Климчук Н.Г., Мыкуляк Т.Н.

*120072*

Биологические науки/ 9. Биохимия и биофизика

Климчук Н.Г., Мыкуляк Т.Н.,

Национальный университет пищевых технологий, Украина

Влияние соединений с антиоксидантными свойствами на жизнеспособность бета-клеток поджелудочной железы при экспериментальном сахарном диабете

Согласно данным ВОЗ сахарный диабет занимает третье место в мире по распространению после сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний.

Сочетание екологических факторов и наследственности способствует развитию аутоиммунных процессов, которые вызывают разрушение β-клеток поджелудочной железы, которые продуцируют инсулин.

Имеющееся к настоящему времени данные позволяют считать, что как в реакциях окислительного стресса, так и в механизмах антиоксидантной защиты принимает участие оксид азота (NO), который является чрезвычайно активным нестабильным радикалом с одним неспаренным электроном. Было установлено, что на фоне сахарного диабета происходит экспрессия индуцибельной NO-синтазы в β-клетках островков Лангерганса, и непосредственно в β-клетках образуется большое количество цитотоксического NO, вызывающего их деструкцию и угнетающего секрецию инсулина. Установлено также, что NO способен усиливать негативные эффекты супероксидного радикала и других активных форм кислорода [1].

В комплексной терапии окислительного стресса используются препараты, обладающие свойствами антиоксидантов. Биоантиоксиданты как природные регуляторы имеют существенные преимущества перед другими соединениями: метаболический характер; отсутствие побочных эффектов даже при длительном применении; отсутствует влияние на повреждение сосудистых стенок; наличие и доступность готовых лекарственных форм как отдельных биоантиоксидантов, так и их комплексов.

Известно, что никотинамид (NАm) – одна из форм витамина В₃, является природным соединением с широким спектром биологического действия [4]. Демонстрируя тесное взаимодействие коферментных и некоферментных функций в реализации механизмов своего биологического действия, NАm способен тормозить окислительный стресс, блокировать воспалительные процессы в тканях, деградацию ДНК, а также имеет цитопротектурную роль при различных заболеваниях, в том числе и при сахарном диабете [3].

Среди природных антиоксидантов внимания заслуживает также L-карнитин и его производные. Его эффективность как антиоксиданта связями с предупреждением перекисного окисления липидов и восстановлением пониженного уровня глутатиона [2].

Для исследований использовали крыс-самцов линии Вистар массой 140-170 г с соблюдением национальных «Общих этических принципов экспериментов на животных» (Украина, 2001). Исследования были проведены на модели индуцированного стрептозотоцином (60 мг/кг, внутрибрюшинно) диабета. В экспериментах использовали животных через 6 недель после индукции диабета с уровнем глюкозы 14,5-16,5 ммоль/л, одной группе в течение двух недель вводили NАm (100 мг/кг), а второй – ацетил-L-карнитин (АLС) (100 мг/кг).

Для получения поджелудочной железы, ее быстро исключали из только что декапитированных животных, и, с использованием коллагеназы, выделяли бета-клетки островков Лангерганса.

Статистическую обработку полученных данных осуществляли с помощью компьютерной программы Microsoft Exel 2007 в состав которой входит определение стандартного t-критерия Стьюдента для не коррелирующих выборок.

При оценке действия никотинамида в выбранных концентрациях на жизнеспособность бета-клеток при воздействии на них цитотоксических факторов можно сделать выводы о том, что жизнеспособность β-клеток поджелудочной железы крыс при оптимальной концентрации глюкозы без действующих факторов составила 85% (рис. 1). При воздействии на них NАm in vitro (концентрация никотинамида составляла 1,0 ммоль) количество живых клеток уменьшалось по сравнению с оптимальной концентрацией глюкозы без никотинамида, но увеличивалось по сравнению с действием стрептозотоцина.

При добавление NАm in vitro в концентрации 5,0 ммоль, мы наблюдали наличие положительного влияния никотинамида на выживание бета-клеток поджелудочной железы, и увеличение их количества до 92%, а при внесение NАm в концентрации 10 ммоль, количество живых клеток составило 88%. При добавление NАm в концентрации 20 ммоль, количество живых клеток составляло 60%, а при концентрации никотинамида 35 ммоль наблюдалось резкое снижение количества жизнеспособных клеток поджелудочной железы до 45%.

Влияние ацетил-L-карнитина на β-клетки, подвергшиеся действию стрептозотоцина, также является дозозависимым (рис. 3). При добавления ацетил-L-карнитина в концентрации 1,0 mМ не наблюдается тенденция к выживанию бета-клеток, количество возросло лишь на 12%, что говорит о незначительно положительный эффект при низких концентраций. Однако при увеличении концентрации до 5,0 mМ жизнеспособность бета-клеток выросла на 33% по сравнении с пробой с апоптогенным агентом.

Рис.3. Жизнеспособность бета-клеток поджелудочной железы крыс при оптимальной концентрации глюкозы при воздействии на них АLС in vitro

Таким образом в результате исследования было установлено положительное влияние ALC и NАm на бета-клетки поджелудочной железы крыс в условиях действия антибиотика стептозотоцина, который действует токсично и способен к специфическому разрушение бета-клеток (что нашло применение для моделирования сахарного диабета).

Литература:

1. Гузенко В.Е., Макарова Л.М., Погорелый В.Е. Окислительный стресс при сахарном диабете и его фармакологическая коррекция // Российский педиатрический журнал. – 2010. – № 5. – С. 42-49.

2. Копелевич В.М. Витаминоподобные соединения L-карнитин и ацети-L-карнитин: от биохимических исследований к медицинскому применению // Український біохімічний журнал. – 2005. – 77, №4. – С. 25-45.

3. Kuchmerovska T., Shymanskyy I., Donchenko G. et al. Poly-ADP-ribosylation enhancement in brain cells nuclei is associated with diabetic neuropathy // J. Diabetes and Its Complicat. — 2004. — 18, № 4 — P. 198–204.

4. Maiese К., Morhan S. D., Chong Z. Z. Oxidative stress biology and cell injury during type 1 and type 2 diabetes mellitus // Curr. Neurovasc. Res. — 2007. — № 4. — P. 63–71.