Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Асраров М.И.

Институт биоорганической химии им. акад. А.С. Садыкова Академии наук Республики Узбекистан, Ташкент

Позилов М.К.

Институт биоорганической химии им. акад. А.С. Садыкова Академии наук Республики Узбекистан, Ташкент

Эргашев Н.А.

Институт биоорганической химии им. акад. А.С. Садыкова Академии наук Республики Узбекистан, Ташкент

Рахматуллаева М.М.

Ташкентский фармацевтический институт

Влияние гипогликемического средства гликоразмулина на функциональное состояние митохондрий при стрептозотоцин­индуцированном диабете

Авторы:

Асраров М.И., Позилов М.К., Эргашев Н.А., Рахматуллаева М.М.

Подробнее об авторах

Журнал: Проблемы эндокринологии. 2014;60(3): 38‑42

Просмотров: 352

Загрузок: 4

Как цитировать:

Асраров М.И., Позилов М.К., Эргашев Н.А., Рахматуллаева М.М. Влияние гипогликемического средства гликоразмулина на функциональное состояние митохондрий при стрептозотоцин­индуцированном диабете. Проблемы эндокринологии. 2014;60(3):38‑42.
Asrarov MI, Pozilov MK, rgashev NA, Rakhmatullaeva MM. The influence of the hypoglycemic agent glycorazmulin on the functional state of mitochondria in the rats with streptozotocin-induced diabetes. Problemy Endokrinologii. 2014;60(3):38‑42. (In Russ.)
https://doi.org/10.14341/probl201460338-42

Несмотря на разнообразие средств лечения сахарного диабета, остается востребованным поиск новых фармакологических средств и их «мишеней». Такими «мишенями» могут быть мембраны митохондрий и локализованные в них структуры, в первую очередь дыхательная цепь и митохондриальная мегапора (митохондриальная пора перехода проницаемости, mitochondrial permeability transition pore, MPTP) [1, 2]. Роль MPTP в развитии различных патологий, в частности сахарного диабета, активно обсуждается [3]. Образования активных форм кислорода в клетке и чрезмерная активация процессов свободнорадикального окисления лежат в основе развития сахарного диабета [4, 5]. Эти процессы рассматривают в качестве универсального механизма, объединяющего основные биохимические пути токсичного влияния гипергликемии на организм. Известно также, что дыхательная цепь митохондрий служит основным источником активных форм кислорода [6]. С другой стороны, воздействие активных форм кислорода переводит MPTP в открытое состояние, митохондрии набухают, и инициируются процессы некроза или апоптоза [7]. Наряду с синтезом АТФ митохондрии играют важную роль в нормальном метаболизме: например, эти органеллы переключают пути, приводящие к секреции инсулина ß-клетками в ответ на поступление в клетку глюкозы [4, 8].

Ранее на основе мумие и экстракта корней и корневищ растения родиолы Rhodiola Semenovii A. был разработан комбинированный лекарственный препарат гипогликемического действия - гликоразмулин [9], который при аллоксановом диабете у крыс оказывал выраженный гипогликемический эффект, положительно влиял на липидный обмен и нормализовал функциональное состояние печени [10]. Кроме того, гликоразмулин восстановил иммунологическую реактивность организма при остром токсическом гепатите и лучевой болезни [11].

Цель настоящей работы - изучение состояния митохондрий печени и поджелудочной железы при экспериментальном диабете (ЭА), а также возможности коррекции обнаруженных нарушений с помощью гликоразмулина.

Материал и методы

Эксперименты проводили на 90 белых беспородных крысах-самцах с массой тела 180-200 г. Животных разделили на три группы: 1-я группа - интактная, 2-я - животные, которым однократно внутрибрюшинно вводили водный раствор стрептозотоцинa в дозе 50 мг на 1 кг массы тела в 0,5 мл 0,9% раствора NaCl, и 3-я - стрептозотоциновый диабет + гликоразмулин (перорально в дозе 50 мг на 1 кг на массы тела) в течение 8 сут, начиная с 12 дня после введения стрептозотоцина и достижения заданного уровня гипергликемии.

Митохондрий печени и поджелудочной железы выделяли методом дифференциального центрифугирования [12, 13] через 12 дней после инъекции стрептозотоцина, когда уровень глюкозы в крови достигал 11 ммоль/л. Состав среды выделения митохондрий печени: 250 мМ сахарозы, 1 мМ ЭДТА,

10 мМ трис-НСl, рН 7,4; для выделения митохондрий поджелудочной железы использовали ту же среду, но добавляли бычий сывороточный альбумин 2 мг/г массы ткани. Митохондрии из обоих органов ресуспендировали в среде выделения без ЭДТА. Са2+-зависимое набухание митохондрий регистрировали по изменению светорассеяния суспензии митохондрий (0,5 мг белка /мл) при 540 нм [14].

Определение скорости дыхания митохондрий в различных метаболических состояниях и величин коэффициентов дыхательного контроля (ДК) и АДФ/О проводили по методу Чанса [15]. При расчете скоростей дыхания и параметров окислительного фосфорилирования содержание кислорода в

1 мл среды принимали равным 500 нг-атомам кислорода при 26 °С.

Уровень глюкозы в крови определяли глюкозооксидазным методом с помощью набора Glucose - enzymatic-colorimetric test («Cypress diagnostic», Бельгия). Содержание митохондриального белка определяли по Лоури в модификации Петерсона [16]. Для статистической обработки результатов использовали программу Оrigin 6.1. Величину p>0,05 рассматривали как показатель достоверных различий.

Результаты и обсуждение

В условиях нашего эксперимента (инкубационная среда содержала Са-ЭГТА буфер) набухание митохондрий можно рассматривать как результат открытого состояния МРТР, а подавление набухания - как закрытое, т.е. с помощью этой методики можно оценить состояние МРТР при ЭД и действии гликоразмулина. Внесение в инкубационную среду 10 мкМ Са2+ приводило к набуханию митохондрий печени и поджелудочной железы крыс 1-й группы. При этом скорости набухания митохондрий печени и поджелудочной железы составили 0,32 0xC4;Е540/10 мин и 0,31 0xC4;Е540/10 мин соответственно.

В тех же условиях скорость набухания митохондрий, выделенных из печени крыс 2-й группы (стрептозотоцининдуцированный диабет), была равна 0,59 0xC4;Е540/10 мин, что на 84,3% выше показателя контрольной группы. Скорость набухания митохондрий поджелудочной железы (2-я группа животных) составила 0,48 0xC4;Е540/10 мин, что выше контроля на 54,8%. Полученные результаты свидетельствуют о том, что при стрептозотоцининдуцированном диабете МРТР печени и поджелудочной железы находятся в открытом состоянии.

Фармакотерапия гликоразмулином крыс со стрептозотоцининдуцированным диабетом приводила к ингибированию отмеченного набухания митохондрий печени и поджелудочной железы. Так, скорость набухания митохондрий, выделенных из печени крыс 3-й группы (ЭД + гликоразмулин), составила 0,46 0xC4;Е540/10 мин, что на 40,5% меньше скорости набухания митохондрий печени крыс 2-й группы. Скорость набухания митохондрий поджелудочной железы крыс (3-я группа) была равна 0,38 0xC4;Е540/10 мин, что на 32,2% меньше скорости набухания митохондрий поджелудочной железы крыс 2-й группы. Таким образом, применение комбинированного препарата гликоразмулина в условиях стрептозотоцининдуцированного диабета значимо ингибировало открытие митохондриальной поры (рис. 1).

Рисунок 1. Изменение набухания митохондрий печени и поджелудочной железы крыс в условиях стрептозотоцининдуцированного диабета и при фармакотерапии гликоразмулином.

В следующей серии опытов изучали дыхательную и фосфорилирующую активность митохондрий печени и поджелудочной железы крыс со стрептозотоцининдуцированным диабетом и при воздействии гликоразмулина. При интоксикации стрептозотоцином скорость дыхания митохондрий печени крыс в состоянии V3 увеличивалась на 43,5% по сравнению с таковой митохондрий печени интактных животных (см. таблицу).

Возрастала и скорость дыхания митохондрий в состоянии V4 (на 65,6%). При этом по отношению к норме снижались коэффициенты ДК и АДФ/О на 14,8 и 27,9% соответственно. Полученные результаты указывают на активацию дыхания при окислении сукцината митохондриями печени крыс с ЭД в состояниях V3 и V4. Аналогичные данные были получены при изучении действия гликоразмулина на дыхание и фосфорилирование митохондрий поджелудочной железы. На фоне стрептозотоцина скорость дыхания митохондрий поджелудочной железы в состоянии V3 по сравнению с V3 митохондрий интактной группы возрастала на 48,6%.

Корригирующее действие гликоразмулина в опытах с митохондриями поджелудочной железы выражалось в восстановлении состояния сопряжения: ДК оказался только на 4,0% ниже показателя в интактной группе, а эффективность фосфорилирования достигала возраста до 92,8% нормы (см. таблицу). При ЭД увеличивалась также скорость дыхания митохондрий поджелудочной железы в состоянии V4 на 82,1% по сравнению с контролем, а коэффициенты ДК и АДФ/О снижались на 19,2 и 21,7% соответственно.

Результаты экспериментов указывают на разобщение окислительного фосфорилирования в митохондриях печени и поджелудочной железы при стрептозотоцининдуцированном диабете; при этом развивается дефицит АТФ в тканях крыс и переход МРТР в открытое состояние, т.е. наблюдается пермеабилизация митохондриальных мембран. Гликоразмулин уменьшает влияние стрептозотоцинового диабета на функцию митохондрий.

Ранее было показано, что интоксикация стрептозотоцином увеличивает скорость пероксидации липидов в митохондриях печени, вызывает гиперкомпенсированный низкоэнергетический сдвиг с повышением скоростей дыхания во всех метаболических состояниях и разобщением окислительного фосфорилирования [17]. Терапия янтарем-антитоксом нормализовала процессы сукцинат- и НАД-зависимой энергопродукции в митохондриях с восстановлением сопряжения окисления и фосфорилирования; уменьшалась также липидопероксидация в печени [17].

В наших экспериментах гликоразмулин влиял на систему энергообеспечения клеток подобно янтарю-антитоксу. Известно, что входящие в состав гликоразмулина компоненты - мумие и экстракт родиолы oбладают антиоксидантными свойствами [18, 19]. В связи с этим нами было изучено действие различных концентраций гликоразмулина на процесс перекисного окисления липидов (ПОЛ) митохондриальных мембран в системе Fe2++аскорбат in vitro. Внесение в инкубационную среду Fe2++аскорбат индуцирует ПОЛ, в результате чего нарушается барьерная функция митохондриальных мембран и органеллы резко набухают по сравнению с контролем(рис. 2)

Рисунок 2. Влияние гликоразмулина на Fe2++аскорбатиндуцированное набухание митохондрий печени крыс. СИ: КСI - 125 мМ, трис-НСI - 10мМ, рН - 7,4; концентрации: FeSO4 - 10 мкМ, аскорбата – 600 мкМ; белок митохондрий 0,5 мг/мл; * - p<0,05, ** - p<0,01, *** - p<0,001; n=5.

При внесении в инкубационную среду гликоразмулина, начиная с концентрации 1 мкг/мл, наблюдается ингибирование набухания митохондрий, что свидетельствует об ингибировании процесса ПОЛ в мембранах и переходе МРТР в закрытое состояние. Влияние гликоразмулина на ПОЛ в мембранах митохондрий зависит от концентрации препарата, т.е. с ее увеличением в СИ процент ингибирования возрастает. Полное ингибирование набухания митохондрий печени, т.е. процесса ПОЛ и возврат МРТР в закрытое состояние, отмечалось при концентрации гликоразмулина 14 мкг/мл. Концентрация, вызывающая полумаксимальное ингибирование процесса ПОЛ (IC50), для гликоразмулина составила 3,1±0,2 мкг/мл. Аналогичные результаты, свидетельствующие об антиоксидантных свойствах гликоразмулина, были получены и в экспериментах in vitro с митохондриями поджелудочной железы крысы (данные не приведены).

По-видимому, генерация активных форм кислорода под действием стрептозотоцина ускоряет процессы ПОЛ в мембранах митохондрий, в результате чего МРТР переходит в открытое состояние, дыхание и окислительное фосфорилирование разобщаются. Гликоразмулин, реализуя свои антиоксидантные свойства, препятствует образованию перекисей липидов, стабилизирует мембраны митохондрий и таким образом восстанавливает их энергосинтезирующие функции.

Выводы

1. В условиях стрептозотоцининдуцированного диабета МРТР печени и поджелудочной железы переходит в открытое состояние, что может являться одним из механизмов повреждения функции митохондрий, а также клеток при ЭД.

2. При стрептозотоцининдуцированном диабете наблюдается увеличение скоростей дыхания в состояниях V3 и V4, приводящее к разобщению окислительного фосфорилирования в митохондриях печени и поджелудочной железы и дефициту АТФ в тканях крыс.

3. Гипогликемическое средство гликоразмулин (препарат на основе мумие и экстракта растения родиола Rhodiola Semenovii A.) эффективно корригирует нарушения функций митохондрий печени и поджелудочной железы, вызванные стрептозотоцином.

4. Гликоразмулин эффективно ингибирует индуцированное системой Fe2++аскорбат набухание митохондрий с IC50 3,1±0,2 мкг/мл, что свидетельствует о наличии у исследуемого препарата антиоксидантных свойств.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования - М.И. Асраров

Сбор и обработка материала - М.К. Позилов, Н.А. Эргашев, М.М. Рахматуллаева

Статистическая обработка данных - М.К. Позилов

Написание текста - М.К. Позилов, Н.А. Эргашев

Редактирование - М.И. Асраров

Конфликт интересов отсутствует.

Работа выполнена в рамках гранта фундаментальных исследований АН РУз №ФА-Ф5-Т084. Авторы выражают благодарность ст.н.с. ИБОХ им. акад. А.С. Садыкова АН РУз, к.б.н. Шкиневу А.В. за ценные советы, оказавшие существенную помощь при написании настоящей статьи.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо со ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail