Глутатион и ферменты его метаболизма у больных сахарным диабетом 2 типа

Выявлены единые факторы, влияющие на развитие остеопороза, артериальной гипертонии и функциональных нарушений почек (рис.5). Наиболее значимыми из них явились продолжительность и высокая активность ревматоидного артрита, менопауза более 10 лет, прием глюкокортикоидов в кумулятивной дозе более 5 г., ате-рогенные дислипидемии и низкая двигательная активность, как фактор риска остеопороза и артериальной гипертензии.

Проведена оценка корреляционной зависимости сердечно — сосудистого риска с продолжительностью ревматоидного артрита и состоянием минеральной плотности костной ткани. Получена прямая пропорциональная зависимость степени суммарного риска сердечно-сосудистых осложнений с продолжительностью ревматоидного артрита (г=0,58; p<0,01) и обратная зависимость с дефицитом МПКТ (г= —0,43; p<0,05).

Таким образом, больные с ревматоидным артритом являются группой риска развития остеопороза и сердечно-сосудистых осложнений. Более 40% женщин имеют высокий и умеренный риск 10 летней смерти от кардиоваскулярных осложнений и показатели МПКТ, соответствующие значениям остеопороза. Выявлены общие факторы риска, влияющие на развитие остеопоро-за, артериальной гипертензии и почечной дисфункции. Установлена прямая корреляционная зависимость меж-

Рис. 5. Единые факторы риска развития остеопороза, АГ и почечной дисфункции при РА.

ду степенью суммарного риска середечно-сосудистой смертности и продолжительностью ревматоидного артрита, а также обратная — со степенью выраженности остеопенического синдрома.

ЛИТЕРАТУРА

1. Беневоленская Л.И. Руководство по остеопорозу. — М.: БИНОМ — Лаборатория знаний. — 2003. — С. 524.

2. Насонов Е.Л. Атеротромбоз при ревматических заболеваниях: анализ патогенеза // Тер.архив. — 1998. — № 9. — С. 92-95.

3. Browner W., Pressman A., Nevitt M., et al. Association between low bone density and stroke in erderly women. tte study of osteoporotic fractures // Stroke. — 1993. — 24. — P. 940-946.

4. Browner W., Seeley D., Vogt T., et al. Non- trauma mortality in erderly women with low bone mineral density // Lancet. — 1991. — Vol. 338. — P.355-358.

5. del Rincon I., Williams K., Stern M., et al. High incidence of cardiovascular events in a rheumatoid arthritis cohort not explained by traditional cardiac risk factors // Arthritis Rheum. — 2001. — Vol. 44. — P. 2737-2745.

6. Johnson A., Nguyen T., Day R. Do non-steroidal antiinflammatory drugs affect blood pressure? A meta-analysis // Ann. Intern. Med. — 1994. — Vol.121. — P.289-300.

7. Kitas G., Bancs M., Bacon P. Cardiac involvement in rheumatoid disease // Clin.- 2001. — Vol.1(1). — P.18-21.

8. Myllykangas-Luosujarvi R., Aho K., Isomaki H. Mortality in rheumatoid arthriti // Arthr. Rheum. — 1995. — Vol.25(3). — E193-202.

9. Naito S., Ito M., Sekine I., et al. Femoral head necrosis and osteopenia in stroke — prone sponta- neously hypertensive rats (SHRSPs) // Bone. — 1993. — Vol.14. — E745-753.

10. Ragnhild E., Orstavik M., et al. Vertebral Deformities in Rheumatoid Arthritis // Arch. Jntern.Med. — 2004. — Vol.164. — E420-425.

11. Saverino A., del Sette M., Conti M., et al. Hyperechoic plaque: an ultrasound marker for osteoporosis in acute stroke patients with carotid disease// Eur.Neurol. — 2006. — Vol.55. — E31-36.

12. Sattar N., McCarey D., Capell H., Mclnnes I. Explaining how high-grade systemic inflammation accelerates vascular risk in rheumatoid arthritis// Circulation. — 2003. — Vol. 108. — P. 2957-2963.

13. Tanco L., Christiansen C., CoxD., et al. Relationship between osteoporosis and cardiovascular disease in postmenopausal women // J. Bone Miner. Res. — 2005. — Vol.20(11). — P.1912-1920.

Адрес для переписки: 664079, Иркутск, м/р Юбилейный, 100,

Храмцова Наталья Анатольевна — доцент, к.м.н., Земляничкина Наталья Владимировна

© КОЛЕСНИЧЕНКО Л.С., БАРДЫМОВА Т.П., СЕРГЕЕВА Е.С., СЕРГЕЕВА М.П. — 2009

ГЛУТАТИОН И ФЕРМЕНТЫ ЕГО МЕТАБОЛИЗМА У БОЛЬНЫХ САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ 2 ТИПА

Л.С. Колесниченко, Т.П. Бардымова, Е.С. Сергеева, М.П. Сергеева (Иркутский государственный институт усовершенствования врачей, ректор — д.м.н., проф. В.В. Шпрах, кафедра эндокринологии, зав. — д.м.н., проф. Т.П. Бардымова; Иркутский государственный медицинский университет, ректор — д.м.н., проф. И.В. Малов, кафедра общей биоорганической и бионеорганической химии,

зав. — д.м.н., проф. Л.С. Колесниченко)

Резюме: Показано, что у больных сахарным диабетом 2 типа наблюдаются изменения степени активации окислительного стресса в зависимости от длительности заболевания. При впервые выявленном сахарном диабете в эритроцитах было зарегистрировано снижение содержания восстановленного глутатиона на фоне повышения глу-татионредуктазной активности, а при сахарном диабете 2 типа с более длительным стажем заболевания данные сдвиги усиливались снижением активности глутатионтрансферазы и усилением активности глутатионпероксида-зы в плазме.

Ключевые слова: сахарный диабет 2 типа, восстановленный глутатион, глутатионзависимые ферменты.

GLUTATHIONE AND GLUTATHIONE ENZYMES IN PATIENTS WITH DIABETES MELLITUS OF TYPE 2

L.S. Kolesnichenko, T.P. Bardymova, E.S. Sergeeva, М.Р. Sergeeva

Summary. It was established, that the patients with diabetes mellitus of type 2 have shown changes in activation rate of the oxidative stress depending on a duration of disease. The patients with newly diagnosed diabetes 2 have decreased value of the reduced glutathione on the background of enhanced activity of glutathione reductase in the red blood cells. The underinvestigation patients, in addition, have subsequent diminution of activity of glutathione transferase and enhancement of activity of glutathione peroxidase in plasma.

Key words: patients with diabetes mellitus of type 2, redused glutathione, glutathione enzymes.

На современном этапе сахарный диабет (СД) продолжает занимать лидирующее положение среди актуальных проблем здравоохранения [2, 6]. СД 2 типа признан неинфекционной эпидемией современности. По данным экспертов ВОЗ, в 2007 году в мире насчитывалось около 246 млн больных СД, эксперты прогнозируют, что к 2025 году их будет около 380 млн, из которых более 90% составят больные СД 2 типа [13].

В настоящее время наиболее признанной гипотезой формирования нарушения толерантности к глюкозе и в конечном итоге СД 2 типа, в результате инсу-линорезистентности и дисфункции ^-клеток, является механизм окислительного стресса, как основного процесса формирования свободных радикалов [11, 14]. Гиперкалорийное питание и гиподинамия приводит к накоплению глюкозы и жирных кислот в мышечной и жировой ткани, клетках поджелудочной железы. Это запускает процесс избыточной генерации активных форм кислорода, особенно супероксидного аниона, через митохондриальную цепь переноса электронов [8, 12]. Причины усиления свободнорадикального окисления при СД 2 типа многочисленны, важнейшими из них являются гипергликемия, гликирование белков и активация сорбитолового пути [9, 10]. Островки Лангерганса характеризуются низким содержанием антиоксидант-ных ферментов, поэтому легко подвергаются воздействию кислородных радикалов.

Одной из ведущих антиоксидантных ферментных систем в организме является система глутатиона, которая представлена восстановленным глутатионом (GSH) и ферментами его метаболизма: глутатионпероксидазой (ГПО), глутатионтрансферазой (ГТ) и глутатионредук-тазой (ГР) [4, 5, 7].

В связи с вышеизложенным, целью нашей работы явилось исследование состояния глутатионовой анти-оксидантной защиты у больных СД 2 типа в зависимости от длительности заболевания.

Материалы и методы

Было обследовано 49 больных СД 2 типа (мужчин — 20, женщин — 29). Было выделено 2 подгруппы в зависимости от длительности заболевания. В первую подгруппу вошло 19 человек (мужчин — 9, женщин — 10, средний возраст — 56,6±1,39 лет) с впервые выявленным СД 2 типа (длительность заболевания до 1 года). Вторую группу составили 30 человек (мужчин — 11, женщин — 19, средний возраст 55,8±0,89 лет), с длительность заболевания более 1 года (средняя длительность заболевания 7,00±0,93 лет).

Контрольная группа была сформирована из 29 лиц сопоставимого возраста и пола (мужчин — 12, женщин — 17), средний возраст — 53,1±1,65 лет без признаков обострений хронических заболеваний.

Диагноз СД устанавливался и подтверждался на основании комплексного клинического обследования больных согласно диагностическим критериям СД и других нарушений углеводного обмена (ВОЗ, 1999) [1].

Исследование глутатионовой антиоксидантной системы осуществляли путем определения содержания GSH и активности глутатионзависимых ферментов: ГПО, ГР, ГТ в плазме и эритроцитах крови утром натощак. В работе использовали стандартные спектрофотометрические методы [3]. Концентрацию GSH определяли по методу M.E. Anderson (1989) с реактивом Элмана. Активность ферментов исследовали спектрофотометрическими методами: активность ГПО определяли по ме-

тоду F.N. Stults и соавт. (1977); активность ГР вычисляли по методу E. Racker (1955); активность ГТ высчитывали по методу N.H. Habig и соавт. (1974). Активность ферментов пересчитывали на концентрацию белка в пробе, концентрацию белка оценивали по методу O.H. Lowry и соавт.. (1951) в модификации S.T. Ohnishi и G.R. Barr (1978). Концентрацию GSH выражали в мкмоль/л в плазме и в ммоль/л в эритроцитах, активность ферментов — в нмоль/мин на 1 мг белка.

Сравнение результатов проводили по формулам математической статистики. В описании представлены средние значения результатов исследования в группах (M) и значения стандартной ошибки (m). Обработка материала производилась с помощью статистического пакета Microsoft Exсel на персональном компьютере. Для установления значимого различия использовался непараметрический критерий Крамера-Уэлча, различия считали статистически значимыми при р<0,05.

Результаты и обсуждение

При исследовании состояния системы глутатио-на было установлено, что у больных СД 2 типа с длительным стажем заболевания концентрация GSH была снижена в эритроцитах и отличалась от аналогичного показателя контрольной группы на 39% (р<0,01), статистически значимых изменений GSH в плазме зарегистрировано не было (р>0,05).

Известно, что GSH представляет одну их самых мощных антиоксидантных систем клетки, взаимодействующих со свободными радикалами, ингибирует липопероксидацию, защищает от вызванного ПОЛ снижения уровня арахидоновой кислоты. Снижение содержания GSH в эритроцитах у больных СД 2 типа быть обусловлено высокой скоростью потребления GSH за счет пентозофосфатного пути, который стимулируется инсулином, что может свидетельствовать о напряжении протективных функций клеток против АФК и соответственно окислительного стресса. Следовательно, снижение GSH у больных СД 2 типа снижает устойчивость к развитию ОС и может способствовать развитию и прогрессированию заболеваний и его осложнений. Не исключается возможность и быстрого снижения секреторной активности в-клеток у таких больных с быстрым развитием инсулиновой недостаточности.

Одновременно наблюдались изменения в активности глутатионзависимых ферментов, которые выразились в уменьшении активности ГТ в плазме на 44% (р<0,01), увеличении активности ГР в эритроцитах на 93% (р<0,01) и ГПО в плазме на 29% (р<0,05) по сравнению с аналогичными показателями контрольной группы (табл. 1).

Известно, что ГТ, в отличие от ГПО, чувствительна к действию продуктов фосфолипазного гидролиза — свободным жирным кислотам (СЖК), которые ее ингибируют [5]. Таким образом, можно предположить, что снижение глутатионтрансферазной активности может происходить за счет инициации действия СЖК при СД 2 типа вследствие активации фосфолипазы А2. Так как ГПО и ГТ функционируют комплексно против отрицательного воздействия активных форм кислорода, то полученные изменения могут свидетельствовать о приоритетной роли ГПО в качестве основного антиоксидантного фермента при СД 2 типа. Активности ферментов ГТ и ГПО в эритроцитах отличались стабильностью, статистически значимых различий с аналогич-

Таблица 1

Сравнительная характеристика показателей системы глутатиона у больных СД 2 типа

Показатель Субстрат Контрольная группа Больные СД 2 типа, впервые выявленный Больные СД 2 типа

GSH плазма 15,7±1,47 14,6±2,52 12,7±1,88

эритроциты 1,78±0,15 0,86±0,09* а 1,09±0,07* а

ГТ плазма 2,10±0,30 1,75±0,24а 1,17±0,17*а

эритроциты 3,36±0,37 4,36±0,90 4,54±0,70

ГР плазма 0,41±0,02 0,37±0,05 0,43±0,05

эритроциты 3,34±0,34 5,82±0,89* 6,45±0,82*

ГПО плазма 2,48±0,20 2,86±0,43 3,20±0,22**

эритроциты 25,4±2,22 23,7±2,04 26,9±1,58

Примечание: концентрация GSH выражена в плазме — мкмоль/л, в эритроцитах — ммоль/л; активность ферментов — в нмоль/мин на 1 мг белка; статистически значимые различия с контрольной группой: * — р<0,01, ** — р<0,05; значимость различий между группами: а — р<0,05

ными показателями контрольной группы выявлено не было (р>0,05).

При проведении аналогичного сравнительного анализа у больных с впервые выявленным СД 2 типа были зарегистрированы изменения состояния системы глу-татиона меньшего спектра. Так, у больных с впервые выявленным СД 2 типа было установлено снижение содержания GSH в эритроцитах на 52% (р<0,01) по сравнению с данными контрольной группы.

Изменения изучаемого показателя только в эритроцитах крови (но не в плазме) указывают на то, что глутатион, как ключевой внутриклеточный антиоксидант, в дебюте сахарного диабета реализует свои основные функции именно в клетках. Как известно, все свои функции глутатион реализует только в восстановленной форме. Особо значимую роль он играет в защите эритроцитов, а также клеток с высоким уровнем окислительного фосфорилирования. Так как природные антиоксиданты являются первой линией защиты организма от окислительного повреждения, вызванного свободными кислородными радикалами, то дефицит этого SH-содержащего трипептида в эритроцитах может свидетельствовать о напряжении антиоксидантной защиты (АОЗ), активации редокс-системы глутатиона и выступать в качестве наиболее раннего показателя усиления окислительных процессов в клетках и ослабления антиоксидантной защиты.

Из ферментативной активности изменения коснулись только ГР — её активность в ферментах повысилась на 74% (р<0,01) относительно группы контроля (табл. 1 ).

Как известно, ГР, обладая высокой специфичностью к глутатиону, восстанавливает дисульфидную связь окисленного глутатиона (GSSG) до его активной восстановленной формы (GSH). Возможно активация ГР способствует накоплению активной формы внутриклеточного глутатиона и повышает протекцию и устойчивость клеток к неблагоприятным воздействиям свободных кислородных радикалов в условиях гипергликемии. Активности других изучаемых ферментов (ГТ и ГПО) как в плазме, так и в эритроцитах у больных с впервые выявленным СД 2 типа были стабильны и не отличались от аналогичных показателей контрольной группы.

Проведенный сравнительный анализ между группами больных СД 2 типа в зависимости от длительности заболевания показал, что метаболические изменения зависят от стажа заболевания.

Установлено, что у больных СД 2 типа с длительностью заболевания более 1 года наблюдалось повышение содержания GSH в эритроцитах крови относительно пациентов с впервые выявленным диабетом на 27% (р<0,05). Концентрация GSH в плазме у больных с СД 2 типа по сравнению с группой с впервые выявленным СД 2 типа изменена не была (р>0,05). При проведении сравнительного анализа показателей активности глута-тионзависимых ферментов у больных СД 2 типа с разной длительностью диабета установлено, что у больных СД 2 типа с длительностью диабета более 1 года активность ГТ в плазме снижена на 33% (р<0,05) по отношению к активности ГТ в плазме у больных с впервые выявленным СД 2 типа.

Таким образом, было установлено, что при СД 2 типа функционирование антиоксидантной защиты зависит от длительности заболевания. Для всех больных СД 2 типа независимо от длительности заболевания выявлено снижение GSH в эритроцитах на фоне повышения активности ГР. Только у больных СД 2 типа с длительным стажем заболевания отмечается снижение активности ГТ и повышение активности ГПО в плазме.

ЛИТЕРАТУРА

1. Алгоритмы специализированной медицинской помощи больным сахарным диабетом / Под ред. И.И. Дедова, М.В. Шестаковой. — 2-е изд. — М., 2006. — С. 8-9.

2. Дедов И.И., Кураева Т.Л., Петеркова В.А. Сахарный диабет у детей и подростков: рук. для врачей. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. — 160 с.

3. Колесниченко Л.С., Кулинский В.И., Сотникова Г.В. и др. Влияние направленного изменения концентрации глутатио-на на температуру тела и толерантность к ишемии головного мозга // Биохимия. — 2003. — Т. 68, №5. — С. 656-663.

4. Кулинский В.И., Колесниченко Л.С. Биологическая роль глутатиона // Успехи современной биологии. — 1990. — Т.110, № 1(4). — С. 20-33.

5. Ланкин В.З., Тихазе А.К., Беленков Ю.Н. Свободнорадикальные процессы в норме и при патологических состояниях: пособие для врачей. — М.: РКНПК МЗ РФ, 2001. — 77 с.

6. Bloomgarden Z.T. Type 2 diabetes in the young: the evolving epidemic // Diabetes Care. — 2004. — Vol.27, N 4. — Р. 998-1010.

7. Brownlee M. Biochemistry and molecular cell biology of diabetic complications // Nature. — 2001. — Vol.414. — Р. 813-820.

8. Ceriello A., Motz Е. Is oxidative stress the pathogenic mechanism underlying insulin resistance, diabetes, and

cardiovascular disease? The common soil hypothesis revisited // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. — 2004. — Vol.24, N 5. — E 816823.

9. Dave G., Kalia K. Hyperglycemia induced oxidative stress in type-1 and type-2 diabetic patients with and without nephropathy // Cell. Mol. Biol. (Noisy-le-grand) — 2007. — Vol.53, N 5. — E 68-78.

10. Esposito K., Giugliano D. Hyperglycemia and vascular damage role of oxidative stress // Recenti Prog. Med. — 2002. — Vol.93, N 3. — E 172-174.

11. MadduxB.A., See W., Lawrence J.C., et al. Protection against oxidative stress-induced insulin resistance in rat L6 muscle cells by mircomolar concentrations of alpha-lipoic acid // Diabetes. — 2001. — Vol.50, N 2. — P. 404-410.

12. Vantyghem M.C., Balduyck M., Zerimech F, et al. Oxidative markers in diabetic ketoacidosis // J. Endocrinol. Invest. — 2000. — Vol.23, N 11. — P. 732-736.

13. Wild S., Roglic G., Green A., et al. Global prevalence of diabetes: estimates for the year 2000 and projections for 2030 // Diabetes Care. — 2004. — Vol.27, N 5. — P. 1047-1053.

14. WrightE.Jr., Scism-Bacon E.Jr., Glass L.C. Oxidative stress in type 2 diabetes: the role of fasting and postprandial glycaemia // Int. J. Clin. Pract. — 2006. — Vol.60, N 3. — P. 308-314.

Адрес для переписки: Сергеева Елена Сергеевна — аспирант кафедры эндокринологии, тел. 89500767611, e-mail: ElenaSS11@ya.ru