увеличиваться только к концу наблюдения. Очевидно, что изменения не были обусловлены увеличением потока глюкозы в кардиомиоциты сразу после инъекции инсулина. Накопление гликогена скорее связано с увеличением использования жирных кислот (как притекающих с кровью, так и образующихся из эндогенных ТАГ миокарда). Такая взаимосвязь характерна для миокарда (Depre С. et al., 1999). По времени накопление гликогена согласуется с преходящим увеличением концентрации СЖК в крови (Медведева Н.Б., 2003) и снижением содержания ТАГ в сердечной мышце.

Обнаруженное нами нарастание активности ЛДГ в миокарде и выявленное в этом же эксперименте (Медведева Н.Б., 2004) уменьшение содержания лактата в крови, по-видимому, взаимосвязаны и могут свидетельствовать об увеличении использования сердечной мышцей этого субстрата. Повышение активности ферментов цикла Кребса в таких условиях можно оценивать скорее как благоприятный эффект, направленный на увеличение энергообеспечения. Остается открытым вопрос о том, насколько эффективен этот механизм, так как инсулин угнетает окисление жирных кислот, а увеличение потока глюкозы в клетку при гиперинсулинемии, по-видимому, сопровождается уменьшением мощности систем, ответственных за транспорт и окисление жирных кислот в миокарде (Lee van der K.A.J.M. et al., 2001).

Хотя, у крыс 3-ей группы активность аминотрансфераз и глутаматдегидрогеназы не выходила за пределы контроля как при гипогликемической коме, так и в предшествующий ей период, однако, после введения инсулина можно заметить общую тенденцию к увеличению их активности. Тот факт, что после введения инсулина имеется длительный период повышения активности, АМФ-дезаминазы также указывает на возможную активизациию процессов непрямого дезаминирования аминокислот.

Активность других ферментов у животных 3-ей группы не изменялась. Полученные данные не дают оснований считать, что в условиях гипогликемической комы, вызванной у исходно здоровых животных, продукция цитоплазматического восстановленного НАДФ снижается. Не обнаружено и признаков нарушений, связанных с изменениями перекисного окисления липидов.

В литературе имеется мало информации, касающейся изменений обмена после купирования гипогликемических состояний. По-видимому, можно утверждать, что обнаруженные нами изменения уровня субстратов в крови и миокарде после купирования гипогликемической комы отражают результат действия инсулина при увеличении поступления глюкозы. Уровень гликемии полностью не восстановился, концентрация кетоновых тел в сыворотке резко снизилась, заметно увеличилось (от исходного) содержание ТАГ, а уровень гликогена в сердечной мышце нормализовался. Есть все основания считать, что субстратное обеспечение энергообмена в миокарде стало более адекватным. Изменения активности аминотрансфераз и глутаматдегидрогеназы труднообъяснимы. Можно лишь предполагать, что дезаминирование аминокислот в миокарде возрастает, а процессы «удаления» аминогрупп в виде аланина снижаются. В пользу этого предположения говорит уменьшение активности аланиновой аминотрансферазы. В любом случае, следует отметить, что полной нормализации азотистого обмена в миокарде не произошло даже через час после купирования комы.

Через 7 суток после введения аллоксана наблюдалась выраженная гипергликемия, тенденция к увеличению концентрации кетоновых тел и СЖК в крови и ТАГ в миокарде, содержание гликогена в миокардиоцитах увеличивалось. Изменения активности ферментов были минимальными, снижалась активность СДГ, скорость гликолиза «на глюкозо-6-фосфате» и активность АлАТ. При 15-суточном инсулинодефиците скорость дихотомического распада углеводов была снижена при использовании всех трех субстратов, уменьшалась активность дегидрогеназы глюкозо-6-фосфата, но немного увеличивалась активность НАДФ-зависимой изоцитратдегидрогеназы, концентрация гликогена и ТАГ в миокарде снижалась. В целом, эти изменения соответствуют тем, которые обычно наблюдаются при экспериментальном сахарном диабете. Следует лишь отметить, что при 15-суточном аллоксановом диабете в нашей лаборатории не обнаруживалось увеличения содержания СЖК и кетоновых тел в крови. Исследование этих показателей (и не только в рамках данной работы) проводилось неоднократно. По-видимому, это обусловлено значительным уменьшением массы жировой ткани при аллоксановом диабете и уменьшением продукции жирных кислот, которые являются основным субстратом для кетогенеза, а возможно и нарушениями функции печени.

Изменения исследуемых показателей при гипогликемической коме и в процессе ее развития у животных с инсулинодефицитом отличались от изменений, наблюдавшихся при инсулиновой гипогликемии у исходно здоровых животных. У крыс 4-ой и 5-ой групп (гипогликемическая кома соответственно на 7-е и 15-е сутки аллоксанового диабета) значительно уменьшалось содержание в крови кетоновых тел, СЖК, ТАГ и свободных аминокислот, а также концентрация ТАГ в кардиомиоцитах. Уровень гликогена в миокарде был повышен. Динамическое наблюдение у крыс 5-ой группы показало, что изменения ТАГ в крови относятся к числу поздних эффектов, а содержание гликогена увеличивается уже через 1 час после введения инсулина. Уровень кетоновых тел за время наблюдения колебался в широких пределах, но сохранялась общая тенденция к снижению показателя. Собственно гипогликемия фактически развивалась, только начиная со 2-го часа наблюдения.

Существенное снижение уровня ТАГ в миокарде также происходит лишь в поздние сроки после инъекции инсулина. Не исключено, что в период, непосредственно предшествующий развитию гипогликемической комы, уменьшаются и возможности поглощения СЖК крови.

Увеличение активности ферментов ЦТК и скорости дихотомического распада углеводов наблюдались при гипогликемической коме только у крыс с 7-суточным инсулинодефидитом. Обращало на себя внимание значительное повышение активности АсАТ, глутаматдегидрогеназы и АМФ-дезаминазы в миокарде при гипогликемической коме, вызываемой у крыс с сахарным диабетом продолжительностью как 7 так и 15 суток. В отношении крыс 5-ой группы было показано, что увеличение активности ферментов наиболее значительно на 4-ом часу наблюдения.

Для сахарного диабета характерно снижение контринсулярного ответа на гипогликемию (Cryer Р.Е., 2006), в большей степени это касается эффектов адреналина и глюкагона. В наших экспериментах признаков четкого увеличения липолиза и кетогенеза, характерного для действия этих гормонов, не обнаруживалось. Скорее можно предполагать преобладание инсулиновых эффектов на эти процессы. Изменения концентрации главных субстратов энергообмена могут также свидетельствовать об увеличении использования ТАГ крови и миокарда и отчасти СЖК для покрытия энергозатрат. Последнее, в особенности, характерно для гипогликемической комы, развивающейся на фоне 7-суточного инсулинодефицита. Увеличение окисления липидов обусловлено уже не столько гормональными влияниями, сколько собственно гипогликемией и уменьшением потока глюкозы в кардиомиоцит (Opie L.H.,1998). Следует также иметь в виду, что при дефиците инсулина увеличивается количество ферментов ответственных за усвоение жирных кислот крови и окисление жирных кислот в клетке. Поэтому гипогликемия, вызываемая на фоне сахарного диабета, в большинстве случаев вызывает более выраженные изменения количества субстратов липидного обмена. Судя по всему, у животных с сахарным диабетом (как и у крыс 3-ей группы) гипогликемия приводила также и к увеличению использованию лактата крови.

У крыс с 7-суточным диабетом гипогликемия вызывала повышение активности исследованных ферментов ЦТК. Фактически, наблюдались те же изменения, что и при гипогликемии у исходно здоровых животных. Такая, возможно адаптационная (компенсаторная), реакция на инсулиновую гипогликемию отсутствовала у крыс 5-ой группы. Это может обусловливать более тяжелые нарушения энергообмена при гипогликемической коме, развивающейся на фоне более длительного дефицита инсулина.

Если рассматривать изменения дихотомического распада углеводов у крыс 4-ой и 5-ой групп в сравнении с исходным состоянием (7- и 15-суточный аллоксановый диабет), то можно отметить, что скорость процесса возрастает. Таким образом, в качественном отношении имеют место те же изменения, что и при гипогликемии у исходно здоровых животных. В отношении изменений дихотомического распада углеводов реакция кардиомиоцитов на гипогликемию при сахарном диабете сохраняется. Однако, совокупность имеющихся данных, как уже указывалось, свидетельствует о том, что при низком уровне глюкозы в крови увеличение скорости гликолиза не приводит к реальному повышению усвоения субстратов по этому пути. Судя по динамике уровня гликогена в миокарде при гипогликемии у диабетических животных нарушения распада углеводов наступают даже раньше, чем при гипогликемии у исходно здоровых животных.

Полученные данные позволяют считать, что гипогликемия не потенцировала увеличение перекисного окисления липидов, наблюдаемое при аллоксановом диабете (Баранов и соавт., 1983; Волчегорский И.А. и соавт., 1995, 2002). Не обнаруживалось также признаков снижения при гипогликемической коме продукции восстановленного НАДФ, необходимого для функционирования антиоксидантных систем. В то же время, некоторое повышение активности НАДФ-зависимой изоцитратдегидрогеназы могло приводить к уменьшению использования цитрата в НАД-зависимом окислении в митохондриях. В конечном итоге, это могло обусловливать снижение потока субстратов через начальные реакции ЦТК.

При гипогликемической коме, вызываемой на фоне предшествующего инсулинодефицита, наблюдалось увеличение активности ферментов, имеющих отношение к катаболизму аминокислот (AcAT, ГДГ, АМФ-дезаминаза). Такие изменения указывают на возможность повышения скорости процессов дезаминирования аминокислот с последующим включением их углеродных скелетов в энергообмен. Однако, следует иметь в виду, что аминокислоты могут быть значимым источником энергии для миокарда лишь в течение коротких промежутков времени (Depre С., 1999). Повышенное окисление аминокислот может приводить к снижению субстратного обеспечения протеиносинтеза и усугублять нарушения белкового обмена в миокарде.

Необходимо также иметь в виду, что ГДГ также как СДГ и НАД-зависимая изоцитратдегидрогеназа - маркерный фермент митохондрий. Поэтому можно предполагать, что заметная диссоциация активности этих ферментов у крыс 5-ой группы связана с изменениями количества отдельных митохондриальных ферментов, а не с изменениями массы митохондрий. Механизм возникновения этих изменений остается неясным. Можно лишь предполагать, что скорость распада аминокислот в миокарде при глубокой гипогликемии, развивающейся на фоне сахарного диабета, возрастает в условиях неизменного или даже сниженного потока субстратов через начальные реакции ЦТК.

Увеличение АМФ-дезаминазной активности, проявляющееся уже к концу второго часа после инъекции инсулина, может приводить к увеличению продукции гипоксантина и ксанитина. Последующее окисление этих субстратов ксантиноксидазой является значимым продуцентом перекиси водорода в клетках. Изменения азотистого обмена могут, таким образом, увеличивать интенсивность свободнорадикальных процессов. Следует также иметь в виду, что продукты перекисного окисления, в свою очередь способны увеличивать активность АМФ-дезаминазы (Tavazzi В. et al., 2001).

Введение глюкозы с целью купирования гипогликемической комы у крыс с сахарным диабетом приводило к значительной гипергликемии и снижению количества кетоновых тел в крови. Содержание ТАГ в крови и концентрация гликогена в миокарде быстро нормализовались. Направленность изменений уровня большинства субстратов у крыс 7-ой группы была такой же, как у исходно здоровых животных. Только снижение уровня ТАГ в миокарде в период реституции у крыс с аллоксановым диабетом сохранялось после купирования гипогликемической комы. Стабильным оказалось и увеличение активности ГДГ, наблюдавшееся при гипогликемической коме. В целом, у крыс 6-ой и 7-ой групп наблюдаются именно те изменения, которые можно было ожидать в результате действия инсулина в условиях высокой доступности глюкозы. Судя по всему, вклад углеводов в энергообеспечение миокарда в этих условиях заметно возрастает, однако, вполне возможно, что достаточно высокий уровень катаболизма аминокислот сохраняется в течение некоторого времени после купирования гипогликемического состояния.

Таким образом, при инсулиновой гипогликемии имеет место снижение энергообеспечения миокарда, в значительной степени обусловленное собственно гипогликемией и уменьшением доступности энергетически важных субстратов, в том числе и неуглеводного происхождения. Эти нарушения могут обусловливать уменьшение функциональных возможностей миокарда. Инсулиновая гипогликемия, развивающаяся на фоне дефицита инсулина, приводит к увеличению использования аминокислот для покрытия энергозатрат. В конечном итоге, это может приводить к нарушению субстратного обеспечения протеиносинтеза и усугублять нарушения белкового обмена в сердечной мышце. Причем, эти изменения являются достаточно стойкими, они не исчезают в течение, по меньшей мере, 1 часа после купирования гипогликемической комы. Возможные нарушения протеиносинтеза могут иметь неблагоприятные отдаленные последствия.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Стельмах, Анна Юрьевна, Ярославль

1. Балаболкин, М. И. Диабетология Текст. / М. И. Балаболкин. М. : Медицина, 2000. - 672 с.

2. Баранов, В. Г. Экспериментальный сахарный диабет. Роль в клинической диабетологии Текст. / В. Г. Баранов, И. М. Соколоверова, Э. Г. Гаспарян, Ю. А. Ярошевский, А. И. Никитин. -Л. : Наука, 1983. 240 с.

3. Вербовая, Н. И. Роль гликозилированных продуктов метаболизма в формировании сосудистых осложнений сахарного диабета Текст. / Н. И. Вербовая, Е. А. Лебедева // Проблемы эндокринологии. 1997.- Т. 43, № 1.-С. 43-46.

4. Генес, В. С. Сахарный диабет и сердце Текст. / В. С. Генес // Терапевтический архив. 1980. - Т. 52, № 5. - С. 142-146.

5. Генес, С. Г. Гипогликемический симптомокомплекс Текст. / С. Г. Генес. М. : Медицина, 1970. - 124 с.

6. Гублер, Е. В. Вычислительные методы анализа и распознавания патологических процессов Текст. / Е. В. Гублер. JI. : Медицина, 1978.-294 с.

7. Дедов, И. И. О регистре сахарного диабета Текст. / И. И. Дедов, Ю. И. Сунцов, С. В. Кудрякова, С. Г. Рыжкова // Проблемы эндокринологии.- 1995. Т. 41, № 3. - С. 4-7.

8. Дембо, А. Г. Спортивная кардиология Текст. / А. Г. Дембо, Э. В. Земцовский. JI. : Медицина, 1989. - 460 с.

9. Зайчик, А. Ш. Основы общей патологии. 4.2 Основы общей патохимии Текст. / А. Ш.Зайчик, JI. П. Чурилов СПб. : ЭЛБИ. -2000. - 688 с.

10. Каминский, Л. С. Статистическая обработка лабораторных и клинических данных Текст. / Л. С. Каминский. Л. : Медицина, 1964. - 252 с.

11. Камышева, Е. П. Гипогликемии при сахарном диабете Текст. / Е. П. Камышева. Горький : Волго-Вятское кн.изд , 1976. - С. 5-124.

12. Катинас, Г. С. Методы естественной периодизации процессов Текст. / Г. С. Катинас, В. Л. Быков // Арх. анат. 1976. - Т. 71, № 9. - С. 98103.

13. Когут, П. П. К определению сахара крови бензокаиновым методом Текст. / П. П. Когут // Лаб. Дело. 1985. - № 9. - С. 566-567.

14. Корлэтяну, А. Н. О исключающей развитие стресса возможности взятия крови у крыс Текст. / А. Н. Корлэтяну, Т. С. Бешетя, Э. К.

15. Капчеля // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 1994. -№ 1. - С. 51-51.

16. Кравченкова, Р. С. Определение активности сукцинатдегидрогеназы в суспензии митохондрий Текст. / Р. С. Кравченкова // Современные методы в биохимии. М. : Медицина. - 1977. - С. 44 -45.

17. Литвиненко, А. Ф. Значение изменений углеводного обмена в механизме снижения сократительной функции миокарда у больных сахарным диабетом Текст. / А. Ф. Литвиненко, P.M. Дониш // Проблемы эндокринологии. 1977. - Т. 23, №4. - С. 14 - 19.

18. Лукьянчиков, В. С. Гипогликемический синдром (этиология, патогенез, диагностика, лечение) Текст. / В. С. Лукьянчиков, М. И. Балаболкин // ВНИИМИ. Обзор, инф. серия терапия. М. - 1987. -Вып. 1. - 82 с.

19. Макарова, Г. А. Спортивная медицина Текст. / Г. А. Макарова. М. : Советский спорт, 2004. - 480 с.

20. Медведева, Н. Б. Изменение азотистого обмена при гипогликемии у крыс с экспериментальным сахарным диабетом Текст. / Н. Б. Медведева // Сборник науч. раб. студ. и мол. уч. Ярославль. - 2006. -С. 22 - 23.

21. Медведева, Н. Б. Активность ферментов азотистого обмена в печени крыс при инсулиновой гипогликемии Текст. / Н. Б. Медведева // 4 Всеросс. Универс. Научно-практ. Конференция МУ и С по медицине. -Тула -2005.-С. 213 -214.

22. Медведева, Н. Б. Ферменты энергетического обмена и пероксидное окисление лииидов в печени крыс при инсулиновой гипогликемии Текст. / Н. Б. Медведева // Сборн. Науч. Работ СиМУ ЯГМА. -Ярославль 2003. - С. 13.

23. Меньшиков, В. В. Лабораторные методы исследования в клинике Текст. / В. В. Меньшиков, Л. Н. Делекторская, Р. П. Золотницкая Справочник под ред. Меньшикова В.В. // М.: Медицина. 1987.- С. 194- 195.

24. Методы биохимических исследований: Липидный и энергетический обмен Учеб. Пособие Текст. / Под ред. Прохоровой М. И. Л. : Изд-во Ленингр. Унив-та. - 1982. - С. 181 - 183., С. 222-226.

25. Павлов, А. В. Сравнительный анализ различных методов организации морфологического эксперимента Текст. / А. В. Павлов, А. Н. Гансбургский, В. В. Запрягаев // Арх. анат. 1986. - Т. 91, № 10. - С. 87- 88.

26. Пальчикова, Н. А. Количественная оценка чувствительности экспериментальных животных к диабетогенному действию аллоксана

27. Текст. / Н. А. Пальчикова, В. Г. Селятицкая, Ю. П. Шорин // Проблемы эндокринологии. 1987. - Т. 33, № 4. - С. 65 - 68.

28. Потапов, П. П. Активность митохондриальных окислительных ферментов в скелетных мышцах крыс в восстановительном периоде после гипокинезии различной продолжительности Текст. / П. П. Потапов // Космическая биол. 1989. - Т. 23, № 5. - С. 65 - 67.

29. Скрипкина, В. М. Гипогликемия и эпилептический синдром при сахарном диабете у детей Текст. / В. М. Скрипкина, JI. В. Сапелкина, В. Ф. Пиглютик, Е. А. Тереньтьева // Педиатрия. 1990. - №6. - С. 15- 18.

30. Соколов, Е. И. Диабетическое сердце: метаболические причины развития кардиомиопатии Текст. / Е. И. Соколов, О. С. Зайчикова // Проблемы эндокринологии. 1996. - Т. 42, № 6. - С. 20 - 26.

31. Соколов, Е. И. Повреждение миокарда и сосудов при сахарном диабете Текст. / Е. И. Соколов // Терапевтический архив. 2001. - Т. 73, № 12.-С. 9- 12.

32. Соколов, Е. И. Диабетическое сердце Текст. / Е. И. Соколов — М. : Медицина, 2002. 416 с.

33. Современные методы в биохимии Текст. / Справочник под ред. Ореховича В.Н. М. : Медицина. - 1977. - С. 66 - 68.

34. Султанова, JL М. Гипогликемические состояния и кома при сахарном диабете Текст. / JI. М. Султанова, Э. Н. Хасанов // Казан, мед. журнал. 1988. - Т. 69, № 4. - С. 250 - 253.

35. Тодоров, Й. Клинические лабораторные исследования в педиатрии Текст. / Й. Тодоров // София: Медицина и физкультура. 1961. - С. 606 - 608.

36. Телушкин, П. К. Активность ферментов и содержание субстратов цикла Кребса мозга крыс при инсулиновой гипогликемии и в восстановительном периоде Текст. / П. К. Телушкин, С. П. Филиппов // Вопр. мед. Химии 1988. - Т. 34, № 3. - С. 94 - 96.

37. Телушкин, П. К. Активность ферментов и содержание субстратов ГАМК-шунта в мозге крыс при многократном воздействии гипогликемических доз инсулина Текст. / П. К. Телушкин, Т. Е. Шидловская // Вопр. мед. Химии. 1996. - Т. 42, № 4. - С. 306 - 308.

38. Телушкин, П. К. Гипогликемия и мозг: Метаболизм и механизмы повреждения нейронов Текст. / П. К. Телушкин, А. Д. Ноздрачев // Успехи физиологических наук. 1999. - Т. 30, № 4. - С.14 - 27.

39. Телушкин, П. К. Гликолиз в головном мозге крыс, подвергнутых одно- и многократной гиперинсулинизации Текст. / П. К.Телушкин, А. Д. Ноздрачев, П. П. Потапов, А. А. Лучкин // Вестник С.-Петерб. ун-та. Сер. 3 - 2004. - Вып. 3. - С. 50 - 54.

40. Телушкин, П. К. Активность ферментов дезаминирования в мозге крыс в восстановительном периоде инсулиновой гипогликемии Текст. / П. К. Телушкин, А. Д. Ноздрачев, П. П. Потапов // Проблемы эндокринологии. 2001. - Т. 47, № 5. - С. 43 - 45.

41. Телушкин, П. К. Показатели метаболизма у крыс при многократной инсулиновой гипогликемии Текст. / П. К. Телушкин, А. Д. Ноздрачев, П. П. Потапов, Н. Б. Медведева // Проблемы эндокоинологии. 2006. - Т. 52, № 5. - С. 44 - 47.

42. Терещенко, С. Н. Клинические аспекты поражения сердца при сахарном диабете (диабетическая болезнь сердца) Текст. / С. Н. Терещенко, А. В. Голубев // Кардиология. 2003. Т. 43, № 11. - С. 106-110.

43. Тычинин, В. А. Физиологический анализ гипогликемической функции инсулина Текст. / В.А.Тычинин В.А. Киев: Наук. Думка. - 1980. - 236 с.

44. Холодова, Е. А. Гипогликемические состояния и гипогликемическая кома при сахарном диабете Текст. / Е. А. Холодова, Т. В. Мохорт // Здр. Белоруссии . 1988. - № 5. - С. 47 - 51.

45. Эндокринология и метаболизм Текст. / под ред. Ф.Фелинга, Дж. Д. Бакстера и др. В 2-х томах, М. : Медицина. 1985. - С. 220 - 221.

46. Физиология и патофизиология сердца: В 2 т. Т.2: Пер с англ. Текст. / Под ред. Н.Сперлакиса. М. : Медицина 1990. - 626 с.

47. Шлант, Р. К. Клиническая кардиология Текст. /Р. К. Шлант, Р. В. Александер. пер. с англ. - СПб. : Медицина, 1998. - 576 с.

48. Agardh, С. D. Endogenous substrates utilized by rat brain in severeinsulin-induced hypoglycemia Text. / C. D. Agardh, A. G. Chapman, B. Nilsson, В. K. Siesjo // J. Neurochem. 1981. - Vol. 36, N 2. - P. 490 -500.

49. Adkins, A. Higher insulin concentrations are required to suppress gluconeogenesis than glycogenolysis in nondiabetic humans Text. / A. Adkins, R. Basu, M. Persson, [et al.] // Diabetes. 2003. - Vol. 52. - P. 2213 - 2220.

50. Amiel, S. A. Studies in hypoglycaemia in children with insulin-dependent diabetes mellitus Text. / S. A. Amiel // Horm. Res. 1996. - Vol. 45, N 6.-P. 285-290.

51. Amiel, S. A. Effect of intensive insulin therapy on glycemic thresholds for counterregulatory hormone release Text. / S. A. Amiel, R. S. Sherwin, D. C. Simonson, W. V. Tamborlane // Diabetes 1988. - Vol. 37. - P. 901 -907.

52. An, D. Role of changes in cardiac metabolism in development of diabetic cardiomyopathy Text. / D. An, B. Rodrigues // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2006. Vol. 291. - P. 1489 - 1506.

53. Aronson, D. Mechanisms determining course and outcome of diabetic patients who have had acute myocardial infarction Text. / D. Aronson, E. J. Rayfield, J. H. Cheserbo // Ann. Intern. Med. 1997. - Vol. 126. -P. 296 - 306.

54. Bauters, C. Influence of diabetes mellitus on heart failure risk and outcome Text. / C. Bauters, N. Lamblin, E. P. McFadden, [et al.] // Cardiovasc. Diabetol. 2003. - Vol. 2. - P. 1 - 16.

55. Belke, D. D. Glucose and fatty acid metabolism in the isolated working mouse heart Text. / D. D. Belke, T. S. Larsen, G.D. Lopaschuk, D. L. Severson //Am. J. Physiol. Regulatory Integrative Сотр. Physiol. 1999. -Vol. 277, N4.-P. 1210-1217.

56. Belke, D. D. Glucose metabolism in perfused mouse hearts overexpressing human GLUT-4 glucose transporter Text. / D. D. Belke, T. S. Larsen, E. M. Gibbs, D. L. Severson // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2001. - Vol. 280. - P. 420 - 427.

57. Belke, D. D. Insulin signaling coordinately regulates cardiac size, metabolism, and contractile protein isoform expression Text. / D. D. Belke, S. Betuing, M. J. Tuttle, [et al.] // J. Clin. Invest. 2002. - Vol. 109, N5.-P. 629-639.

58. Bell, D. S. H. Diabetic Cardiomyopathy: a unique entity or a complication of coronary artery disease? Text. / D. S. H. Bell // Diabetes Care. 1995. -Vol. 18.-P. 708-714.

59. Bell, D. S. H. Diabetic Cardiomyopathy Text. / D. S. H. Bell, M. B. Face // Diabetes Care. 2003. - Vol. 26. - P. 2949 - 2951.

60. Bowman, R. H. Effects of diabetes, fatty acids, and ketone bodies on tricarboxylic acid cycle metabolism in the perfused rat heart Text. / R. H. Bowman // J. Biol. Chem. 1966. - Vol. 241. - P. 3041 - 3048.

61. Brownlee, M. Advanced glycosylation end products in tissue and the biochemical basis of diabetic complications Text. / M. Brownlee, A. Cerami, H. Vlassara // N. Engl. J. Med. 1988. - Vol. 318. - P. 1315 -1321.

62. Butterworth, R. F. Regional amino acid distribution in relation to function in insulin hypoglycemia Text. / R. F. Butterworth, A. D. Merkel, F. Landreville // J. Neurochem. 1982. - Vol. 38, N 5. - P. 1483 - 1489.

63. Candido, R. A breaker of advanced glycation end products attenuates diabetes-induced myocardial structural changes Text. / R. Candido, J. M. Forbes, M. C. Thomas, [et al.] // Circ. Res. 2003. -Vol.92. - P. 785-792.

64. Chatham, J. C. The Heart and Diabetes Text. / J. C. Chatham, J. R. Forder, J. H. McNeill, [et al.] //Norwell Mass: Kluwer Academic. 1996. -P. 189-212.

65. Chatham, J. C. Relationship between cardiac function and substrate oxidation in hearts of diabetic rats Text. / J. C. Chatham, J. R. Forder // Am. J. Physiol. 1997. - Vol. 273. - P. 52 - 58.

66. Chapman, A. G. The metabolism of purine and pirimidine nucleotides in rat cortex during insulin-induced hypoglycemia and recovery Text. / A. G. Chapman, E. Westerberg, В. K. Siesjo // J. Neurochem. 1981. - Vol. 36, N 1. -P.179- 189.

67. Charlton, M. Protein metabolism in insulin-dependent diabetes mellitus Text. / M. Charlton, K. S. Nair // J. Nutrition. 1998. - Vol. 128. - P. 323 -327.

68. Christian, D. R. Regulation of lipolysis in cardiac muscle: a system similar to the hormonesensitive lipase of adipose tissue Text. / D. R. Christian, G. S. Kilsheimer, G. Pettett, R. Paradise, J. Ashmore // Adv. Enzyme Regul. -1969.-Vol. 7.-P. 71 -81.

69. Cryer, P. E. Hypoglycaemia. The limiting factor in the glycaemic management of type I and type II diabetes Text. / P. E. Cryer // Diabetologia. 2002. - Vol. 45. - P. 937 - 948.

70. Cryer, P. E. Hypoglycemia in Diabetes Text. / P. E. Ciyer, S. N. Davis, H. Shamoon // Diabetes Care 2003. - Vol. 26. - P. 1902 - 1912.

71. Cryer, P. E. Mechanisms of sympathoadrenal failure and hypoglycemia in diabetes Text. / P. E. Cryer // J. Clin. Invest. 2006. - Vol. 116. - P. 1470 -1473.

72. Chen, V. The effects of acute and chronic diabetes on myocardial metabolism in rats Text. / V. Chen, C. D. Ianuzzo, В. C. Fong, J. J. Spitzer//Diabetes. 1984. - Vol. 33. - Issue 11. - P. 1078 - 1084.

73. Crass, M. F. III. Effects of catecholamines on myocardial endogenous substrates and contractility Text. / M. F. Ill Crass, J.C. Shipp, G. M. Pieper // Am. J. Physiol. 1975. - Vol. 228. - P. 618 - 627.

74. Dagogo Jack, S. E. Hypoglycemia-associated autonomic failure in insulin-dependent diabetes mellitus Text. / S. E. Dagogo Jack, S. Craft, P. E. Cryer//J. Clin. Invest. 1993. - Vol. 91. - P. 819-828.

75. Davis, S. N. Paradoxical insulin-induced increase in gluconeogenesis in response to prolonged hypoglycemia in conscious dogs Text. / S. N. Davis, R. Dobbins, C. Tarumi, [et al.] // Am. J. Physiol. 1995. - Vol. 268, N3.- P. 521 -530.

76. Depre, C. Mechanisms of control of heart glycolysis Text. / C. Depre, M. H. Rider, L. Hue // Eur. J. Biochem. 1998. - Vol. 258. - P. 277 - 290.

77. Depre, С. Glucose for the Heart Text. / C. Depre, J. L. Vanoverschelde, H. Taegtmeyer // Circulation. 1999. - Vol. 99, N 4. - P. 578 - 588.

78. Depre, C. Streptozotocin-induced changes in cardiac gene expression in the absence of severe contractile dysfunction Text. / C. Depre, M. E. Young, J. Ying , [et al.] // J Mol Cell Cardiol. 2000. - Vol. 32. - P. 985 -996.

79. Devereux, R. B. Impact of diabetes on cardiac structure and function: the Strong Heart Study Text. / R. B. Devereux, M. J. Roman, M. Paranicas, [et al.] // Circulation. 2000. - Vol. 101. - P. 2271 - 2276.

80. Digerness, S. B. The malate-aspartate shuttle in heart mitochondria Text. / S. B. Digerness, W. J. Reddy // J. Mol. Cell. Cardiol. 1976. - Vol. 8. - P. 779 - 785.

81. Duncombe, W. The colorimetric microdetermination of non-esterified fatty acid in plasma Text. / W. Duncombe // Clin. Chim. Asta. 1964.1. Vol. 9,N2.-P. 122- 125. S

82. Fanelli, С. Post-hypoglycaemic hyperketonaemia does not contribute to brain metabolism during insulin-induced hypoglycaemia in humans Text. / C. Fanelli, A. Di Vincenzo, F. Modarelli, [et al.] // Diabetologia. 1993. -Vol. 36, Nil.-P. 1191 - 1197.

83. Fang, Z. Y. Endocrine Diabetic Cardiomyopathy: Evidence, Mechanisms, and Therapeutic Implications Text. / Z. Y. Fang, J. B. Prins, Т. H. Marwick // Endocrine Reviews 2004. - Vol. 25, N 4. - P. 543 - 567.

84. Finck, B. N. The cardiac phenotype induced by PPARa overxpression mimics that caused by diabetes mellitus Text. / B.N. Finck, J. J. Lehman, Т. C. Leone, M. J. Welch, [et al.] // J. Clin. Invest. 2002. - Vol. 109, N 1. -P. 121 - 130.

85. Francis, G. S. Diabetic cardiomyopathy: fact or fiction? Text. / Francis G.S. //Heart. 2001. - Vol. 85. - P. 247 - 248.

86. Gastaldelli, A. Effect of physiological hyperinsulinemia on gluconeogenesis in nondiabetic subjects and in type 2 diabetic patients Text. / A. Gastaldelli, E. Toschi, M. Pettiti, S. Frascerra, [et al.] // Diabetes. 2001. - Vol. 50. - P. 1807 - 1812.

87. Goodwin, G. W. Regulation of fatty acid oxidation of the heart by MCD and ACC during contractile stimulation Text. / G. W. Goodwin, H. Taegtmeyer // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 1999. - Vol. 277, N 4. - P. 772 - 777.

88. Goodwin, G. W. Regulation of energy metabolism of the heart during acute increase in heart work Text. / G. W. Goodwin, C. S. Taylor, H. Taegtmeyer // J. Biol. Chem. 1998. - Vol. 273. - P. 29530 - 29539.

89. Gould, G. W. The glucose transporter family: structure, function and tissue-specific expression Text. / G. W. Gould, G. D. Holman // Biochem J. 1993. - Vol. 295. - P. 329 - 341.

90. Guo, M. Upregulation of PKC genes and isozymes in cardiovascular tissues during early stages of experimental diabetes Text. / M. Guo, M. H. Wu, F. Korompai, S. Y. Yuan // Physiol. Genomics. 2003. - Vol. 12. - P. 139- 146.

91. Horber, F. F. Human growth hormone prevents the protein catabolic side effects of prednisone in humans Text. / F. F. Horber, M. W. Haymond // J. Clin. Invest. 1990. - Vol. 86. - P. 265 - 272.

92. Hough, F. S. Catecholamine release as a mediator of intracellular enzyme activation in ischemic perfused heart Text. / F. S. Hough, W. Gavers // S. Afr. Med. 1975. - Vol. 49. - P. 538 - 543.

93. Huang, B. Starvation and Diabetes Reduce the Amount of Pyruvate Dehydrogenase Phosphatase in Rat Heart and Kidney Text. / B. Huang, P. Wu, К. M. Popov, R. F. Harris // Diabetes. 2003. - Vol. 52. - P. 1371 -1376.

94. Kashiwaya, Y. Control of glucose utilization in working perfused rat heart Text. / Y. Kashiwaya, K. Sato, N. Tsuchiya, S. Thomas, [et al.] // Journal Biological Chemistry. 1994. - Vol. 269, N 41. - P. 25502 - 25514.

95. Kiessling, M. Regionally selective inhibition of cerebral protein synthesis in the rat during hypoglycemia and recovery Text. / M. Kiessling, Y. Xie, P. Kleihues // J. Neurochem 1984. - Vol. 43, N 6. - P. 1507 - 1514.

96. Kemp, A. colorimetric micromethod for the determination of glycogen in tissues Text. /А. Kemp, A. A. Kits // Biochem. J. 1954. - Vol. 5, N 4. -P. 646 - 648.

97. Kobayashi, K. Mechanism of pyruvate dehydrogenase activation by increased cardiac work Text. / K. Kobayashi, J. P. Neely // J. Mol. Cell Cardiol. 1983. - Vol. 15. - P. 369 - 382.

98. La Noue, K. F. Regulation of glutamate metabolism and interactions with the citric acid cycle in rat heart mitochondria Text. / K. F. La Noue, E. I. Walajtys, J. R.Williamson // J. Biol. Chem. 1973. - Vol. 248. - P. 7171 -7183.

99. Lamarche, L. Evidence against a humoral control mechanism in adrenal catecholamine secretion during insulin-induced hypoglycemia Text. / L. Lamarche, N. Yamaguchi, F. Peronnet, F, Guitard // Am. J. Physiol. -1992. Vol. 262, N 4. - P. 659 - 665.

100. Laughlin, M. R. Regulation of glycogen metabolism in canine myocardium: effects of insulin and epinephrine in vivo Text. / M. R.1.ughlin, J. F. Taylor, A. S. Chesnick, R. S. Balaban // Am. J. Physiol. -1992.-Vol. 262.-P. 875 883.

101. Lee Van der, K. A. J. M. Fasting-induced changes in the expression of genes controlling substrate metabolism in the rat heart Text. / K. A. J. M. Lee Van der, P. H. M. Willemsen, S. Samec, [et al.] // J. Lipid Res.-2001. Vol. 42. - P. 1752 - 1758.

102. Leong, S. F. Regional developmental of glutamate dehydrogenase in the rat brain Text. / S. F. Leong, J. B. Clark // J. Neurochem. 1984. - Vol. 43.-P. 105 - 111.

103. Lopaschuk, G. D. Malonyl CoA control of fatty acid oxcidation in diabetic rat heart Text. / G. D. Lopaschuk // Adv. Exp. Med. Biol. -2001.-Vol. 498. -P. 155 - 165.

104. Lopaschuk, G. D. Regulation of fatty acids oxidation in the mammalian heart in health and disease Text. / G. D. Lopaschuk, D. D. Belke, J. Gamble, [et al.] // Biochim. Biophys. Acta. 1994. - Vol. 1213. - P. 262 -276.

105. Lopaschuk G. D. Fatty acid metabolism in hearts containing elevated levels of CoA Text. / G. D. Lopaschuk, C. A. Hansen, J. R. Neely // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 1986. - Vol. 250. - P. 351 - 359.

106. Mc Aulay, V. Symptoms of hypoglycaemia in people with diabetes Text. / V. Mc Aulay, I. J. Deary, В. M. Frier // Diabet Med. 2001. - Vol. 18. -P. 690-705.

107. Mc Garry, J. D. The mitochondrial carnitine palmitoyltransferase system. From concept to molecular analysis Text. / J. D. Mc Garry, N. F. Broun // Eur. J. Biochem. 1997. - Vol. 244, N 1. - P. 1 - 14.

108. Mc Garry, J. D. Regulation of ketogenesis and the reneissance of carnitine palmitoyltransferase Text. / J. D. Mc Garry, K. F. Woeltje, M. Kuwajiama, D. V. Foster // Diabetes. Metabolism. 1989. - Vol. 5. - P. 271 -284.

109. Mc Howat, J. Induction of Ca-independent PLA2 and conservation of plasmalogen polyunsaturated fatty acids in diabetic heart Text. / J. Mc Howat, M. H. Creer, К. K. Hicks, [et al.] // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2000. - Vol. 279. - P. 25 - 32.

110. Mallet, R. T. Pyruvate: Metabolic Protector of Cardiac Performance Text. / R. T. Mallet // Proceeding of the Society for Experimental Biology and Medicine 2000. - Vol. 223. - P. 136 - 148.

111. Mallet, R. T. Mitochondrial metabolism of pyruvate is required for its enhancement of cardiac function and energetic Text. / R. T. Mallet, J. Sun // Cardiovasc. Res. 1999. - Vol. 42. - P. 149 -161.

112. Menahan, L. A. Regulation of acetoacetyl-CoA in isolated perfused rat hearts Text. / L. A. Menahan, W. T. Hron // Eur. J. Biochem. 1981. -Vol. 119.-P. 295 -299.

113. Mitrakou, A. Reversibility of unawareness of hypoglycemia in patients with insulinomas Text. / A. Mitrakou, C. Fanelli, T. Veneman, [et al.] // N. Engl. J. Med. 1993. - Vol. 329. - P. 834 - 839.

114. Mueckler, M. Facilitative glucose transporters Text. / M. Mueckler // Eur. J. Biochem. 1994. - Vol. 219. - P. 713 - 725.

115. Neely, J. R. Relationship between carbohydrate and lipid metabolism and the energy balance of heart muscle Text. / J. R. Neely, H. E. Morgan // Annu. Rev. Physiol. 1974. - Vol. 36. - P. 413 - 459.

116. Nissim, I. Studies of hepatic glutamine metabolism in the perfused rat liver with 15N-labeled glutamine Text. / I. Nissim, M. Brosnan, M. Yudkoff, [et al.] // J. Biol. Chem. 1999. - Vol. 274. - P. 28958 - 28965.

117. Norton, G. R. Aminoguanidine prevents the decreased myocardial compliance produced by streptozotocin-induced diabetes mellitus in rats Text. / G. R. Norton, G. Candy, A. J. Woodiwiss // Circulation. 1996. -Vol. 93.-P. 1905 - 1912.

118. CTDonnel, J. M. Coupling of mitochondrial fatty acid uptake to oxidative flux in the itact heart Text. / J. M. CTDonnel, N. M. Alpert, L. T. White, E. D. Lewandowski // Biophisical Journal. 2002. - Vol. 82, N 1. - P. 11 -18.

119. O'Brien, R. M. Insulin-regulated gene expression Text. / R. M. O'Brien, R. S. Streeper, J. E. Ayala, [et al.] // Biochem. Soc. Trans. 2001. - Vol. 29, N4.-P. 552-558.

120. Olson, A. L. Transcriptional regulation of the human GLUT4 gene promoter in diabetic transgenic mice Text. / A. L. Olson, J. E. Pessin // J. Biol. Chem. 1995. - Vol. 270. - P. 23491 - 23495.

121. Olson, M. S. Regulation of the mitochondrial multiensyme complexes in complex metabolic systems Text. / M. S. Olson // Ann. NY Acad. Sci. -1989.-Vol. 573.-P. 218-229.

122. Olson, R. E. Utilization of endogenous lipid by the isolated perfused rat heart Text. / R. E.Olson, R. J. Hoeschen // Biochem. J. 1967. - Vol. 103. - P. 796.

123. Opie, L. H. The heart: Physiology, from Cell to Circulation Text. / L. H. Opie. New York : Lippincott-Raven, 1998. - 369 p.

124. Opie, L. H. Metabolism of the heart. I. Metabolism of glucose, glycogen, free fatty acids and ketone bodies Text. / L. H. Opie // Am. Heart J. -1968.-Vol. 76.-P. 685-698.

125. Plante, G. W. H. Purification and some properties of DPN-ICDH of mammalian liver Text. / G. W. H. Plante, T. Aogaichi // J. Biol. Chem. -1968. V. 243, N 10. - P. 5572 - 5582.

126. Puckett, S. W. A decrease in the malate-aspartate shuttle and glutamate translocase activity in heart mitochondria from alloxan-diabetic rats Text. / S. W. Puckett, W. J. Reddy // J. Mol. Cell. Cardiol. 1979. - Vol. 11. - P. 173 - 187.

127. Randle, P. J. The glucose fatty-acid cycle. Its role in insulin sensitivity and the metabolic disturbances of diabetic mellitus Text. / P. J. Randle, C. N. Hales, P. B. Garland // Lancet. 1963. - Vol. 1. - P. 785 - 789.

128. Ren, J. Reduced contractile response to insulin and IGF-1 in ventricular myocytes from genetically obese Zucker rats Text. / J. Ren, J. R.Sowers, M. F. Walsh, R. A. Brown // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2000. -Vol. 279.-P. 1708- 1714.

129. San, D. Isshemia induces translocation of the insulin-responsive glucose transporter GLUT4 of the plasma membrane of cardiac monocytes Text. / D. San, N. Nguyen, T. R .DeGrado, [et al.] // Circulation. 1994. - Vol. 89. - P. 793 - 798.

130. Scholz, T. D. Ontogeny of malate-aspartate shuttle and gene expression in cardiac mitohondria Text. / T. D. Scholz, S. L. Koppenhafer, C. TenEyck, B. Schutte // Am. J. Physiol. (Cell Physiol.) 1998. - Vol. 274. - P. 780 - 788.

131. Scholz, Т. D. Developmental regulation of the a-glycerophosphate shuttle in porcine miocardium Text. / T. D. Scholz, S. L. Koppenhafer, C. TenEyck, B. Schutte // J. Mol. Cell. Cardiol. 1997. - Vol. 29. - P. 1605 -1613.

132. Segel, S. A. Hypoglycemia-associated autonomic failure in advanced type 2 diabetes Text. / S. A. Segel, D. S. Paramore, P. E. Cryer // Diabetes -2002. Vol. 51. - P. 724-733.

133. Siesjo, В. K. Ischemic brain dmage: focus on lipids and lipid mediators Text. / В. K. Siesjo, K. Katsura // Adv. Exp. Med. Biol. 1992. - Vol. 318.-P. 41 -56.

134. Siesjo, В. K. Cell damage in the brain: A speculative synthesis Text. / B. K. Siesjo // J.Cereb. Blood Flow Metabol. 1981. - Vol. 1, N 1. - P. 155 -185.

135. Severson, D. L. Regulation of rat heart triacylglycerol ester hydrolases by free fatty acids, fatty acyl CoA and fatty acyl carnitine Text. / D. L. Severson, B. Hurley // J. Mol. Cell. Cardiol. 1982. - Vol. 14. - P. 467 -474.

136. Shehaden, A. Cardiac consequences of diabetes mellitus Text. / A. Shehaden, T. J. Regan // Clin. Cardiol. 1995. - Vol. 18. - P. 301 - 305.

137. Shepherd, P. R. Distribution of GLUT 3 glucose transporter in human tissues Text. / P. R. Shepherd, G. W. Gould, C. A. Colville, [et al.] // Biochem Biophys Res Commun. 1992. - Vol. 188. - P. 149 - 154.

138. Shimoni, У. Type I and II models of diabetes produce different modifications of K+ currents in rat heart: role of insulin Text. / Y. Shimoni, H. S. Ewart, D. Severson // J. Physiol. 1998. - Vol. 507, N 2. -P. 485 - 496.

139. Staehr, P. Effects of free fatty acids per se on glucose production, gluconeogenesis, and glycogenolysis Text. / P. Staehr, O. Hother-Nielsen, B. R. Landau, [et al.] // Diabetes. 2003. - Vol. 52. - P. 260 - 267.

140. Szkudelski, T. The mechanism of alloxan and streptozotocin action in В cells of the rat pancreas Text. / T. Szkudelski // Physiol. Res. 2001. -V. 50,N6.-P. 537-546.

141. Taegtmeyer, H. Utilization of energy providing substrates in the isolated working rat heart Text. / H. Taegtmeyer, R. Hems, H. A. Krebs // Biochem J. 1980.-Vol. 186.-P. 701-711.

142. Taegtmeyer, H. Adaptation and Maladaptation of the Heart in Diabetes: Part 1 Text. / H. Taegtmeyer, P. McNulty, M. E. Young // Circulation. -2002. Vol. 105, N 14. - P. 1727 - 1733.

143. Taegtmeyer, H. Defective energy metabolism of the heart in diabetes Text. /Н. Taegtmeyer, J. M. Passmore // Lancet. 1985. - Vol. 1. - P. 139-141.

144. Young, M. E. Adaptation and Maladaptation of the Heart in Diabetes: Part II Text. / M. E. Young, P. McNulty, H. Taegtmeyer // Circulation. 2002. -Vol. 105, N 15.-P. 1861 - 1870.

145. Timothy, G.R. Obesity. Fat cells Text. / G. R. Timothy // Endocrinol. Metab. Clin. 1996. - Vol. 25, N 4. - P. 847 - 867.

146. Tipton, K. F. Glutamine, glutamate and y-aminobutirate in the central nervous system Text. / K. F. Tipton, J. B. Clark // Biochem. Soc. Trans. -1987. Vol. 15, N 2. - P. 205 - 308.

147. Tavazzi, B. Oxidative Stress Induces Impairment of Human Erythrocyte Energy Metabolism through the Oxygen Radical-mediated Direct Activation of AMP-deaminase Text. / B. Tavazzi, A. M. Amorini, G.

148. Fazzina, et al. // J. Biol. Chem. 2001. - Vol. 276, N 51. - P. 48083 -48092.

149. Turko, I. V. Quantitative Protein profiling in heart mitochondria from diabetic rats Text. /1. V. Turko, F. Murad // J. Biol. Chem. 2003. - Vol. 278, N37.-P. 35844-35849.

150. Yu, X. Subcellular metabolite transport and carbon isotope kinetics in the intramyocardial glutamate pool Text. / X. Yu, L. White, N. Alpert, E. Lewandowski // Biochemistry. 1996. - Vol. 35. - P. 6963 - 6968.

151. Van Der Vusse, G. Fatti acid homeostasis in the normoxic and ischemic heart Text. / G. Van Der Vusse, J. F. C. Glatz, H. C. G. Stam, R. S. Reneman // Physiol. Rev. 1992. - Vol. 72. - P. 881 - 940.

152. Wheeler, T. J. Translocation of glucose transporters in response to anoxia in heart Text. / T. J. Wheeler // J. Biol. Chem. 1988. - Vol. 263. - P. 19447-19454.

153. Watford, M. Hepatic glutaminase expression: relationship to kidney-type glutaminase and to the urea cycle Text. / M. Watford // FASEB J. 1993. -Vol. 7.- P. 1468- 1474.

154. Williamson, J. R. Coordination of citric acid cycle activity with electron transport flux Text. / J. R. Williamson, C. Ford, J. Illingworth, B. Safer // Circ. Res. (Suppl. 1) 1976. - Vol. 38. - P. 39 - 48.

155. Winder, W. W. Muscle fructose-2,6-bisphosphate and glucose-1,6-bisphosphate during insulin-induced hypoglycemia Text. / W. W. Winder, J. M. Carling, C. Duan, [et al.] // J. Appl. Physiol. 1994. - Vol. 76, N 2. -P.853 - 858.

156. Ulovec, Z. Effects of hypoglycemia on rat brain polyribosome sedimentation pattern Text. / Z. Ulovec, P. Narancsik, S. Gamulin // J. Neurochem. 1985. - Vol. 45, N 2. - P. 352 - 354.

157. Zaninetti, D. Heart glucose transport and transporters in rat heart: regulation by insulin, workload and glucose Text. / D. Zaninetti, R.

158. Greco-Perotto, В. Jaenrenaud // Diabetologia. 1988. - Vol. 31. - P. 108 -113.