Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.



Всесвітній день боротьби із запальними захворюваннями кишечника
день перший
день другий

Коморбідний ендокринологічний пацієнт

Всесвітній день боротьби із запальними захворюваннями кишечника
день перший
день другий

Коморбідний ендокринологічний пацієнт

Міжнародний ендокринологічний журнал 5(23) 2009

Повернутися до номеру

Вплив мелатоніну на стан вуглеводного обміну в печінці алоксандіабетичних щурів за умов гіперфункції епіфізу

Автори: Кушнір О.Ю., Мещишен I.Ф., Яремiй I.М., Буковинський державний медичний університет, м. Чернiвцi

Рубрики: Ендокринологія

Версія для друку


Резюме

У статті показано, що в печінці алоксандіабетичних щурів із явною та прихованою формами цукрового діабету відбувалися зміни вмісту глікогену, активності піруваткінази, глюкозо-6-фосфатдегідрогенази, лактатдегідрогенази та глюкозо-6-фосфатази, а також рівня базальної глікемії в крові порівняно з контролем. Різні умови освітлення протягом одного тижня призводили до пригнічення фосфоролізу глікогену і глюконеогенезу; активації гліколізу та окисної стадії пентозофосфатного шляху окислення глюкозо-6-фосфату за умов постійної темряви. Уведення алоксандіабетичним щурам мелатоніну в дозі 5 та 10 мг/кг упродовж тижня сприяло нормалізації показників обміну вуглеводімелатонін, алоксановий діабет, вуглеводний обмін, печінка.в у групі тварин із явним та прихованим діабетом.


Ключові слова

Мелатонін, алоксановий діабет, вуглеводний обмін, печінка.

Вступ

Мелатонiн (МТ) є одним із сильних ендогенних поглиначів вільних радикалів, він стимулює поглинання глюкози тканинами, збільшує концентрацію АТФ і креатинфосфату, стимулює депонування глікогену в тканинах [7, 11]. Світло є потужним фізіологічним фактором, що інгібує синтез і секрецію МТ. У людей також спостерігається відмінність між рівнями синтезу та секреції денного та нічного МТ. Установлено, що в робітників, які працюють у нічну зміну, під час сну реєструється знижений, а під час неспання — підвищений рівень МТ у слині. Серед таких робітників більше осіб із шлунково­кишковими та серцево­судинними захворюваннями, із порушеннями метаболізму й толерантності до вуглеводів,  можливо, частіші випадки розвитку цукрового діабету (ЦД) [1]. Загальноприйнятим є визначення, що характеризує ЦД як хронічне ендокринно­обмінне захворювання, зумовлене абсолютною (порушення утворення) та відносною (порушення дії) недостатністю інсуліну внаслідок дії різноманітних ендогенних (генетичних) та екзогенних факторів, що супроводжується порушенням усіх видів обміну речовин, у першу чергу вуглеводного, з найбільш характерним його проявом — гіперглікемією, ураженням різних органів і тканин, перш за все судин та нервів [5]. Тому доцільним є поглиблене вивчення вищезазначених функцій МТ при ЦД.

Мета і завдання: з’ясувати вплив мелатоніну на рівень базальної глікемії в крові, уміст глікогену й активності глюкозо­6­фосфатдегідрогенази (Г­6­ФДГ), піруваткінази (ПК), лактатдегідрогенази (ЛДГ) та глюкозо­6­фосфатази (Г­6­Фази) в печінці щурів при алоксановому ЦД за умов гіпофункції епіфізу.

Матеріал і методи

Експерименти проведені на статевозрілих самцях непородистих білих щурів масою 0,18–0,20 кг. Фотоперіодичні зміни моделювали протягом 1­го тижня: 1) природна зміна світлової та темної фаз доби з 19 по 25 березня 2009 року в середньому становила 12 : 12 год; 2) штучна зміна світлової та темної фаз (світло з 08.00 до 20.00 год, освітленість на рівні кліток 500 лк) становила 12 : 12 год; 3) постійна темрява протягом доби [3]. Алоксановий діабет викликали шляхом уведення щурам 5% розчину алоксану моногідрату внутрішньоочеревинно в дозі 170 мг/кг одноразово, після 24­годинного голодування [9]. Кров для дослідження відбирали з хвостової вени. Визначення рівня базальної глікемії (БГ) проводили за допомогою приладу One Touch Ultra Easy. На третю (критичну) добу спостерігалася загибель 50 % алоксандіабетичних щурів. Дослідні тварини були розподілені на шість груп залежно від умов освітлення: 1) інтактні щури (контрольна група); 2) щури з явним цукровим діабетом; 3) щури з явним цукровим діабетом, яким починаючи з 5­ї доби після введення алоксану впродовж тижня щоденно о 8 годині ранку внутрішньоочеревинно вводили препарат мелатонін в дозі 5 та 10 мг/кг [14]; 4) щури з явним цукровим діабетом, які починаючи з 5­ї доби після введення алоксану отримували ін’єкції інсуліну з розрахунку, що 1 ОД інсуліну утилізує 2 ммоль/л глюкози [5]; 5) щури з прихованим ЦД; 6) щури з прихованим ЦД, яким упродовж тижня вводили мелатонін у дозі 5 та 10 мг/кг. У роботі був використаний препарат мелатонін, що вводили алоксандіабетичним щурам упродовж семи діб щоденно внутрішньоочеревинно в дозі 5 та 10 мг/кг починаючи з 5­ї доби після введення алоксану. Тварин забивали шляхом декапітації під легким ефірним наркозом на 12­ту добу від початку експерименту відповідно до етичних принципів експериментів на тваринах, ухвалених I Національним конгресом з біоетики (Київ, 2000), що узгоджується з положеннями Європейської конвенції про захист хребетних тварин, які використовуються для експериментальних та інших наукових цілей. У супернатанті, отриманому після центрифугування 5% гомогенату печінки при 900 g, визначали вміст глікогену та активність ферментів за стандартними методиками [2]. Статистичну обробку результатів дослідження проводили за допомогою статистичного модуля комп’ютерної програми Microsoft Office Excel 2007.

Результати дослідження

Алоксан, як відомо [9, 10, 15], вибірково ушкоджує значну частину бета­клітин острівкової тканини підшлункової залози. Згідно з отриманими результатами (табл. 1), незалежно від умов освітлення у частини щурів уведення алоксану моногідрату викликало різке зростання рівня базальної глікемії (БГ) натще (на 125 % порівняно з показниками контрольної групи тварин); такі тварини сформували групу щурів із явним ЦД (БГ ≥ 8,0 ммоль/л) [10]. У решти алоксандіабетичних тварин рівень базальної глікемії вірогідно не відрізнявся від показників інтактних щурів (БГ ≤ 6,9 ммоль/л); таких тварин було об’єднано у групу алоксандіабетичних щурів із прихованим ЦД [10]. У контрольній групі тварин, які перебували в умовах постійної темряви, показники БГ були вірогідно нижчими на 42 % порівняно з показниками контролю в умовах рівнодення. Проте рівень БГ у групі тварин із прихованим ЦД, які перебували в умовах постійної темряви, не перевищував вихідні показники в даній групі тварин на 4­ту добу і не відрізнявся від показників здорових тварин, які перебували в умовах рівнодення. Семиденне введення мелатоніну в дозі 5 мг/кг упродовж тижня сприяло зупинці росту рівня БГ у групі тварин із явним ЦД, у той час як рівень БГ у групі тварин із прихованим ЦД знижувався на 26 % порівняно з показниками на 4­ту добу і не відрізнявся від показників контролю за умов повної темряви.

Семиденне введення мелатоніну в дозі 10 мг/кг упродовж тижня алоксандіабетичним щурам, які перебували в умовах рівнодення, із явним ЦД сприяло нормалізації рівня базальної глікемії, а у групі тварин із прихованим ЦД — зменшенню рівня БГ на 30 % порівняно з показниками інтактних тварин. У групі тварин із явним ЦД, які перебували в умовах повної темряви, спостерігалося зниження рівня БГ під впливом аналогічної дози екзогенного МТ на 54 % порівняно з вихідним рівнем БГ та на 32 % порівняно з даними тварин із явним ЦД (останній показник під впливом ендогенного мелатоніну вірогідно відрізнявся і був меншим на 32 % порівняно з показниками щурів із явним ЦД на 4­ту добу) цей показник не відрізнявся від показників інтактних тварин за умов рівнодення. У той час як рівень БГ у щурів із прихованим ЦД під впливом екзогенного мелатоніну в дозі 10 мг/кг знизився на 35 % і вірогідно не відрізнявся від показників інтактних тварин в умовах повної темряви [13].

У печінці алоксандіабетичних щурів (табл. 2), які перебували в умовах рівнодення, із явним цукровим діабетом порівняно з контролем активність ЛДГ та Г­6­Фази зростає відповідно на 61 та 186 %, тоді як уміст глікогену, активність ПК та Г­6­ФДГ знижувалися на 15, 35 та 42 % відповідно. Уміст глікогену та активність ПК у печінці алоксандіабетичних щурів із прихованим діабетом (табл. 3) вірогідно не відрізнялися від показників інтактних щурів, проте активність Г­6­ФДГ, ЛДГ та Г­6­Фази була відповідно на 77, 20 та 34 % вищою, ніж у тварин контрольної групи [4, 8].

 

У печінці контрольних тварин, які перебували в умовах постійної темряви, активність Г­6­ФДГ зросла на 38 %, тоді як активність ЛДГ та Г­6­Фази  знизилась у середньому на 17 % порівняно з показниками інтактних тварин в умовах рівнодення. У печінці алоксандіабетичних щурів, які перебували в умовах постійної темряви, із явним ЦД (табл. 2) активність ЛДГ та Г­6­Фази зросла відповідно на 78 та 100 %, тоді як уміст глікогену, активність ПК та Г­6­ФДГ знижувалися відповідно на 18, 48 та 32% порівняно з контролем. Уміст глікогену та активність ПК у печінці алоксандіабетичних щурів із прихованим діабетом (табл. 3) вірогідно не відрізнялися від показників контролю, проте активність ЛДГ та Г­6­Фази була відповідно на 36 та 39 % вищою, ніж у тварин контрольної групи, які перебували в умовах рівнодення, тоді як активність Г­6­ФДГ зростала на 58 % порівняно з показниками інтактних тварин, які перебували в умовах повної темряви (даний показник на 115 % перевищував такий інтактних  щурів в умовах рівнодення) [1].

Уведення алоксандіабетичним щурам мелатоніну в дозі 5 мг/кг упродовж тижня сприяло нормалізації активності ПК та зниженню активності Г­6­ФДГ і Г­6­Фази порівняно з контролем відповідно на 29 та 16 % у групі тварин із прихованим діабетом (табл. 3) в умовах рівнодення. Семиденне введення цієї ж дози мелатоніну алоксандіабетичним щурам із явним цукровим діабетом (табл. 2) сприяло підвищенню вмісту глікогену, активності ПК, Г­6­Фази відповідно на 10, 47 та 38 %, а також зниженню активності ЛДГ та Г­6­Фази в печінці щурів у середньому на 12 % порівняно з контролем.

У тварин, які перебували в умовах повної темряви, уведення мелатоніну в дозі 5 мг/кг упродовж тижня сприяло: 1) нормалізації вмісту глікогену, активності ПК, ЛДГ та Г­6­Фази порівняно з показниками контролю в умовах рівнодення та зниженню активності Г­6­ФДГ на 42 % порівняно з контролем (проте даний показник залишався вищим на 27 %, ніж показники контролю в умовах рівнодення) у групі щурів із прихованим діабетом (табл. 3); 2) нормалізації вмісту глікогену, активності ПК, Г­6­ФД, а також зниженню активності Г­6­Фази на 18 % порівняно з контролем (проте даний показник залишався вищим на 100 % порівняно з показниками інтактних тварин) у печінці щурів із явним ЦД (табл. 2).

Уведення алоксандіабетичним щурам мелатоніну в дозі 10 мг/кг упродовж тижня сприяло нормалізації показників обміну вуглеводів у групі тварин із прихованим діабетом (табл. 3), які перебували в умовах рівнодення. Семиденне введення цієї ж дози мелатоніну алоксандіабетичним щурам із явним ЦД (табл. 2), які перебували в умовах рівнодення, сприяло нормалізації вмісту глікогену, активності ПК і ЛДГ у печінці щурів, а також суттєвому зниженню активності Г­6­Фази на 30 % порівняно з контролем та підвищенню активності Г­6­ФДГ, рівень якої перевищив на 40 % даний показник в інтактній групі тварин. Уведення аналогічної дози мелатоніну алоксандіабетичним щурам в умовах повної темряви призвело: 1) до нормалізації вмісту глікогену, активності ПК та ЛДГ, зниження активності Г­6­Фази на 31 %, а також підвищення активності Г­6­ФДГ на 55 % порівняно з контролем у щурів із явним ЦД (табл. 2); 2) нормалізації вмісту глікогену, активності ПК, Г­6­Фази та ЛДГ, а також зниження активності Г­6­ФДГ на 55 % порівняно з контролем (останній показник вірогідно не відрізнявся від показників інтактного контролю за умов рівнодення) у тварин із прихованим діабетом (табл. 3).

Позитивний вплив екзогенного мелатоніну на обмін вуглеводів у печінці алоксандіабетичних щурів ймовірно може опосередковуватися шляхом впливу на ферменти метаболізму вуглеводів у печінці (активація гліколізу, пригнічення глюконеогенезу, нормалізування інтенсивності перебігу ПФШ окислення глюкозо­6­фосфату) [6, 12]. Окремі дослідники припускають [14], що мелатонін має здатність регенерувати бета­клітини острівців Лангерганса підшлункової залози.

Висновок

Уведення мелатоніну в дозі 5 та 10 мг/кг щоденно впродовж 7 днів алоксандіабетичним щурам із явним і прихованим цукровим діабетом справляє корегуючий вплив на рівень базальної глікемії та показники обміну вуглеводів у печінці щурів як за умов рівнодення, так і за умов гіперфункції епіфізу.

Перспективи подальших досліджень. Надалі планується вивчення впливу мелатоніну на рівень базальної глікемії в крові, уміст глікогену й активності Г­6­ФДГ, ПК, ЛДГ та Г­6­Фази в печінці щурів при алоксановому цукровому діабеті за умов гіпофункції епіфізу.


Список літератури

1. Анисимов В.Н., Виноградова И.А. Световой режим, мелатонин и риск развития рака // Вопросы онкологии. — 2006. — Т. 52, № 5. — С. 491-498.
2. Бабич Н.О., Антоняк Г.Л., Тымочко М.Ф. Влияние тироксина на активность некоторых ферментов энергетического обмена в миелоидных клетках костного мозга и нейтрофилах крови поросят // Вопросы медицинской химии. — 2000. — № 2. http://medi.ru/pbmc/8800209.htm
3. Бондаренко Л.А., Горбач Т.В., Геворкян А.Р. Установление физиологической дозы экзогенного мелатонина для старых крыс с возрастным гипопинеализмом // Проблеми ендокринної патології. — 2008. — № 3. — С. 56-61.
4. Беляева Н.Ф., Городецкий В.К., Тосилкин А.И. и др. Ванадийсодержащие соединения — новый класс терапевтических средств для лечения сахарного диабета // Вопросы медицинской химии. — 2000. — № 4 // http://medi.ru/pbmc/8800209.htm
5. Ендокринологія / П.М. Боднар, О.М. Приступюк, О.В. Щербак та ін. / За ред. П.М. Боднара. — К.: Здоров’я, 2002. — 512 с.
6. Прощаев К.И., Ильницкий А.Н., Кветная Т.В. и др. Значение мелатонина в диагностике заболеваний внутренних органов и перспективы его применения в практической медицине // Медицинский академический журнал. — 2007. — Т. 7, № 2. — С. 95-105.
7. Мелатонин в норме и патологии / Под ред. Ф.И. Комарова, С.И. Рапоппорта, Н.К. Малиновский, В.Н. Анисимова. — М.: ИД «Медпрактика», 2004. — 524 с.
8. Мерецький В.М. Порушення ліпідного та вуглеводного обміну і методи їх корекції при експериментальному цукровому діабеті // Медична хімія. — 2007. — Т. 9, № 3. — С. 83-86.
9. Гринь В.К., Михайличенко В.Ю., Селезнев А.А. и др. Морфологические аспекты аллоксанового диабета после трансплантации культуры клеток поджелудочной железы (сообщение 3) // Экспериментальные исследования. — 2004. — № 2. — С. 326-332.
10. Гринь В.К., Миминошвили О.И., Михайличенко В.Ю. и др. Патологические аспекты аллоксанового диабета // Вестник неотложной и восстановительной медицины. — 2003. — Т. 4, № 2. — С. 337-343.
11. Труфакин В.А., Шурлыгина А.В. Проблемы центральной регуляции биоритмов иммунной системы. Роль мелатонина // Вестник Российской АМН. — 2006. — № 9–10. — С. 121-127.
12. Турчина С.И., Будрейко Е.А. Характер продукции мелатонина у подростков, больных сахарным диабетом // Проблеми ендокринної патології. — 2008. — № 1. — С. 31-37.
13. Cailotto C., van Heijningen C., van der Vliet J. et al. Daily Rhythms in Metabolic Liver Enzymes and Plasma Glucose Require a Balance in the Autonomic Output to the liver // Endocrinology. — 2009. — Vol. 149, № 4. — Р. 1914-1925.
14. Kanter Mehmet, Uysal Hamdi, Karaca Turan, Sagmanligil Hulia Ozdemir. Depression of glucose levels and partial restoration of pancreatic b-cell damage by melatonin in streptozotocin-induced diabetic rats // Arch. Toxicol. — 2006.— Vol. 80, № 6. — P. 362-369.
15. Elsner M., Tiedge M., Gludbakke B., Munday R., Lenzen S. Importance of the GLUT 2 glucose transporter for pancreatic beta cell toxicity of alloxan // Diabetologia. — 2002. — Vol. 45, № 11. — P. 1542-1549. 


Повернутися до номеру