Особенности метаболических изменений в крови пациенток с сахарным диабетом 2 типа в зависимости от возраста и степени компенсации углеводного обмена

Ишонина, Оксана Георгиевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Особенности метаболических изменений в крови пациенток с сахарным диабетом 2 типа в зависимости от возраста и степени компенсации углеводного обмена
ВАК РФ 03.01.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Особенности метаболических изменений в крови пациенток с сахарным диабетом 2 типа в зависимости от возраста и степени компенсации углеводного обмена"

На правах рукописи

Ишоннна Оксана Георгиевна

ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ В КРОВИ

ПАЦИЕНТОК С САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ 2 ТИПА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВОЗРАСТА И СТЕПЕНИ КОМПЕНСАЦИИ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА

03.01.04 - биохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Ростов-пЗ-Доку 2014

005549869

Работа выполнена на кафедре общей и клинической биохимии №1 с курсом органической и неорганической химии Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ростовский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (г. Ростов-на-Дону)

доктор биологических наук, профессор Микашинович Зоя Ивановна Фёдорова Татьяна Николаевна, доктор биологических наук, заведующая лабораторией клинической и

экспериментальной нейрохимии ФГБУ «Научный центр неврологии» РАМН (г. Москва).

Бородулин Владимир Борисович, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой биологической химии ГБОУ ВПО «Саратовский ГМУ имени В.И. Разумовского» Минздрава России Санкт-Петербургский институт биорегуляцин и геронтологии СевероЗападного отделения Российской академии медицинских наук

Зашита диссертации состоится «14» мая 2014 г. в 11.00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.208.07 по биологическим наукам в ФГАОУ ВПО «Южный федеральный университет» (344090, г. Ростов-на-Дону, просп. Стачки, 194/1, актовый зал).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГАОУ ВПО «Южный федеральный университет» по адресу: г. Ростов-на-Дону, ул. Зорге, 21ж

Автореферат разослан « ¿А1*^/^7 2014 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.208.07 кандидат биологических наук, с.н.с.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Е.В. Асланян

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Проблема сахарного диабета 2 типа (СД 2 типа) привлекает к себе внимание врачей разных специальностей, так как его распространённость в мире увеличивается и приобретает характер пандемии, которая уже охватила практически все государства, в том числе и Россию (Дедов И.И. и др., 2011; Diabetes atlas, 2009).

В патогенезе СД 2 типа участвуют несколько компонентов: генетические, средовые и конечно, возраст. С возрастом увеличивается патологическая поражённость организма, число заболеваний растет, определенная часть их переходит в хронические формы (Шабалин В.Н., Васильчиков В.М., 2005). Сахарный диабет 2 типа в пожилом возрасте - проблема современной медицины, так как ставит перед врачами задачу коррекции не только углеводного обмена, но и всех систем организма (Nathan D.M. et al., 2009). Основным патогенетическим механизмом развития СД 2 типа является возрастное снижение толерантности к глюкозе, причём наибольшие изменения претерпевает постпрандиальная гликемия, в то время как гликемия натощак изменяется незначительно. Вопрос о том, что может лежать в основе нарушений толерантности, остаётся открытым.

Большое число публикаций посвящено диагностике, лечению и профилактике СД 2 типа, в том числе и у людей пожилого возраста, но на сегодняшний день это заболевание остаётся неизлечимым, поскольку патогенетические механизмы, лежащие в основе этой болезни, остаются до конца не выясненными (ADA. Standarts of Medical Саге in Diebetes, 2010; Балаболкин М.И., Клебанова E.M., 2006; Дедов И.И., Шестакова М.В., 2009).

Несмотря на очевидные успехи последних десятилетий в области изучения патогенеза СД 2 типа, комплексных данных о состоянии углеводно-энергетического обмена, газотранспортной, антиоксидантной систем крови, а также данных о состоянии мембран эритроцитов в зависимости от возраста больных и степени компенсации углеводного обмена в доступной литературе нет. Клетки крови объединяют работу многих физиологических систем организма и несут информацию о метаболическом потенциале организма и уровне его адаптивных возможностей. В этой связи актуальным и перспективным для решения как теоретических, так и практических задач является анализ

особенностей метаболических изменений в компонентах крови больных разных возрастных групп с акцентом на определение роли возраста и степени компенсации углеводного обмена при СД 2 типа. Этой важной социальной и медико-биологической проблеме посвящено данное диссертационное исследование.

Цель работы. В зависимости от возраста пациенток и стадии компенсации углеводного обмена определить характер метаболических изменений в эритроцитах и плазме крови, оценить их информативность и разработать способ лабораторной диагностики уровня компенсации углеводного обмена при сахарном диабете 2 типа.

В соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи исследования:

1. Проанализировать характер изменений показателей углеводного обмена в эритроцитах в зависимости от возраста пациенток и стадии компенсации углеводного обмена.

2. Определить состояние основных параметров газотранспортной системы эритроцитов у пациенток разных возрастных групп при суб- и декомпенсированном течении СД 2 типа для оценки степени выраженности гипоксии.

3. Определить активность ферментативных антиоксидантов в крови, стабильность мембран эритроцитов, содержание вторичных продуктов перекисного окисления липидов у пациенток с СД 2 типа в зависимости от их возраста и степени компенсации заболевания.

4. Провести статистический анализ связей между параметрами углеводно-энергетического обмена, газотранспортной, антиоксидантной систем крови, стабильности мембран эритроцитов и вторичных продуктов перекисного окисления липидов для определения их роли в формировании компенсаторно-адаптивных механизмов в условиях различной толерантности к гипергликемии у пациенток с СД 2 типа в зависимости от их возраста.

Научная новизна результатов. Впервые показано, что развитие гипоксии на фоне СД 2 типа сопровождается активацией модуляционных и количественных показателей адаптации и зависят от возраста пациенток, а уровни общего

гемоглобина (НЬА) и гликозилированного гемоглобина (НЪА1С) зависят от стадии углеводного обмена.

Впервые установлено, что изменения углеводно-энергетического обмена в эритроцитах при СД 2 типа имеют возрастные особенности. Установлено, что у пожилых пациенток при суб- и декомпенсации происходит снижение скорости включения глюкозы в гликолитические процессы, в то время как у пациенток более молодого возраста выявляется иная закономерность: в стадии субкомпенсации происходит активация начальных этапов пентозо-фосфатного пути (ПФП), а в стадии декомпенсации - выраженная активация гликогенолиза.

В модельном эксперименте на изолированных фракциях эритроцитов пациенток с СД 2 типа с добавлением в среду гликогена установлено, что активность фосфорилазы прогрессивно возрастает с увеличением возраста пациенток и степени тяжести заболевания. Эти данные указывают на приспособительный характер клеточных реакций, направленных на поддержание структурно-функциональной целостности эритроцитов.

Впервые получены сведения об активации ферментов антиоксидантоной защиты (АОЗ) в эритроцитах на фоне роста содержания внеэритроцитарного гемоглобина (ВЭГ) и малонового диальдегида (МДА) в плазме крови, зависящие от возраста и отражающие включение внутриклеточных механизмов защиты от накопления токсических продуктов в «окружающей среде» по мере роста гипергликемии.

Впервые на основании анализа содержания восстановленного глутатиона (ОБН) и МДА в крови рассчитан фактор риска пероксидации мембран эритроцитов (ФРПМ), указывающий на то, что у пациенток разных возрастных групп в стадии декомпенсации наиболее выражено усиление дезинтеграционных процессов, снижающих устойчивость эритроцитов к внутренним повреждающим факторам.

Впервые методом корреляционного анализа определены метаболические блоки, свидетельствующие о функциональной взаимосвязи между углеводно-энергетическим обменом, газотранспортной, антиоксидантной систем крови и структурным состоянием мембран эритроцитов. На этом основании определена роль эритроцитов в формировании общего адаптационного синдрома в условиях

различной толерантности к гипергликемии у пациенток с СД 2 типа в зависимости от их возраста.

Теоретическая и практическая значимость работы. В теоретическом плане полученные результаты, основывающиеся на характере изменений параметров углеводно-энергетического обмена, газотранспортной и антиоксидантной систем крови и структурного состояния мембран эритроцитов, вносят вклад в понимание роли метаболических изменений в эритроцитах, приводящих к изменению их биологических свойств, степень выраженности которых отражает приспособительные возможности организма в условиях гипергликемии в разных возрастных группах при СД 2 типа.

Научный интерес представляют данные, свидетельствующие об особенностях молекулярных перестроек у пациенток более молодого возраста, направленных на активацию ПФП или включение альтернативных путей поддержания пула углеводов, например, за счёт усиления гликогенолиза, а также усиление образования фруктозо-6-фосфата в фосфогексокиназной реакции (ФГИ-реакции), возникающее в ответ [1а снижение активности гексокиназы, для поддержания гликолиза и предотвращения осмотического лизиса. Результаты работы вносят вклад в понимание патогенетической роли метаболических сдвигов в эритроцитах в условиях формирования тканевой гипоксии на фоне гипергликемии, зависящих от степени тяжести патологического процесса и возраста пациенток. Выявленное нарастание гипоксии с возрастом и снижение компенсаторных возможностей организма указывают на необходимость применения антигипоксантов и антиоксидантов в комплексной терапии СД 2 типа.

На основании изменений активности ферментов Си,2п-супероксиддисмутазы (Си,2п-СОД), глутатионпероксидазы (ГПО), фосфогексокиназы (ФГИ), глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (гл-6-ФДГ) на разных стадиях развития СД 2 типа разработан способ лабораторной диагностики уровня компенсации углеводного обмена при сахарном диабете 2 типа (заявка на изобретете № 2012153040/15(084445), приоритет от 07.12.2012). Материалы исследования используются в учебном процессе на кафедре общей и клинической биохимии №1 ГБОУ ВПО РостГМУ Минздрава России.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Изменения активности ключевых ферментов углеводного обмена в эритроцитах имеют возрастные отличия и отражают степень тяжести заболевания. У пациенток более молодого возраста в стадии субкомпенсации углеводного обмена в эритроцитах выявлена активация начальных этапов пентозо-фосфатного пути. У пожилых пациенток при стадии декомпенсации происходит тотальное снижение скорости включения глюкозы в окислительные процессы на фоне выраженной активации гликогенолиза и гипергликемии.

2. Течение СД 2 типа характеризуется развитием хронической гипоксии у пациенток разных возрастных групп, что подтверждается активацией в эритроцитах модуляционных и количественных показателей адаптации, достигающих максимальной выраженности у пожилых пациенток в стадии декомпенсации углеводного обмена.

3. С увеличением возраста пациенток регистрируется усиление ферментативной антиокислительной защиты эритроцитов, что подтверждается корреляциошшми связями между ростом активности ферментов первой и второй линии защиты у пациенток пожилого возраста. В стадии декомпенсации СД 2 типа в разных возрастных группах регистрируется усиление процессов деструкции мембран эритроцитов.

4. Рассчитанные нами коэффициенты эффективности ферментной антиоксидантной защиты эритроцитов (К, = Си,2п-СОД/ГПО) и интенсивности гликолиза (К2=ФГИ/гл-6-ФДГ) отображают уровень компенсации углеводного обмена при сахарном диабете 2 типа.

Апробация работы. Основные результаты исследования доложены на VI, VII, IX межвузовских конференциях с международным участием «Обмен веществ при адаптации и повреждении» (Ростов-на-Дону, 2007, 2008, 2010), международной научной конференции «Социально-политические проблемы в условиях глобализации» кафедры политической социологии ЮФУ (Ростов-на-Дону, 2009), V Международной телеконференции «Фундаментальные науки и практика» (Томск, 2011), VII научно-практической конференции молодых учёных с международным участием (Ростов-на-Дону, 2012), на I Международной открытой научно-практической конференции «Предупреждение преждевременного старения

женщины как инновационная система здоровьесбережения в условиях информационного общества» (Киев, 2013), X Международной заочной научно-практической конференции «Научная дискуссия: инновации в современном мире» (Москва, 2013). Автор лично принимала участие в сборе материала, лабораторном исследовании, статистическом анализе, в обработке материала и написании глав диссертации.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ, из них 7 — в журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ. Подана заявка на изобретение «Способ лабораторной диагностики уровня компенсации углеводного обмена при СД 2 типа» (заявка № 2012153040/15(084445), приоритет от 07.12.2012). Общий объем публикаций составил 2,36 п.л., личный вклад - 88 %.

Структура и объём работы. Диссертация изложена на 170 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов исследования, обсуждения, выводов, списка литературы, включающего 224 источников, из них 147 - отечественных и 77 зарубежных. Диссертационная работа иллюстрирована 17 рисунками и содержит 19 таблиц.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Характеристика объекта исследования. В исследовании приняли участие 86 пациенток с СД 2 типа, первично госпитализированных в эндокринологическое отделение Ростовского государственного медицинского университета (зав. отд., д.м.н., профессор C.B. Воробьёв). Критериями включения пациенток в исследования явились: женский пол, возраст от 40 до 74 лет, наличие документированного СД 2 типа в стадии субкомпенсации или декомпенсации углеводного обмена, наличие информированного согласия на участие в исследовании. Критериями исключения явились: сахарный диабет 1 типа, сопутствующие онкологические и гематологические заболевания, терминальная почечная и печеночная недостаточность, соматические и неврологические заболевания. Все пациентки были разделены на две возрастные группы, каждая из которых была разделена на две подгруппы в зависимости от стадии компенсации углеводного обмена.

Первая подгруппа - пациентки второго периода зрелости с СД 2 типа в стадии субкомпенсации (п=22, средний возраст 51,09 ± 0,95 лет); вторая подгруппа - пациентки второго периода зрелости с СД 2 типа в стадии декомпенсации (п=22, средний возраст 48,7 + 1,17 лет); третья подгруппа -пациентки пожилого возраста с СД 2 типа в стадии субкомпенсации (п=21, средний возраст 67,14 ± 1,13 лет); четвёртая подгруппа - пациентки пожилого возраста с СД 2 типа в стадии декомпенсации (п=21, средний возраст 67,6 ± 0,48 лет). Для каждой возрастной группы формировалась своя контрольная группа из женщин без признаков СД 2 типа и других сопутствующих заболеваний: 1 группа - 25 женщин в возрасте 52,82±0,36, 2 группа - 25 женщин в возрасте 67,72±0,75 года.

Лабораторно-биохи.мические методы исследования. Исследовались эритроциты и плазма венозной крови. Кровь у пациенток брали утром натощак путём венепункции локтевой вены. Плазму получали из венозной крови, стабилизированной гепарином (в соотношении 1:10) с последующим центрифугированием (320g, 15 минут). Эритроциты отделяли от лейкоцитов и тромбоцитов в 3% желатиновом растворе с последующим центрифугированием (320g, 15 минут). После отделения плазмы и верхнего слоя клеток эритроциты отмывали охлаждённым физиологическим раствором (2-3 раза). Для получения плотного осадка при определении субстратов отмытые эритроциты центрифугировали при 640g в течение 30 минут. Для определения активности СиДп-СОД использовали гемолизат, полученный разведением цельных эритроцитов в соотношении 1:14, для определения активности фосфорилазы - в соотношении 1:20, для определения активности глутатионзависимых ферментов - в соотношении 1:40, для определения активности каталазы - в соотношении 1:200.

Уровень HbAlC определяли на биохимическом экспресс-анализаторе DCA

2000+ (Bayer Corp., USA). Уровень НЬА определяли на гематологическом

анализаторе РСЕ-210 (Еппа Inc., Japan). В цельных эритроцитах определяли

активность гексокиназы (по Лугановой И.С., 1964), содержание 2,3-

дифосфоглицерата (2,3-ДФГ) по неферментативному методу, предложенному

Dyce B.F., Bessman S.P. (1973) в модификации Лугановой И.С., Блинова М.Н.

(1975), активность фосфогексоизомеразы (ФГИ) (Езерский Р.Ф., 1960 в

модификации Микашинович З.И., 1989), содержание пировиноградной кислоты

(ГГВК) по методу Freedman и Haugen (1943) в модификации П.А. Бабаскина (A.C. СССР №877436, 1981) и молочной кислоты (лактат) - по реакции с параоксидифенилом (Меньшиков В.В., 1987), активность фосфорилазы (КФ 2.4.1.1.) определяли по методу Hers, описанному Поповой И.А. и др. (1992), активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (КФ 1.1.1.49) (гл-6-ФДГ) определяли по методу Корнберга JI. в модификации Захарьина Ю.Л. (1967). В гемолизате эритроцитов определяли активность Cu.Zri-супероксиддисмутазы (Cu.Zn-СОД) по методу Misra Н.Р. и Fridovich J. (1972), описанному Саркисяном О.Г. (2000), каталазы (КАТ) по методу Королюка М.А. и соавт. (1988), глутатионпероксидазы (КФ1.11.1.9) (ГПО) по методу Моина В.М. (1986), глутатионредуктазы (ГР) по методу Юсуповой Л.Б. (1989), а также содержание восстановленного глутатиона (GSH) проводили колориметрическим методом по Ellman G.L. (1959). В плазме крови определяли содержание внеэритроцитарного гемоглобина (ВЭГ) спектрофотометрическим методом по Каракашову А.В, Вичеву В.П. (1973) и содержание малонового диальдегида (МДА) по Стальной И.Д. (1974). Количество эритроцитов в крови определяли путём подсчёта в камере Горяева по методу, описанному в руководстве под редакцией Базарова М.А. (Базаров М.А., 1988).

Статистический анализ результатов исследования проводили с помощью программы STATISTICA 7.0 (Stat. Soft. Inc., США) с определением среднего значения и стандартной ошибки средней величины. Достоверность различий между опытными и контрольными группами оценивали по t-критерию Стьюдента. Отклонения между рядами считали достоверными при р<0,05-0,001. Корреляционный анализ проводили с использованием линейного коэффициента корреляции (коэффициента корреляции Пирсона, г).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

У всех пациенток уровень гипергликемии в крови превышает контрольные значения и соответствует критериям суб- и декомпенсации углеводного обмена. У пациенток второго периода зрелости в стадии субкомпенсации этот показатель превышает контрольные значения на 30,48%, а при декомпенсации - на 62,24% (р<0,05) (рис. 1). У пожилых пациенток в стадии субкомпенсации отмечается рост глюкозы в крови по сравнению со своим возрастным контролем на 19,85%, а при декомпенсации - на 35,31% (р<0,05). О превалирующей роли возраста пациенток и

степени компенсации углеводного обмена в патогенезе заболевания свидетельствует рост содержания НЬА|С у пациенток обеих возрастных групп в стадиях декомпенсации, с наибольшим значением этого показателя у пожилых пациенток (рост на 58,75%, р<0,05) (рис. 1). Рост содержания НЪА|С положительно коррелировал с уровнем глюкозы в крови у пациенток 1 подгруппы (г = 0,59, р<0,05) и 4 подгруппы (г = 0,46, р<0,05).

70 60 50 40 30 20 10 о

•

I «А

•

I Глюкоза Л НЬА 1С

1 подгруппа 2 подгруппа 3 подгруппа 4 подгруппа

Рис. I. Изменение уровня глюкозы и содержания НЬА[С у пациенток разных возрастных групп с СД 2 типа в стадиях суб- и декомпенсации углеводного обмена (в % относительно контрольных значений, контроль принят за ноль). Обозначения: • - достоверность различий показателей по сравнению с контрольной группой (р<0,05): Д - достоверность различий показателей в пределах каждой возрастной группы между стадиями суб- и декомпенсации диабета (р<0,05).

Рост содержания НЬА с максимальным значением в стадиях декомпенсации был зафиксирован у пациенток обеих возрастных групп. У пациенток второго периода зрелости в стадиях суб- и декомпенсации заболевания (1 и 2 подгруппы) выявлена заметная поожительная корреляционная связь между ростом содержания НЬА и НЬА,С (соответственно, г = 0,6 и г = 0,5, р<0,05). С увеличением возраста пациенток наблюдается рост количества эритроцитов в крови на 21,05% (р<0,05), достигающий максимального значения у пожилых пациенток в стадии декомпенсации (4 подгруппа) (рис. 2). Эти изменения свидетельствуют, с одной стороны, о стимуляции количественных показателей адаптации к гипоксии, максимально выраженной у пациенток пожилого возраста в стадии декомпенсации, а с другой стороны, являются свидетельством нарушения утилизации старых форм красных клеток крови и могут служить критерием развития сосудистых осложнений вследствие развития «сладж»-феномена.

Рис. 2. Изменение содержания НЬА, НЬА[С и эритроцитов у пациенток разных возрастных групп с СД 2 типа в стадиях суб- и декомпенсации углеводного обмена (в % относительно контрольных значений, контроль принят за ноль). Обозначения как на Рис. 1.

Очевидно, гипергликемия способствует формированию компенсаторно-приспособительного механизма в виде увеличения уровня гемоглобина, что отражает выраженность гипоксии и, соответственно, степень тяжести течения данного заболевания.

У пациенток обеих возрастных групп отмечается увеличение содержания С-пептида, достигающее максимального уровня у пациенток 1 подгруппы - на 194,5% (р<0,05) относительно контроля, что свидетельствует о сохранности чувствительности р-клеток поджелудочной железы к гипергликемии у пациенток более молодого возраста в дебюте заболевания (субкомпенсация) (рис. 3). Однако с увеличением возраста пациенток отмечается тенденция к снижению функциональных резервов инсулин-продуцирующих клеток.

У пожилых пациенток в стадиях суб- и декомпенсации наблюдается менее значимый рост уровня С-пептида, по сравнению с контролем (на 53,49% и на 61,22%. соответственно, р<0,05), что может быть вызвано изменением темпа трансдукции инсулинового сигнала (Николаев А.Я., 2004). У пожилых пациенток 4 подгруппы выявлена умеренная положительная корреляционная связь между ростом уровня С-пептида и ростом содержания НЬА[С (1=0,47, р<0,05).

У всех пациенток с СД 2 типа снижена активность гексокиназы, по сравнению со своими контрольными группами (рис. 3). Очевидно, что вследствие угнетения гексокиназной активности в условиях нарушенной функциональной активности инсулина изменяются основные пути утилизации глюкозы, что

приводит к увеличению глюкозотоксичности, более значимой у пациенток пожилого возраста в стадии субкомпенсации (снижение активности на 98,75%, р<0,05).

Таким образом, течение СД 2 типа характеризуется снижением включения глюкозы в окислительные процессы в эритроцитах, что является одним из патогенетических механизмов в условиях нарушенной деятельности инсулярного аппарата.

и Глюкоза и Гексокиназа в С пептид

1 подгруппа 2 подгруппа 3 подгруппа 4 подгруппа

Рис. 3. Изменение содержания глюкозы, С пептида и изменение активности гексокиназы у пациенток разных возрастных групп с СД 2 типа в стадиях суб- и декомпенсации углеводного обмена (в % относительно контрольных значений, контроль

принят за ноль).

Обозначения как на Рис. 1.

Установлено, что у всех обследованных пациенток рост содержания 2,3-ДФГ значительно превышает контрольные значения, причём максимальный рост этого показателя наблюдается у пожилых пациенток 3 и 4 подгрупп (соответственно, на 70,63% и на 84,80%, р<0,05) (рис. 4). Эти данные свидетельствует о наличии гипоксии, более выраженной у пожилых пациенток. Всё это указывает на усиление не только количественного, но и модуляционного звена механизма адаптации к гипоксии. Связь между этими звеньями находит своё отражение в наличии умеренной положительной корреляционной связи между содержанием 2,3-ДФГ и НЬА,С у пациенток второго периода зрелости в стадии декомпенсации (2 подгруппа) (г = 0,44, р<0,05).

Принимая во внимание данные о способности 2,3-ДФГ угнетать активность гексокиназы (Гаврилов O.K. и соавт., 1985), можно предположить, что угнетение

активности данного фермента у пациенток обеих возрастных групп происходит на фоне интенсификации процессов, направленных на обеспечение оксигенации тканей при низком р02, что подтверждается увеличением содержания 2,3-ДФГ.

Было обнаружено, что максимальное снижение активности ФГИ отмечается у пожилых пациенток в стадии декомпенсации (на 26,67%, р<0,05), по сравнению со своим контролем. У пациенток более молодого возраста отмечен «фазный» характер изменения активности этого фермента в зависимости от стадий компенсации углеводного обмена: по сравнению со своей контрольной группой при стадии субкомпенсации наблюдается снижение его активности на 14,91% , а при декомпенсации - повышение на 13,92% (р<0,05) (рис. 4). Очевидно, что у пациенток второго периода зрелости при субкомпенсации, также как и у пожилых пациенток при суб- и декомпенсации происходит снижение скорости включения триоз в окислительные процессы. Судя по сложившейся метаболической ситуации, у пациенток второго периода зрелости с СД 2 типа в стадии декомпенсации (2 подгруппа) происходит активация галактозного пути утилизации углеводов с последующим образованием глюкозо-6-фосфата из глюкозо-1-фосфата, который, в свою очередь, может включаться в гликоген эритроцитов (Веийег Е., 1969). Содержание 2,3-ДФГ отрицательно коррелирует с активностью ФГИ у пациенток второго периода зрелости в стадии субкомпенсации ( г = -0,61, р<0,05) и у пожилых пациенток в стадии декомпенсации (г = -0,5, р<0,05).

Рис. 4. Изменение содержания 2,3-ДФГ, изменение активностей гексокиназы и ФГИ у пациенток разных возрастных групп с СД 2 типа в стадиях суб- и декомпенсации углеводного обмена (в % относительно контрольных значений, контроль принят за ноль). Обозначения как на Рис. 1.

Нами был установлен рост активности гл-6-ФДГ на 25,18% (р<0,05) у женщин второго периода зрелости 1 подгруппы относительно контроля. Низкая активность гл-6-ФДГ и гексокиназы у пациенток 2, 3 и 4 подгрупп отражает внутриклеточный дефицит глюкозы. У пожилых пациенток в стадии субкомпенсации (3 подгруппа) росту уровня глюкозы в крови отрицательно умеренно коррелирует со снижением активности гл-6-ФДГ к (г = -0,44, р<0,05). Таким образом, у пациенток 1 подгруппы происходит компенсаторно-приспособительная реакция клеток крови, направленная либо на активацию ПФП, либо на включение альтернативных путей утилизации углеводов, например, галактозного. В остальных подгруппах пациенток наблюдалось снижение активности гл-6-ФДГ по сравнению с контролем, более выраженное у пожилых пациенток при стадии субкомпенсации заболевания (3 подгруппа) (на 37,5%, р<0,05) (рис. 5).

■ Глюкоза •3 ыГексокиназа Л и ФГИ

в Гл-6-ФДГ

»д • *Д

1 подгруппа 2 подгруппа 3 подгруппа 4 подгруппа

Рис. 5. Изменение содержания глюкозы и изменение активностей гексокиназы, ФГИ и гл-6-ФДГ у пациенток разных возрастных групп с СД 2 типа в стадиях суб- и декомпенсации углеводного обмена (в % относительно контрольных значений, контроль

принят за ноль).

Обозначения как на Рис. 1.

Разработанный нами коэффициент эффективности гликолиза (Кг) в зависимости от стадии компенсации углеводного обмена, основанный на отношении активности ФГИ к активности гл-6-ФДГ' показал, что при субкоменсации СД 2 типа этот показатель составляет менее 47,1, а при декомпенсации - более 47,26. На внутриклеточный дефицит глюкозы на фоне низкой активности гексокиназы указывает и активация фосфорилазы,

стимулирующая гликогенолиз в модельных экспериментах с добавлением гликогена в среду, содержащую эритроциты. Это наблюдалось у всех пациенток, но особенно у пожилых в стадии декомпенсации (рост активности на 244,83%, р<0,05), что подчёркивает возрастную зависимость метаболических сдвигов. У пациенток с СД 2 типа второго периода зрелости в обеих подгруппах снижение содержания ПВК сопровождается ростом лактата, что свидетельствует об активации заключительных этапов анаэробного гликолиза, наиболее выраженного при декомпенсации заболевания (рис. 6). У пациенток этого возраста в стадии субкомпенсации снижение содержания ПВК отрицательно коррелирует с ростом уровня НЬА (г = -0,52, р<0,05), а в стадии декомпенсации рост уровня лактата положительно умеренно коррелирует с ростом уровня НЬА (г = 0,48, р<0,05). Нарастание интенсивности метаболического лактоацидоза имеет возрастные особенности, так как максимальный рост лактата наблюдается у пожилых пациенток. Обращает на себя внимание значительный рост содержания ПВК и лактата у пациенток пожилого возраста в стадии декомпенсации (4 подгруппа), относительно контроля, что может быть компенсаторным ответом, направленным на преодоление гипоксического состояния, вызванного гипергликемией, усугубляющегося с возрастом пациенток и степенью тяжести заболевания. У пациенток этой подгруппы рост содержания содержания 2,3-ДФГ положительно умеренно коррелирует с увеличением количества ПВК (г = 0,45, р<0,05) и лактата (г = 0,46, р<0,05).

Рис. 6. Изменение содержания лактата, ПВК, НЬА и 2,3-ДФГ у пациенток второго периода зрелости и у пожилых пациенток с СД 2 типа в стадии суб- и декомпенсации углеводного обмена (в % относительно контрольных значений, контроль принят за ноль) Обозначения как на Рис. I.

Надо полагать, что значительное накопление лактата с возрастом пациенток, сочетающееся с выраженным угнетением активности гексокиназы, ФГИ, а также накоплением 2,3-ДФГ, приводящего к нарушению работы фосфоглицератмутазы обусловлены увеличением доли сорбитолового пути метаболизма глюкозы.

Очевидно, что с возрастом метаболические превращения глюкозы и включение ее в процесс обмена в эритроцитах идут через альтернативные пути и служат компенсаторно-приспособительной реакцией («аварийный» механизм) сохранения целостности эритроцитов и уменьшения гипергликемии. У пожилых пациенток с декомпенсацией углеводного обмена избыток лактата ускоряет дезинтеграционные процессы в эритроцитах из-за развития энергодефицита, для которого стартовым механизмом служит снижение сродства гемоглобина к кислороду, уменьшение производства АТФ. Таким образом, у пациенток с СД 2 типа одной из причин изменения гомеостаза организма является нарушение кислородного статуса, которое направленно влияет на метаболизм эритроцитов, причём эти изменения особо отчётливо наблюдаются при увеличении их возраста и степени тяжести заболевания.

Было отмечено повышение активности Си,7.п-СОД у всех пациенток относительно контроля, максимально выраженное в стадиях субкоменсации углеводного обмена. Минимальное повышение активности этого фермента у пожилых пациенток в стадии декомпенсации, относительно контроля, может быть вызвано снижением антиокислительного потенциала вследствие длительного воздействия «стресс-инициирующего фактора» - гипергликемии, что, очевидно, ведёт к изменению баланса прооксидантов и антиоксидантов в крови. Что касается активности ферментов КАТ и ГПО, то нами обнаружено, что с увеличением возраста пациенток увеличивается их активность (рис. 7).

Рис. 7. Изменение активностей Си,гп-СОД, КАТ и ГПО у пациенток разных возрастных групп с СД 2 типа в стадиях суб- и декомпенсации углеводного обмена (в % относительно контрольных значений, контроль принят за ноль). Обозначения как на Рис. 1.

Причём, в стадии субкомпенсации у пожилых пациенток активность КАТ выражена максимально (рост на 163,52%, р<0,05), а в стадии декомпенсации максимальных значений достигает активность ГПО (на 183,8%, р<0,05). Установлен рост значения коэффициента Си,гп-СОД/ГПО у пациенток 2 периода зрелости в стадии субкомпенсации (1 подгруппа) на 29,07% (р<0,05) по сравнению с контролем. В остальных подгруппах пациенток отмечается снижение этого показателя с увеличением возраста и степени тяжести заболевания, по сравнению с контролем. Полученный результат свидетельствуют о сдвиге равновесия в антиоксидантной защите в сторону активации ферментов первой линии защиты у пациенток более молодого возраста.

У пациенток второго периода зрелости в стадии декомпенсации углеводного обмена (2 подгруппа) обнаружена заметная положительная корреляционная связь между ростом активности КАТ и Си,2п-СОД (г = 0,64; р<0,05), КАТ и ГПО (г = 0,5; р<0,05). У пожилых пациенток в стадии субкомпенсации (3 подгруппа) рост активности КАТ положительно коррелирует с ростом активности Си,гп-СОД (г = 0,57; р<0,05). Таким образом, увеличение активности Си^п-СОД, КАТ и ГПО отражает не только выраженность окислительных нарушений эритроцитов и степень тяжести течения СД 2 типа, особенно у пациенток пожилого возраста, но и свидетельствует о роли антиоксидантной системы (АОС), направленной на преодоление развития окислительного стресса на фоне гипергликемии.

Рост уровня 2,3-ДФГ у пациенток второго периода зрелости с СД 2 типа в стадии субкомпенсации положительно коррелирует с повышение активности СиДп-СОД (г = 0,49; р<0,05) и может являться отражением процесса, направленного на предотвращение избыточного окисления НЬА в МеШЬА в условиях формирующейся тканевой гипоксии, что указывает на приспособительный характер изменений в дебюте заболевания.

На основании изменения активности Си^п-СОД и ГПО нами был разработан коэффициент защитной эффективности антиоксидантных ферментов (К|) в зависимости от стадий компенсации СД 2 типа, рассчитываемый по формуле К[ = Си,2п-СОД/Г1 [О. Согласно этому, при стадии субкомпенсации значение К1 составляет более 288,9, а при декомпенсации - менее 271,4.

Снижение активности ГР и содержания 05Н отмечается у пациенток обеих возрастных групп, относительно контроля, но наибольшей выраженности оно достигает у пациенток второго периода зрелости. В частности снижение активности ГР обнаружено в стадии субкомпенсации (на 36,66%, р<0,05), а снижение содержания СвН - в стадии декомпенсации углеводного обмена (на 39,86%, р<0,05) (рис. 8). У пациенток этого возраста в стадии субкомпенсации обнаружена умеренная прямая корреляционная связь между снижением активности ГР и количеством йБН (г = 0,46; р<0,05), а в стадии декомпенсации - обратная корреляционная связь между активностью ГР и ГПО (г = -0,45; р<0,05).

250 200 % 150 100 50

-50

■ взн и ГПО ИГР

1 подгруппа

2 подгруппа

3 подгруппа 4 подгруппа

Рис. 8. Изменения содержания ОБН, активностей ГПО и ГР у пациенток разных возрастных групп с СД 2 типа в стадиях суб- и декомпенсации углеводного обмена (в % относительно контрольных значений, контроль принят за ноль). Обозначения как на Рис. 1.

Выявленные нарушения свидетельствуют о дестабилизации защитных механизмов сохранения мембранной структуры эритроцита у всех пациенток. Судя по полученным данным, угроза гемолиза наиболее выражена у пациенток второго периода зрелости в стадии декомпенсации.

Таким образом, у пациенток второго периода зрелости в стадии декомпенсации (2 подгруппа) и у пожилых пациенток в стадии суб- и затем декомпенсации (3 и 4 подгруппы) снижение активности гл-6-ФДГ, ГР и снижение содержания ОБН, приводят к уменьшению энергетического потенциала клетки, к развитию гипоксии, нарушению проницаемости мембран и угрозе гемолиза эритроцитов.

О нарушении стабильности мембран эритроцитов и об усилении процессов окислительной деструкции свидетельствует повышение содержания ВЭГ и МДА в плазме у всех пациенток с СД 2 типа, причём максимальных значений эти показатели достигают в стадии декомпенсации (рис. 9). У пациенток пожилого возраста в стадии субкомпенсации углеводного обмена (3 подгруппа) рост содержания ВЭГ положительно заметно коррелирует с содержанием МДА (г = 0,57; р<0,05) и с активностью ГПО (г = 0,42; р<0,05).

Рис. 9. Изменение содержания ВЭГ и МДА в плазме, изменение показателя ФРПМ у пациенток разных возрастных групп с СД 2 типа в стадиях суб- и декомпенсации углеводного обмена (в % относительно контрольных значений, контроль принят за ноль). Обозначения как на Рис. 1.

Разработанный нами показатель «Фактор риска пероксидации мембран»

(ФРПМ), основанный на отношении содержания МДА в плазме к содержанию СБН

в эритроцитах показал, что у всех пациенток присутствует риск развития

окислительного повреждения мембран эритроцитов, при этом имеется зависимость от степени компенсации углеводного обмена. Наибольших значений показатель достигает у пациенток обеих возрастных групп в стадии декомпенсации (рост на 236,3% у пациенток второго периода зрелости и на 406,1% у пожилых, р<0,05). Отрицательная умеренная корреляционная связь между содержанием МДА и ОБН (г=-0,46;р<0,05) у пожилых пациенток в стадии декомпенсации отражает снижение мощности защитных механизмов эритроцитов и накопление токсических продуктов в окружающей их среде. Проведенное биохимическое исследование позволило определить особенности изменения основных параметров, характеризующих состояние углеводно-энергетического обмена, газотранспортной и антиоксидантной систем крови, структурное состояние мембран эритроцитов, свидетельствующих о метаболической роли эритроцитов в патогенезе СД 2 типа у пациенток разных возрастных групп.

Рассчитанные нами коэффициенты защитной эффективности антиоксидантных ферментов (К]) и интенсивности гликолиза (К2) могут служить лабораторными маркерами диагностики уровня компенсации СД 2 типа. Согласно нашим расчётам при значениях К,>288,9 и К2<47,1 диагностируют стадию субкомпенсации углеводного обмена, при значениях ^<271,4 и К2>47,26 диагностируют стадию декомпенсации углеводного обмена.

ВЫВОДЫ

1. Изменения активности ФГИ, гл-6-ФДГ и гексокиназы имеют возрастные отличия и отражают степень тяжести заболевания. В стадии субкомпенсации у пациенток второго периода зрелости повышение активности гл-6-ФДГ на фоне снижения активности ФГИ и гексокиназы свидетельствует об активации начальных этапов ПФП. В стадии декомпенсации углеводного обмена у пациенток обеих возрастных групп активность гексокиназы и гл-6-ФДГ снижена, тогда как изменение активности ФГИ имеет возрастные отличия и характеризуется максимальным снижением у пожилых и активацией у пациенток второго периода зрелости.

2. При СД 2 типа по мере увеличения возраста пациенток и углубления патологического процесса в эритроцитах наблюдаются количественно-качественные перестройки, характеризующиеся увеличением количества

эритроцитов и содержанием НЬА, прогрессирующим ростом 2,3-ДФГ и лактата, что отражает наличие гипоксии у всех пациенток, достигающей наибольшей выраженности у пожилых в стадии декомпенсации углеводного обмена.

3. С увеличением возраста пациенток отмечается синхронный рост активности КАТ и ГПО в эритроцитах, в то время как активность Си,2п-С0Д зависит от стадии заболевания и имеет максимальную выраженность у пациенток обеих возрастных групп в стадии субкомпенсации углеводного обмена.

4. Выраженный рост содержания ВЭГ и МДА в плазме у пациенток обеих возрастных групп в стадии декомпенсации свидетельствует о нарушении стабильности мембран эритроцитов и отражает степень тяжести заболевания.

5. В исследуемых возрастных группах выявлены метаболические комплексы, характеризующиеся достоверными корреляционными связями между изучаемыми параметрами, определена их патогенетическая роль на разных стадиях СД 2 типа.

6. Разработан способ лабораторной диагностики уровня компенсации нарушения углеводного обмена у пациенток с СД 2 типа, позволяющий на основании расчёта коэффициента эффективности антиоксидантных ферментов (К| = СиДп-СОД/ГПО) и коэффициента интенсивности гликолиза (К2=ФГИ/гл-6-ФДГ) повысить информативность и достоверность диагностики уровня компенсации углеводного обмена (суб- и декомпенсации) у больных СД 2 типа.

Список работ, опубликованных по теме диссертации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Ишонина, О.Г. Биохимические механизмы развития окислительного стресса у пациентов с сахарным диабетом / З.И. Микашинович, Е.В. Олемпиева, О.Г Ишонина // Кубанский научный медицинский вестник. - 2010 - № 2 (116). - С. 7073 (0,16 п.л., личн. вк. 70 %).

2. Ишонина, О.Г. Молекулярные механизмы формирования эндотелиальной дисфункции у пациентов с кардиоваскулярной патологией и метаболическим синдромом / Е.В. Олемпиева, М.А. Гридасова, О.Г Ишонина, И.А. Маринина // Валеология. - 2010. - № 2. - С. 5-10 (0,20 п.л., личн. вк. 50 %).

3. Ишонина, О.Г. Изучение ферментативной антиоксидантной системы у женщин второго периода зрелости с сахарным диабетом 2 типа в стадии субкомпенсации и

декомпенсации / О.Г Ишонина, Е.В. Олемпиева // Валеология. - 2011. - № 2. - С. 16-21 (0,20 п.л., личн. вк. 80 %).

4. Ишонина, О.Г. Клинико-диагностическое значение биохимических параметров в оценке компенсации сахарного диабета 2-го типа / З.И. Микашинович, Е.В. Олемпиева, О.Г Ишонина // Клиническая лабораторная диагностика. - 2011. - № 3. -С. 19-22 (0,16 п.л., личн. вк. 85 %).

5. Ишонина, О.Г. Старение организма - универсальная болезнь или неизбежно возникающий процесс? // Медицинский вестник Юга России. - 2011. - № 3. - С. 912 (0,16 п.л., личн. вк. 100 %).

6. Ишонина, О.Г. Новые методы оценки компенсации уровня гипергликемии у пациентов с сахарным диабетом 2-го типа / Е.В. Олемпиева, О.Г Ишонина // Клиническая лабораторная диагностика. - 2011. - № 10. - С. 39 (0,04 пл., личн. вк. 90%).

7. Ишонина, О.Г. Сравнительная характеристика антиоксидантного статуса у женщин разных возрастных групп, больных сахарным диабетом 2-го типа / З.И. Микашинович, Е.В. Олемпиева. О.Г Ишонина, Т.Д. Коваленко // Успехи геронтологии. - 2011. - Т. 24, № 4. - С. 645-649 (0,20 п.л., личн. вк. 85 %).

Список работ, опублнкованпых по теме диссертации

8. Ишонина, О.Г. Оценка состояния антиоксидантной системы эритроцитов у людей пожилого возраста больных сахарным диабетом II типа / И.А. Кравченко, О.Г Ишонина // Труды V международной конференции «Обмен веществ при адаптации и повреждении». - Ростов-на-Дону, 2006. - С.106-108 (0,12 п.л., личн. вк. 95 %).

9. Ишонина, О.Г.Особенности углеводного обмена и газотранспортной функции эритроцитов крови у пожилых больных сахарным диабетом 2 типа (ИНСД) / И.А. Кравченко, О.Г Ишонина // Труды VI межвузовской конференции с международным участием «Обмен веществ при адаптации и повреждении». -Ростов-на-Дону, 2007. - С.70-73 (0,20 п.л., личн. вк. 95 %).

10. Ишонина, О.Г. Особенности энергетического метаболизма и состояния антиоксидантной системы эритроцитов у пожилых людей, больных сахарным диабетом II типа / З.И. Микашинович, И.А. Кравченко, О.Г Ишонина // Материалы

VII межвузовской конференции с международным участием «Обмен веществ при адаптации и повреждении», Дни медицинской лабораторной диагностики - Ростов-на-Дону, 2008. - С. 83-85 (0,12 п.л., личн. вк. 95 %).

11. Ишонина, О.Г. Сахарный диабет как социальная проблема общества в условиях глобализации // Материалы международной научной конференции кафедры политической социологии ЮФУ «Социально-политические проблемы в условиях глобализации», выпуск 2. - Ростов-на-Дону, 2009. - С. 109-112 (0,16 п.л., личн. вк. 100 %).

12. Ишонина, О.Г. Состояние антиоксидантной защиты эритроцитов женщин с СД 2 типа в стадии суб- и декомпенсации/ З.И. Микашинович, О.Г Ишонина, И.А. Маринина, С.Н. Шарникова // Материалы IX межвузовской конференции с международным участием «Обмен веществ при адаптации и повреждении», Дни медицинской лабораторной диагностики Южного федерального округа. - Ростов-на-Дону, 2010. - С. 83-84 (0,08 п.л., личн. вк. 85 %).

13. Ишонина, О.Г. Особенности внутриклеточного метаболизма у пожилых лиц, больных сахарным диабетом 2 типа / З.И. Микашинович, Е.В. Олемпиева, О.Г Ишонина, Т.Д. Коваленко // Материалы V международной телеконференции «Фундаментальные науки и практика».- Томск, 2011. - Т. 2, № 1- С. 63 (0,04 п.л., личн. вк. 85 %).

14. Ишонина, О.Г. Особенности перестройки газотранспортной функции крови у лиц пожилого возраста с сахарным диабетом 2 типа // Материалы VII научно-практической конференции молодых учёных с международным участием «Завадские чтения». - Ростов-на-Дону, 2012. - С. 77-79 (0,12 п.л., личн. вк. 100 %).

15. Ishonina, O.G. Comparative Study of Antioxidant Status in Women of Different Age Groups with Type-2 Diabetes / O.G. Ishonina, Z.I. Mikashinovich, E.V. Olempieva, and T.D. Kovalenko / Advances in Gerontology. - 2012. - Vol. 2, N. 3. - P. 257-260 (0,16 п.л., личн. вк. 85 %).

16. Ишонина, О.Г. Роль ферментативной антиоксидантной системы в развитии процессов адаптации при СД 2 типа у женщин разных возрастных групп / З.И. Микашинович, О.Г Ишонина // Материалы X международной заочной научно-практической конференции «Научная дискуссия: инновации в современном мире». - Москва, 2013. - С. 20-25 (0,20 п.л., личн. вк. 95 %).

17. Ишонина, О.Г. Молекулярные механизмы старения женщин разных возрастных групп на фоне сахарного диабета 2 типа / З.И. Микашинович О.Г Ишонина, Э.Г. Телесманич // Тезисы докладов Первой Международной открытой научно-практической конференции «Предупреждение преждевременного старения женщины как инновационная система здоровьесбережения в условиях информационного общества». - Киев, 2013. - С. 24 (0,04 пл., личн. вк. 95 %).

18. Заявка на изобретение «Способ лабораторной диагностики уровня компенсации углеводного обмена при СД 2 типа» (№ 2012153040/15(084445), приоритет от 07.12.2012 г.).

Список использованных сокращений

2,3-ДФГ 2,3-дифосфоглицерат

Си,гп-С0д Си^п-супероксиддисмутаза

вБИ восстановленная форма глутатиона

НЪА^ гликозилированный гемоглобин

НЪА общий гемоглобин

МеШЪ метилированный гемоглобин

АОЗ антиоксидантная защита

АОС антиоксидантная система

АТФ аденозинтрифосфорная кислота

ВЭГ внеэритроцитарный гемоглобин

Гл-6-ФДГ глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназа

гпо глутатионпероксидаза

ГР глутатионредуктаза

КАТ каталаза

КФ классификация ферментов

Лактат молочная кислота

МДА малоновый диальдегид

пвк пировиноградная кислота

пол перекисное окисление липидов

ПФП пентозофосфатный путь

СД 2 типа сахарный диабет 2 типа

ФГИ фосфогексоизомераза

ФРПМ фактор риска пероксидации мембран

Печать цифровая. Бумага офсетная. Гарнитура «Тайме». Формат 60x84/16. Объем 1.1 уч.-изд.-л. Заказ № 3293. Тираж 100 экз. Отпечатано в КМЦ «КОПИЦЕНТР» 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Суворова, 19, тел. 247-34-88

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Ишонина, Оксана Георгиевна, Ростов-на-Дону

Государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Ростовский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

На правах рукописи

ИшонинаОксана Георгиевна

ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ В КРОВИ ПАЦИЕНТОК С САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ 2 ТИПА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВОЗРАСТА И СТЕПЕНИ КОМПЕНСАЦИИ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА

03.01.04 - биохимия

Диссертацияна соискание учёной степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор З.И. Микашинович

Ростов-на-Дону 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ................................................................................... 5

Глава 1. ЭТИОПАТОГЕНЕЗ И ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ САХАРНОГО ДИАБЕТА 2 ТИПА

(ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).................................................. 13

1.1. Эпидемиология сахарного диабета 2 типа..................... 13

1.2. Критерии диагностики и состояния компенсаторных механизмов при сахарном диабете 2 типа........................ 16

1.3. Патогенез и возрастные особенности течения СД 2 типа................................................................... 19

1.4. Роль гипергликемиив развитии окислительного стресса и старении организма................................................ 28

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ..................... 38

2.1. Характеристика объекта исследования......................... 38

2.2. Получение биологического материала............................. 41

2.3. Лабораторно-биохимические методы исследования......... 42

2.4. Статистическая обработка результатов........................ 50

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ................................................. 52

3.1. Состояние углеводно-энергетического обменау пациенток второго периода зрелости и пожилого возраста с сахарным диабетом 2 типа в стадии субкомпенсации и декомпенсации углеводного обмена............................. 52

3.1.1. Содержание глюкозы.................................... 53

3.1.2. Содержание С-пептида.................................... 55

3.1.3. Активность гексокиназы................................ 58

3.1.4. Содержание 2,3-Дифосфоглицерата.................. 60

3.1.5. Активность фосфогексоизомеразы.................. 62

3.1.6. Содержание пировиноградной и молочной

кислот.......................................................... 64

3.5. Статистический анализ связей между изучаемыми параметрамиу пациенток второго периода зрелости и пожилого возраста с сахарным диабетом 2 типа в стадии

субкомпенсации и декомпенсации углеводного обмена... 112

ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ....................................123

ВЫВОДЫ............................................................................................................................................146

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.... 148

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..........................................................................................................149

3.1.7. Коэффициент лактат/пиру ват........................... 67

3.1.8. Активность гликогенфосфорилазы................... 69

3.1.9. Активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы...... 71

3.2. Состояние газотранспортной системы крови у пациенток второго периода зрелости и пожилого возраста с сахарным диабетом 2 типа в стадии субкомпенсации и

декомпенсации углеводного обмена............................ 77

3.2.1 Уровень гемоглобина..................................... 77

3.2.2. Содержание эритроцитов................................ 79

3.2.3. Уровень гликозилированного гемоглобина......... 80

3.3. Антиоксидантная ферментативная система крови у пациенток второго периода зрелости и пожилого возраста с сахарным диабетом 2 типа в стадии субкомпенсации и декомпенсации углеводного обмена............................. 85

3.3.1. Активность Си,Zn-cyпepoкcиддиcмyтaзы........... 85

3.3.2. Активность каталазы..................................... 88

3.3.3. Состояние глутатионзависимого ферментного комплекса................................................... 91

3.4. Оценка стабильности мембран эритроцитов, уровня вторичных продуктов ПОЛ у пациенток второго периода зрелости и пожилого возраста с сахарным диабетом 2 типа в стадии субкомпенсации и декомпенсации

углеводного обмена..............................................................................................103

3.4.1. Содержаниевнеэритроцитарного гемоглобина... 103

3.4.2. Содержание малонового диальдегида....................................105

3.4.3. Оценка степени деструкции компонентов мембран эритроцитов (ФРПМ)..........................................................................108

ВВЕДЕНИЕ

Актуальностьтемы исследования

Проблема сахарного диабета 2 типа (СД 2 типа) привлекает к себе врачей разных специальностей, так как распространённость его во всём мире растёт и приобретает характер пандемии, которая охватила практически все государства, в том числе и Россию (Дедов И.И. и др., 2011; Diabetes atlas, 2009). По данным Международной ассоциациидиабета(ЮР), в2011 г. численность больных СД уже достигла 366 млн., а по прогнозам экспертов ВОЗ, к2030г. число больных СД 2 типа составит 552млн. человек (Сунцов Ю.И., 2012).

Сахарный диабет 2 типа в пожилом возрасте - проблема современной медицины, так как ставит перед врачами задачу коррекции не только углеводного обмена, но и всех систем организма (Nathan D.M. etal., 2009). Старение населения - характерное демографическое явление современной эпохи. По мере старения увеличивается патологическая поражённость организма, число заболеваний растет, определенная часть их переходит в хронические формы(Шабалин В.Н. Васильчиков В.М.., 2005).

В патогенезе СД 2 типа участвуют несколько компонентов: генетические, внешнесредовые, и конечно, возраст. Основным патогенетическим механизмом развития СД 2 типа является возрастное снижение толерантности к глюкозе, причём наибольшие изменения претерпевает постпрандиальная гликемия, в то время как гликемия натощак изменяется незначительно. Вопрос о том, что может лежать в основе этих нарушений толерантности остаётся открытым.

С возрастом изменяются основные механизмы, которые отвечают за обмен глюкозы. Это и инсулинорезистентность тканей, снижение секреции инсулина, снижение чувствительности поджелудочной железы к инсулиностимулирующему действию инкретинов (Дедов И.И. и др., 2011, AnnetteM., 2003).

Огромное количество публикаций посвящено диагностике, лечению и профилактике СД 2 типа, но, на сегодняшний день, он всё ещё остаётся неизлечимым заболеванием (АВА.81апёа118оШесПса1СагетВ1еЬе1ез, 2010; БалаболкинМ.И., КлебановаЕ.М., 2006).

Так как заболевание может протекать без классических симптомов декомпенсации углеводного обмена, то трудности возникают, начиная с прогностики и диагностики, т.е. выбор информативных маркеров степени компенсации углеводного обмена является актуальным на сегодняшний день. Отчасти это можно объяснить всё ещё не ясными особенностями течения СД 2 типа в пожилом возрасте: клиническими, лабораторными, психосоциальными, которые формируют патогенез заболевания (И.И. Дедов, М.В. Шестакова, 2009).

Несмотря на очевидные успехи последних десятилетий в области изучения патогенеза СД 2 типа, механизмов, вызывающих инсулинорезистентность, накопление обширного клинико-биохимического материала о ведущей роли свободнорадикальных процессов в патогенезе СД 2 типа, комплексных данных о состоянии углеводно-энергетического обмена, газотранспортной, про- и антиоксидантной систем в зависимости от возрастных особенностей компенсации углеводного обмена в доступной литературе нет. Таким образом, существует очевидная незавершённость исследований молекулярных основ СД 2 типа в возрастном аспекте.

В этой связи актуальным и перспективным направлением в науке является анализ особенностей метаболических изменений в крови пациенток с СД 2 типа разных возрастных групп с определением превалирующей роли возраста и/или степени компенсации углеводного обмена в патогенезе СД 2 типа.

Этой важной проблеме посвящено данное диссертационное исследование.

Цель работы

В зависимости от возраста пациенток и стадии компенсации углеводного обмена определить характер метаболических изменений в эритроцитах и плазме крови, оценить их информативность и разработать способ лабораторной диагностики уровня компенсации углеводного обмена при сахарном диабете 2 типа.

Задачи исследования

Научная новизна результатов

Впервые показано, что развитие гипоксии на фоне СД 2 типа сопровождается активацией модуляционных и количественных показателей адаптации и зависят от возраста пациенток, а уровни общего гемоглобина (НЬА) и гликозилированного гемоглобина (НЬА]С) зависят от стадии углеводного обмена.

процессов, снижающих устойчивость эритроцитов к внутренним повреждающим факторам.

Теоретическая и практическая значимость работы

В теоретическом плане полученные результаты, основывающиеся на характере изменений параметров углеводно-энергетического обмена, газотранспортной и антиоксидантной систем крови и структурного состояния мембран эритроцитов, вносят вклад в понимание роли метаболических изменений в эритроцитах, приводящих к изменению их биологических свойств, степень выраженности которых отражает приспособительные возможности организма в условиях гипергликемии в разных возрастных группах при СД 2 типа.

Научный интерес представляют данные, свидетельствующие об особенностях молекулярных перестроек у пациенток более молодого возраста, направленных на активацию ПФП или включение альтернативных путей поддержания пула углеводов, например, за счёт усиления гликогенолиза, а также усиление образования фруктозо-6-фосфата в фосфогексоизомеразной реакции (ФГИ-реакции), возникающее в ответ на снижение активности гексокиназы, для поддержания гликолиза и предотвращения осмотического лизиса. Результаты работы вносят вклад в понимание патогенетической роли метаболических сдвигов в эритроцитах в условиях формирования тканевой гипоксии на фоне гипергликемии, зависящих от степени тяжести патологического процесса и возраста пациенток. Выявленное нарастание гипоксии с возрастом и снижение

компенсаторных возможностей организма указывают на необходимость применения антигипоксантов и антиоксидантов в комплексной терапии СД 2 типа.

На основании изменений активности ферментов Си,2п-супероксиддисмутазы (Си,2п-СОД), глутатионпероксидазы (ГПО), фосфогексокиназы (ФГИ), глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (гл-6-ФДГ) на разных стадиях развития СД 2 типа разработан способ лабораторной диагностики уровня компенсации углеводного обмена при сахарном диабете 2 типа (заявка на изобретение № 2012153040/15(084445), приоритет от 07.12.2012). Материалы исследования используются в учебном процессе на кафедре общей и клинической биохимии №1 ГБОУ ВПО РостГМУ Минздрава России.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Изменения активности ключевых ферментов углеводного обмена в эритроцитах имеют возрастные отличия и отражают степень тяжести заболевания. У пациенток более молодого возраста в стадии субкомпенсации углеводного обмена в эритроцитах выявлена активация начальных этапов пентозо-фосфатного пути. У пожилых пациентокпри стадии декомпенсации происходит тотальное снижение скорости включения глюкозы в окислительные процессы на фоне выраженной активации гликогенолиза и гипергликемии.

3. С увеличением возраста пациенток регистрируется усиление ферментативной антиокислительной защиты эритроцитов, что подтверждается корреляционными связями между ростом активности ферментов первой и второй линии защиты у пациенток пожилого возраста. В стадии декомпенсации СД 2

типа в разных возрастных группах регистрируется усиление процессов деструкции мембран эритроцитов.

4. Рассчитанные нами коэффициенты эффективности ферментной антиоксидантной защиты эритроцитов (К, = Си,гп-СОД/ГПО) и интенсивности гликолиза (К2=ФГИ/гл-6-ФДГ) отображают уровень компенсации углеводного обмена при сахарном диабете 2 типа.

Апробация работы

Основные результаты исследования доложены на VI, VII, IX межвузовских конференциях с международным участием «Обмен веществ при адаптации и повреждении» (Ростов-на-Дону, 2007, 2008, 2010), международной научной конференции «Социально-политические проблемы в условиях глобализации» кафедры политической социологии ЮФУ (Ростов-на-Дону, 2009), V Международной телеконференции «Фундаментальные науки и практика» (Томск, 2011), VII научно-практической конференции молодых учёных с международным участием (Ростов-на-Дону, 2012), на I Международной открытой научно-практической конференции «Предупреждение преждевременного старения женщины как инновационная система здоровьесбережения в условиях информационного общества» (Киев, 2013), X Международной заочной научно-практической конференции «Научная дискуссия: инновации в современном мире» (Москва, 2013). Автор лично принимала участие в сборе материала, лабораторном исследовании, статистическом анализе, в обработке материала и написании глав диссертации.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 17 работ, из них 7 - в журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ. Подана заявка на изобретение «Способ лабораторной диагностики уровня компенсации углеводного обмена при СД 2 типа» (заявка № 2012153040/15(084445), приоритет от 07.12.2012). Общий объем публикаций составил 2,36 п.л., личный вклад - 88 %.

Структура и объём работы

Диссертация изложена на 170 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов исследования, обсуждения, выводов, списка литературы, включающего 224 источников, из них 147 - отечественных и 77 зарубежных. Диссертационная работа иллюстрирована 17 рисунками и содержит 19 таблиц.

Глава 1. ЭТИОПАТОГЕНЕЗ И ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ САХАРНОГО ДИАБЕТА 2 ТИПА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Эпидемиология сахарного диабета 2 типа

Сахарный диабет (СД) явл�

Информация о работе

Ишонина, Оксана Георгиевна
кандидата биологических наук
Ростов-на-Дону, 2014
ВАК 03.01.04

Диссертация

Особенности метаболических изменений в крови пациенток с сахарным диабетом 2 типа в зависимости от возраста и степени компенсации углеводного обмена - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы