«ЕПАДОЛ» ПОПЕРЕДЖУЄ ПОРУШЕННЯ ФУНКЦІЙ МІТОХОНДРІЙ ПРИ МОДЕЛЮВАННІ ЦУКРОВОГО ДІАБЕТУ 1 ТИПУ
•Transferir como PPT, PDF•
1 gostou•484 visualizações
Recomendados
Recomendados
Mais conteúdo relacionado
Destaque
Destaque (20)
«ЕПАДОЛ» ПОПЕРЕДЖУЄ ПОРУШЕННЯ ФУНКЦІЙ МІТОХОНДРІЙ ПРИ МОДЕЛЮВАННІ ЦУКРОВОГО ДІАБЕТУ 1 ТИПУ
- 1. Інститут фізіології імені О. О. Богомольця, Відділ загальної та молекулярної патофізіології «ЕПАДОЛ» ПОПЕРЕДЖУЄ ПОРУШЕННЯ ФУНКЦІЙ МІТОХОНДРІЙ ПРИ МОДЕЛЮВАННІ ЦУКРОВОГО ДІАБЕТУ 1 ТИПУ Науковий керівник – Академік НАН України Олексій Олексійович Мойбенко Доповідач – аспірантка Анна Сергіївна Жуковська Жуковська А. С., Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця 1
- 2. ІІ Міжнародна наукова конференція “Високогірна гіпоксія і геном”, Терскол 2012 За даними ВООЗ цукровий діабет (ЦД) нині – це епідемія неінфекційного походження. Головною причиною смертності хворих на ЦД є ішемічна хвороба серця - патологія, при якій гіпоксичні порушення відіграють ключову роль. Проте і досі залишається не вивченим питання вкладу мітохондрій в порушення функцій ССС при ЦД, про що свідчать поодинокі роботи. Відомо, що ω-3 поліненасичені жирні кислоти (ПНЖК) підвищують резистентність серця та судин до гіпоксії. На основі літературних даних можна передбачити, що застосування ω-3 ПНЖК може поліпшувати перебіг ЦД при його поєднанні з серцево-судинною патологією. Жуковська А. С., Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця 2
- 3. ІІ Міжнародна наукова конференція “Високогірна гіпоксія і геном”, Терскол 2012 Мета. Метою роботи було дослідження функціональних показників мітохондрій (оксиграф-Hansatech, England), виділених з серця щура, під впливом препарата «Епадол» у тварин за умов моделювання ЦД 1 типу. Матеріали і методи. Досліди виконані на щурах-самцях лінії Вістар, масою 140-280 г з дотриманням умов роботи з лабораторними тваринами. Тварин розділено на 3 групи: 1 - контрольна, 2 - щури зі стрептозотоцин-індукованим ЦД (50 мг/кг маси щура), 3 – щури зі стрептозотоцин-індукованим ЦД, які протягом 4 тижнів отримували ω-3 ПНЖК (препарат «Епадол», 0,1 мл/100 г маси тіла щура) (містить 43% суми ДГК та ЕПК). Мітохондрії, виділені з гомогенату серця, ізолювали диференційним центрифугуванням при 2-4˚С. Дихання і окисне фосфорилювання суспензії мітохондрій визначали полярографічно приладом оксиграф (Hansatech, England). Вимірювали показники V2, V3, V4, V3/V4, Vф, АДФ/О за Чансом. Концентрацію білка визначали за методом Lowry. Жуковська А. С., Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця 3
- 4. Діаграма 1. Загальна характеристика дослідних щурів 232,85 250 219,7 ** 177,5 200 150 100 50 7,8 * 33 19,2 ** 0 І группа ІІ группа ІІІ группа Масса тела крысы, г Глюкоза, мМ/л Примітка: * - вірогідно у порівнянні з контролем, ** - вірогідно у порівнянні з цукровим діабетом; Р<0,05 Жуковська А. С..., Мойбенко О. О. Фізіол журн. – 2012. – 4
- 5. Діаграма 2. Вміст α-ліноленової кислоти в гомогенаті тканини міокарда щурів І,ІІ,ІІІ груп 1,4 1,2 1 0,8 І група ІІ група 0,6 ІІІ група 0,4 0,2 0 Примітка: * - вірогідно у порівнянні з контролем, ** - вірогідно у порівнянні з цукровим діабетом; Р<0,05 Жуковська А. С... Мойбенко О. О., Фізіол журн. – 2012. – 5
- 6. Діаграма 3. Вміст арахідонової кислоти в гомогенаті тканини міокарда щурів І,ІІ,ІІІ груп 45 40 * 35 30 ** І група 25 ІІ група 20 ІІІ група 15 10 5 0 Примітка: * - вірогідно у порівнянні з контролем, ** - вірогідно у порівнянні з цукровим діабетом; Р<0,05 Жуковська А. С... Мойбенко О. О., Фізіол журн. – 2012. – 6
- 7. Рис. 1 Зміни показників АДФ-стимульованого дихання в мітохондріях дослідних щурів за наявності в середовищі інкубації сукцинату Контрольні щури Діабетичні щури Діабетичні+Епадол Жуковська А. С... Мойбенко О. О., Фізіол журн. – 2012. – 7
- 8. Таблиця 1. Зміни показників АДФ-стимульованого дихання в мітохондріях міокарда І, ІІ, ІІІ груп щурів за наявності в середовищі інкубації сукцинату Показники Контрольні Цукровий діабет Цукровий діабет та ω-3 ПНЖК V2, нМ О/хв на 1 мг 50,1±4 47,3±3,9 53,7±4,4 білка V3, нМ О/хв на 1 мг 130,1±12,8 76,6±6,6* 125,4±12,4** білка V4, нМ О/хв на 1 мг 36,6±5,3 21,8±4* 28,5±2,4 білка Дихальний контроль, 3,48±0,27 3,2±0,35 4,2±0,3 V3/V4 АДФ/О, мкМ АДФ/нМ 1,45± 0,05 1,97±0,2* 1,5±0,1** О Vф, мкМ АДФ/хв на 1 113,3± 10,3 70,2± 14,2* 83,45± 11 мг білка Примітка: * - вірогідно у порівнянні з контролем, ** - вірогідно у порівнянні з цукровим діабетом; Р<0,05 Жуковська А. С... Мойбенко О. О., Фізіол журн. – 2012. – 8
- 9. Рис. 2 Часова залежність світлопоглинання мітохондрій, виділених з сердець дослідних тварин Д520 2,20 2,18 2,16 2,14 2,12 3** 2,10 1 2,08 2,06 2,04 2,02 1- контроль, 2,00 2 –ЦД, 1,98 2* 3 - ω-3 ПНЖК 1,96 на фоні ЦД 1,94 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Час (хв) Жуковська А. С... Мойбенко О. О., Фізіол журн. – 2012. – 9
- 10. Рис. 3 Вплив ω-3 ПНЖК на зміни світлопоглинання мітохондрій з тканини серця при дії кальцію Д520 0,20 0,18 1* 2 3 І група - контроль, 0,16 2 ІІ група - ЦД, 0,14 ІІІ група - ω-3 0,12 3 2 ** ПНЖК 0,10 1 на фоні ЦД ** 1 0,08 3 0,06 0,04 0,02 0,00 І група ІІ група ІІІ група Жуковська А. С... Мойбенко О. О., Фізіол журн. – 2012. – 10
- 11. Висновки 1) В нашому експерименті у групі, яка отримувала “Епадол” виявлено вірогідний приріст маси тіла на 23,4% і зниження середніх показників рівню глюкози в крові на 41,8% порівняно з групою діабетичних щурів. 2) Застосування препарату ω-3 ПНЖК змінює жирнокислотний склад гомогенату тканини серця за умов ЦД. Зокрема в серці поряд зі збільшенням вмісту α-ліноленової кислоти більш, ніж у два рази відбувалось значне зменшення вмісту арахідонової кислоти (p<0,05). 3) За нашими результатами ω-3 ПНЖК викликають вірогідне зростання показника фосфорильованого дихання V3 та швидкості фосфорилування Vф, практично не впливаючи на коефіцієнт дихального контролю V3/V4 і наближаючи до контрольних значення коефіцієнту фосфорилування АДФ/О мітохондрій серця щурів з ЦД. Жуковська А. С., Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця 11
- 12. Висновки 4) Таким чином, модифікація жирнокислотного складу клітинних мембран призводить до покращення загального стану щурів, підвищення показників фосфорильованого дихання, що свідчить про зростання ефективності дихання мітохондрій, ізольованих з серця щурів зі стрептозотоцин-індукованим ЦД. 5) Отримані дані доводять, що одним із позитивних механізмів ω-3 ПНЖК є здатність інгібувати кальцій-індуковане набухання мітохондрій в серці, отже вони можуть бути використані для корекції та профілактики дисфункцій мітохондрій за умов серцево- судинної патології на фоні ЦД. 6) Вищезазначені результати свідчать про виражені протекторні властивості досліджуваних кислот та перспективність подальших досліджень із застосування їх при цукровому діабеті. Жуковська А. С., Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця 12
- 13. ІІ Міжнародна наукова конференція “Високогірна гіпоксія і геном”, Терскол 2012 Щиро вдячна за допомогу в роботі: Мойбенко Олексію Олексійовичу Шиш Анжелі Михайлівні Брюзгіній Тетяні Семенівні Носар Валентині Іванівні Жуковська А. С., Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця 13
- 14. Дякую за увагу! Жуковська А. С., Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця 14
- 15. Таблиця 3. Вміст жирних кислот в гомогенаті тканини міокарда щурів у контролі на при цукровому діабеті Жирні кислоти Контроль Цукровий діабет Цукровий діабет та І група ІІ група ω-3 ПНЖК ІІІ група Пальмітинова 16:0 18,45±0,4 14,45±0,5* 19±1,1** Стеаринова 12,4±0,4 14,3±0,7 13,9±0,5 18:0 Олеїнова 9,9±0,35 7,3±0,35* 8,7±0,7 18:1 Лінолева 24,27±1,0 17,2±1,4* 19,5±1,8 18:2 α-ліноленова 18:3 0,4±0,1 0,35±0,05 0,9±0,3 Арахідонова 20:4 23,42±0,93 40,15±1,7* 28,6±3,5** ΣНЖК 36,7±1,4 34,95±0,6 42,2±2,4** ΣННЖК 63,3±1,4 65,05±0,6 57,8±2,4** ΣПНЖК 48,09±1,2 57,45±0,8* 49,1±2,9** Жуковська А. С., Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця 15
- 16. Таблиця 2. Загальна характеристика щурів І, ІІ, ІІІ, IV груп Показники Контрольна Цукровий діабет ω-3 ПНЖК, Цукровий діабет та І група ІІ група ІІI група ω-3 ПНЖК ІV група Маса тіла щура, г 232,85±6,15 177,5±8 264,66±4,56# 219,7±12,65** Глюкоза, мМ/л 7,8±0,2 33±0,01* 7,9±0,41# 19,2±2,7** Примітка: * - вірогідно у порівнянні з контролем, ** - вірогідно у порівнянні з цукровим діабетом; Р<0,05 Жуковська А. С., Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця 16
- 17. Діаграма 4. Вплив ω-3 ПНЖК на показники набухання мітохондрій 0,16 0,14 * 0,12 0,1 0,08 ** І група ІІ група ІІІ група 0,06 0,04 0,02 0 Жуковська А. С., Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця 17
- 18. Діаграма 2. Вміст жирних кислот в гомогенаті тканини міокарда щурів в котролі і при ЦД ALA 45 AA 40 35 30 25 20 15 10 5 0 I II III Жуковська А. С., Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця 18
- 19. Таблиця 3. Зміни показників АДФ-стимульованого дихання в мітохондріях міокарда І, ІІ, ІІІ, ІV груп щурів за наявності в середовищі інкубації сукцинату Показники Контрольні ω-3 ПНЖК Цукровий діабет Цукровий діабет та ω-3 ПНЖК V2, нмоль О2/хв на 50,1±4 48,6±4,88 47,3±3,9 53,7±4,4 1 мг білка V3, нмоль О2/хв на 130,1±12,8 104,76±8,36* 76,6±6,6* 125,4±12,4** 1 мг білка V4, нмоль О2/хв на 36,6±5,3 30,95±4,8 21,8±4* 28,5±2,4 1 мг білка Дихальний 3,48±0,27 3,47±0,6 3,45±0,35 4,2±0,3 контроль, V3/V4 АДФ/О 1,45± 0,05 1,8±0,1 1,97±0,2* 1,5±0,1** Vф, мкМ АДФ/хв 113,3± 10,3 132,8±12,2 70,2± 14,2* 83,45± 11 на 1 мг білка Жуковська А. С., Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця 19
- 20. Вплив ω-3 ПНЖК на показники набухання мітохондрій Показники Контрольні Цукровий ω-3 ПНЖК Цукровий діабет та діабет ω-3 ПНЖК Набухання контроль 0,083±0,007 0,155±0,019 0,076±0,01 0,075±0,004** * Кальцій-індуковане 0,143±0,013 0,159±0,017 0,12±0,011 0,086±0,014# набухання Циклоспорин+кальцій 0,108±0,015 0,13±0,047 0,076±0,03 0,053±0,014 Жуковська А. С., Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця 20
Notas do Editor
- Доброго дня, шановні колеги! Я вдячна організаторам за надану мені можливість виступити на ІІ М іжнародній нау ковій конференц ії “В и соког і рна г і покс і я і геном” . Я представляю Інститут фізіології імені О. О. Богомольця, Відділ загальної та молекулярної патофізіології. Мій н ауковий керівник – Академік НАН України Олексій Олексійович Мойбенко. Сьогодні я пропоную вашій увазі доповідь «ЕПАДОЛ» ПОПЕРЕДЖУЄ ПОРУШЕННЯ ФУНКЦІЙ МІТОХОНДРІЙ ПРИ МОДЕЛЮВАННІ ЦУКРОВОГО ДІАБЕТУ 1 ТИПУ
- за даними українських - СИНАДІАБ - та європейських – EURODIAB – реєстрів (Тронько М. Д. Аналіз, пріоритети, шляхи виконання державної цільової програми «Цукровий діабет» на 2009-2013 роки // Здоров2я України,номер 18 (247) за сентябрь 2010 года, С. 42-43 ) При ньому відбувається порушення ендотелію судин всього організму із розвитком мікро- та макроангіопатій. Наслідком таких пошкоджень коронарних судин є ІХС. Вважається, що існує декілька механізмів, обумовлюючих зв`язок між діабетом та порушеннями діяльності серцево-судинної системи, а саме: порушення функції ендотелію, що можливо пов`язано з негативним впливом гіперглікемії на експресію та активність ендотеліальної нітроксид синтетази (eNOS), активація вільнорадикальних процесів – збільшення утворення супероксиду, порушення функції АТФ-залежних калієвих каналів. Все це підвищує чутливість тканин до ішемічного пошкодження та призводить до суттєвих змін діастолічної складової та взагалі насосної функції серця, що призводить в кінцевому наслідку до діабетичної кардіоміопатії. Деякими сучасними дослідженнями показано пригнічення базального і АДФ-стимульованого дихання ізольованих мітохондрій серця щурів під впливом різноманітних субстратів при експериментальному ЦД.Проте досі недостатньо висвітлено питання впливу ω-3 ПНЖК на показники АДФ-стимульованого і базального дихання ізольованих мітохондрій серця щурів при стрептозотоцин-індукованому ЦД. Так відомі лише поодинокі дослідження, за результатами яких не виявлено покращення дихання в суспензії мітохондрій серця під дією докозагексаєнової кислоти. Отже, зважаючи на важливий вклад мітохондрій в забезпечення енергією серця, порушення їхньої функції при ЦД і, як наслідок погіршення роботи серця ми вважаємо доцільним дослідити вплив ω-3 ПНЖК за даних умов. Тим паче, що серед літературних джерел не вдалося виявити грунтовних публікацій, які описують роль ω-3 ПНЖК у порушенні дихання ізольованих з серця мітохондрій при експериментальному ЦД. Останнім часом деякі дослідники звертають увагу також на зміни жирнокислотного складу мембран кардіоміоцитів при стрептозотоцин-індукованому ЦД. На цій моделі діабету було продемонстровано значне зниження вмісту ω-3 поліненасичених жирних кислот (ПНЖК) у фосфоліпідах серця і порушення співвідношення ω-6:ω-3 ПНЖК в бік збільшення ω-6. Додавання до раціону препаратів ω-3 ПНЖК можуть відновлювати порушене співвідношення ω-6:ω-3 ПНЖК і сприяти зниженню ризику серцево-судинних ускладнень при ЦД. В основі механізмів даного порушення лежить ураження системи оксиду азоту, а саме активація iNOS і гальмування активності eNOS . Відомо, що ω-3 ПНЖК знижують активність iNOS та збільшують – eNOS . За розвитку ЦД порушується метаболізм, уражується скоротливість серця, що викликає розвиток діабетичної кардіоміопатії. Паралельно з дисфункцією скоротливості, посилюється симпатична активність, наслідком якої є підвищення концентрації норадреналіну в діабетичному серці ( M . Nishimura et al ., 2000 ). Існують суперечливі дані про переносимість ішемічно-реперфузійного пошкодження діабетичних сердець. Зокрема, за даними літератури ( Присяжна О. Д. 2006 та ін. ), ішемічно-реперфузійні зміни у щурів з ЦД виражені менше, ніж у щурів без ЦД. Проте за даними деяких іноземних дослідників, ЦД погіршує переносимість ішемії-реперфузії. При модифікації клітинних мембран за допомогою дієти, збагаченої ω-3 поліненасиченими жирними кислотами ( ПНЖК )( ЕПК, ДГК, α-ЛК ) відбувається заміна ω-6 ПНЖК, а саме арахідонової, в складі клітинних мембран на ω-3 ПНЖК. Це попереджує утворення патогенних ейкозаноїдів ( лейкотрієнів, тромбоксанів ), надмірне утворення вільних радикалів, модулює систему оксиду азоту в напрямку гальмування активності iNOS і активації eNOS ( за даними S . Pepe , 1994, Шиш А. М., 2007). Зазначені ефекти призводять до суттєвого ослаблення патологічних процесів при ішемічній хворобі серця ( ІХС ), і особливо при гострому ІМ. Нещодавно Shah et al ., 2009 та O ` Shea K . M . et al ., 2009 показано, що ω-3 можуть позитивно впливати на розвиток гіпертрофії і недостатності серця, а саме на процеси ремоделювання міокарду. Механізми цих впливів не виявлено, хоча самі ефекти очевидні.
- Тому метою нашої роботи було дослідження функціональних показників мітохондрій, виділених з серця щура, під впливом препарата «Епадол»(виробництва київського вітамінного заводу) у тварин з експериментальним ЦД. Мітохондрії, виділені з гомогенату серця, ізолювали диференційним центрифугуванням при 2-4˚С. Дихання суспензії мітохондрій визначали полярографічно приладом оксиграф ( Hansatech , England ). Вимірювали показники V 2 , V 3 , V 4 , V 3 / V 4 , АДФ/О за Чансом. Концнтрацію білка визначали за методом Lowry .
- Результати. Нами виявлено, що отримання щурами ω-3 ПНЖК статистично значимо попереджувало зниження маси тіла і призвело до зниження рівня глюкози крові у тварин 3 групи . PPAR – це група ядерних рецепторів, що функціонують у якості факторів транскрипції, в тому числі регулюють метаболізм глюкози ( белки ́ , контролирующие процесс синтеза мРНК на матрице ДНК ( транскрипцию ) путём связывания со специфичными участками ДНК. Они обеспечивают снижение (репрессоры) или повышение (активаторы) константы связывания РНК-полимеразы с регуляторными последовательностями регулируемого гена ). За даними наших співробітників та іноземних колег, омега – 3 жирні кислоти діють як агоністи ( це ендогенна речовина або ліки , яке може взаємодіяти з рецепторами і ініціювати фізіологічні чи фармакологічні характеристики відгуку рецептора, запускаючи ланцюг внутрішньоклітинних біохімічних процесів в організмі. ) PPAR γ, такі як глітазони, що використовуються для лікування гіперглікемії при ЦД [ Olansky L, Marchetti A, Lau H. Multicenter retrospective assessment of thiazolidinedione monotherapy and combination therapy in patients with type 2 diabetes: comparative subgroup analyses of glycemic control and blood lipid levels. Clinical Therapeutics B . 2003;25:B64–B80. ] .
- Застосування препарату ω-3 ПНЖК змінює жирнокислотний склад гомогенату тканини серця за умов ЦД. Зокрема в серці поряд зі збільшенням вмісту α-ліноленової кислоти більш, ніж у два рази (на 157,2 %) відбувалось значне зменшення вмісту арахідонової кислоти на 28,8 % ( p <0,05).
- До Вашої уваги запис оригінальних полярограм, отриманих на приладі Оксиграф.
- Вашій увазі запропоновано таблицю, яка підсумовує результати зміни показників АДФ-стимульованого дихання в мітохондріях міокарда І, ІІ, ІІІ груп щурів за наявності в середовищі інкубації сукцинату. Отже, при ЦД виявлено статистично значиме зменшення показників фосфорильовального дихання V 3, контрольованого дихання V 4, швидкості фосфорилування V ф в мітохондріях. За результатами отриманих нами даних застосування ω-3 ПНЖК призводить до вірогідного збільшення показника V 3 на 63,7% і V 4 на 30,7%, швидкості фосфорилування V ф на 19% в мітохондріях серця щурів зі стрептозотоцин-індукованим ЦД. У щурів, які отримували ω-3 ПНЖК виявлено вірогідний приріст маси тіла на 23,4% і зниження середніх показників рівню глюкози в крові на 41,8% на фоні експериментального ЦД.
- Следующим этапом исследования было изучение стветопоглощения митохондрий. Показано, что действие препарата Эпадол предупреждало набухание митохондрий, изолированных из сердец крыс с СД.
- Реакція мітохондрій на присутність йонів Ca 2+ у щурів ІІІ групи була на 45,91% (Р<0,05) нижчою, у порівнянні з ІІ групою. В експериментах встановлено, що застосування циклоспорину А, класичного інгібітора мітохондріальної пори, знижувало величину оптичної густини ізольованих мітохондрій на 38,37% у тварин ІІІ групи, у порівнянні з ІІ групою. Таким чином, отримані дані дозволяють припустити, що ω-3 ПНЖК запобігають відкриттю мітохондріальної пори.
- Показано, що додавання до раціону харчування ω-3 ПНЖК призводить до зміни жирнокислотного складу гомогенату тканин міокарда щурів в бік збільшення ω-3 ПНЖК за рахунок α-ліноленової (18:3,ω-3) кислоти і зменшення ω-6 ПНЖК за рахунок лінолевої (18:2,) кислоти, порівняно з групою ЦД.
- В групі ω-3 ПНЖК кисень використовується більш ефективно, при менших енергетичних затратах, збільшується використання АДФ (через зростання показника АДФ/О).