diaendoСахарный диабетDiabetes mellitus2072-03512072-0378Endocrinology research centre10.14341/DM12402diaendo-12402Research ArticleОригинальные исследованияOriginal StudiesОксидативный стресс и система протеолиза при сахарном диабете 2 типаOxidative stress and proteolysis system in type 2 diabeteshttps://orcid.org/0000-0001-8667-9306ДьяковД. A.DyakovD. A.

Дьяков Денис Александрович - ассистент; eLibrary SPIN: 3029-3824.

634050, Томск, Московский тракт, д. 2

Denis A. Dyakov - assistant; eLibrary SPIN: 3029-3824.

2 Moscowski Trakt street, 634050 Tomsk

den66431511@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0680-8249АкбашеваО. Е.AkbashevaO. E.

Акбашева Ольга Евгеньевна - доктор медицинских наук, профессор; eLibrary SPIN: 8042-6940

Томск

Olga E. Akbasheva - MD, Professor; eLibrary SPIN: 8042-6940

Tomsk

akbashoe@yandex.ruСибирский государственный медицинский университетРоссияSiberian State Medical UniversityRussian Federation2022220320222511420Copyright © Дьяков Д.A., Акбашева О.Е., 20222022Дьяков Д.A., Акбашева О.Е.Dyakov D.A., Akbasheva O.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.dia-endojournals.ru/jour/article/view/12402Обоснование

Обоснование. В установлении диагноза сахарный диабет 2 типа наблюдается тенденция к многократному увеличению с каждым годом, что является проблемой здравоохранения. Распространенность сахарного диабета с каждым годом неуклонно растет. Сегодня сахарный диабет является лидером по распространенности неинфекционных заболеваний после онкологических заболеваний, сердечно-сосудистых патологий, нередко приводя к инвалидизации и летальным исходам. Универсальными реакциями организма на патологический процесс являются оксидативный стресс с окислительной модификацией белков-ферментов и активация перекисного окисления липидов, что приводит к неконтролируемой активации протеиназ поджелудочной железы в условиях развития сахарного диабета и его осложнений. Предрасполагающим фактором активации протеиназ может быть нарушение функционирования α1-протеиназного ингибитора (серпина) из-за окисления метионина в активном центре и снижения его способности ограничивать активность протеиназ.

Цель

Цель. Изучить взаимосвязь оксидативного стресса и системы «протеиназы-ингибиторы» при сахарном диабете 2 типа.

Материалы и методы

Материалы и методы. Проведено обсервационное одноцентровое одномоментное выборочное исследование с участием пациентов с сахарным диабетом 2 типа и контрольной группы (практически здоровые лица). У всех обследуемых в плазме крови спектрофотометрическим методом определялись активность эластазо-, трипсиноподобных протеиназ, α1-протеиназного ингибитора, содержание битирозина как показателя окислительной модификации белков и состояние перекисного окисления липидов (ПОЛ): концентрация ТБК-активных продуктов и активность антиоксидантных ферментов — супероксиддисмутазы, каталазы.

Результаты

Результаты. Показано, что при сахарном диабете 2 типа в 2,34 раза повышается содержание ТБК-активных продуктов (показатель ПОЛ) и в 7 раз возрастает концентрация битирозина — показателя окислительной модификации белков, которая находилась в отрицательной зависимости от активности α1-протеиназного ингибитора (-0,79; р=0,03). Снижение активности α1-протеиназного ингибитора сопровождалось возрастанием активности эластазо- и трипсиноподобных протеиназ в 1,2 и 2,3 раза соответственно по сравнению с практически здоровыми лицами. Активность антиоксидантных ферментов, супероксиддисмутазы и каталазы, возрастала соответственно в 8,2 и 6,4 раза.

Заключение

Заключение. Увеличение оксидативного стресса и окислительной модификации белков сопровождается снижением активности α1-протеиназного ингибитора и возрастанием активности эластазо-, трипсиноподобных протеиназ, а также антиоксидантных ферментов.

Background

Background: In establishing the diagnosis — type 2 diabetes, there is a trend of multiple increases every year, which is a health issue. According to the state register, the statistics of patients with diabetes in Russia is about 17% of the total population of the country. The prevalence of diabetes is steadily increasing every year. Today, diabetes mellitus is the leader among the prevalence of non-communicable diseases after cancer, cardiovascular diseases, often leading to disability and death.

Aim

Aim: To study the relationship between oxidative stress and the «proteinase-inhibitor» system in diabetes mellitus 2.

Materials and methods

Materials and methods: An observational single-center single-stage sample study was conducted with the participation of patients with type 2 diabetes mellitus and a control group (practically healthy individuals). the activity of elastase-, trypsin-like proteinases, α1-proteinase inhibitor, the content of bityrosine as an indicator of oxidative modification of proteins and the state of lipid peroxidation were determined by spectrophotometric method in all subjects in blood plasma: the concentrations of TBK-active products and antioxidants-the activity of superoxide dismutase, catalase.

Results

Results: It was shown that in type 2 diabetes mellitus, the content of TBA of active products (an indicator of lipid peroxidation) increases by 2.34 times and the concentration of bityrosine — an indicator of oxidative modification of proteins, which was negatively dependent on the activity of a proteinase inhibitor (-0.79, p=0.03) increases by 7 times. A decrease in the activity of the proteinase inhibitor (by 23%) was accompanied by an increase in the activity of elastase — and trypsin-like proteinases, respectively, by 1.2 and 2.3 times, compared with practically healthy individuals. The activity of antioxidant enzymes, superoxide dismutase and catalase increased by 8.2 and 6.4 times, respectively.

Conclusion

Conclusion: An increase in oxidative stress and oxidative modification of proteins is accompanied by a decrease in the activity of the proteinase inhibitor and an increase in the activity of elastase-, trypsin-like proteinases, as well as antioxidant enzymes.

сахарный диабет 2 типаα1-протеиназный ингибитороксидативный стрессокислительная модификация белковdiabetesproteinase inhibitoroxidativstressoxidative modification of proteinsРабота выполнена за счет бюджетных средств организацииReferencesПоликарпов А.В. Заболеваемость всего населения России в 2017 году. Статистические материалы. Часть 1 / Под ред. А.В. Поликарпова, Г.А. Александровой, Н.А. Голубева. — М.: ФГБУ «Центральный научно-исследовательский институт организации и информатизации здравоохранения» Минздрава России; 2018. — 140 с.Polikarpov AV. Zabolevaemost’ vsego naseleniya Rossii v 2017 godu. Statisticheskie materialy. Part’ 1. Ed. by Polikarpov AV, Aleksandrova GA, Golubev NA. Moscow: FGBU «Tsentral’nyi nauchno-issledovatel’skii institut organizatsii i informatizatsii zdravookhraneniya» Minzdrava Rossii; 2018. 140 p. (In Russ.).Lepedda AJ, Lobina O, Rocchiccioli S, et al. Identification of differentially expressed plasma proteins in atherosclerotic patients with type 2 diabetes. J Diabetes Complications. 2016;30(5):880-886. doi: https://doi.org/10.1016/j.jdiacomp.2016.03.007Lepedda AJ, Lobina O, Rocchiccioli S, et al. Identification of differentially expressed plasma proteins in atherosclerotic patients with type 2 diabetes. J Diabetes Complications. 2016;30(5):880-886. doi: https://doi.org/10.1016/j.jdiacomp.2016.03.007Hardt PD, Ewald N. Exocrine Pancreatic Insufficiency in Diabetes Mellitus: A Complication of Diabetic Neuropathy or a Different Type of Diabetes? Exp Diabetes Res. 2011;2011:1-7. doi: https://doi.org/10.1155/2011/761950Hardt PD, Ewald N. Exocrine Pancreatic Insufficiency in Diabetes Mellitus: A Complication of Diabetic Neuropathy or a Different Type of Diabetes? Exp Diabetes Res. 2011;2011:1-7. doi: https://doi.org/10.1155/2011/761950Li W, Cao L, Han L, et al. Superoxide dismutase promotes the epithelial-mesenchymal transition of pancreatic cancer cells via activation of the H2O2/ERK/NF-κB axis. Int J Oncol. 2015;46(6):2613-2620. doi: https://doi.org/10.3892/ijo.2015.2938Li W, Cao L, Han L, et al. Superoxide dismutase promotes the epithelial-mesenchymal transition of pancreatic cancer cells via activation of the H2O2/ERK/NF-κB axis. Int J Oncol. 2015;46(6):2613-2620. doi: https://doi.org/10.3892/ijo.2015.2938Меньщикова Е.Б. Окислительный стресс. Патологические состояния и заболевания / Под ред. Е.Б. Меньщиковой, И.К. Зенкова, В.З. Ланкина, и др. — Новосибирск: АРТА; 2008. — 284 с.Men’shchikova EB. Okislitel’nyi stress. Patologicheskie sostoyaniya i zabolevaniya. Ed. by Men’shchikova EB, Zenkov IK, Lankin VZ, et al. Novosibirsk: ARTA; 2008. 284 p. (In Russ.).Kodydkova J, Vavrova L, Stankova B, et al. Antioxidant Status and Oxidative Stress Markers in Pancreatic Cancer and Chronic Pancreatitis. Pancreas. 2013;42(4):614-621. doi: https://doi.org/10.1097/MPA.0b013e318288360aKodydkova J, Vavrova L, Stankova B, et al. Antioxidant Status and Oxidative Stress Markers in Pancreatic Cancer and Chronic Pancreatitis. Pancreas. 2013;42(4):614-621. doi: https://doi.org/10.1097/MPA.0b013e318288360aPoteryaeva ON, Russkich GS, Panin LE. Analysis of Serum Activities of Matrix Metalloproteinases and α1-Proteinase Inhibitor in Patients with Type 2 Diabetes Mellitus. Bull Exp Biol Med. 2012;152(5):578-579. doi: https://doi.org/10.1007/s10517-012-1579-xPoteryaeva ON, Russkich GS, Panin LE. Analysis of Serum Activities of Matrix Metalloproteinases and α1-Proteinase Inhibitor in Patients with Type 2 Diabetes Mellitus. Bull Exp Biol Med. 2012;152(5):578-579. doi: https://doi.org/10.1007/s10517-012-1579-xВеремеенко К.Н. Протеолитические ферменты и их ингибиторы. Новые области применения в клинике // Врачебное дело. — 1994. — №1. — С. 8-13.Veremeenko KN. Proteoliticheskie fermenty i ikh ingibitory. Novye oblasti primeneniya v klinike. Vrachebnoe delo. 1994;1:8-13. (In Russ.).Sandström CS, Ohlsson B, Melander O, et al. An association between type 2 diabetes and α 1 -antitrypsin deficiency. Diabet Med. 2008;42(4):614-621. doi: https://doi.org/10.1111/j.1464-5491.2008.02584.xSandström CS, Ohlsson B, Melander O, et al. An association between type 2 diabetes and α 1 -antitrypsin deficiency. Diabet Med. 2008;42(4):614-621. doi: https://doi.org/10.1111/j.1464-5491.2008.02584.xДьяков Д.А., Акбашева О.Е. Состояние системы протеолиза у больных внебольничной пневмонией, протекающей на фоне сахарного диабета типа 2 // Молекулярная медицина. — 2020. — Т. 18. — №2. — С. 60–63. doi: https://doi.org/10.29296/24999490-2020-02-11Dyakov DA, Akbasheva OE, Zaitsevа AA, Zavaruev IS, Shuvalov IY. The state of the proteolysis system in patients with community-acquired pneumonia on the background of diabetes mellitus type 2. Mol Meditsina (Molecular Med). 2020;19(2):868. (In Russ.). doi: https://doi.org/10.29296/24999490-2020-02-11Li Z, Alam S, Wang J, Sandstrom CS, et al. Oxidized α 1 -antitrypsin stimulates the release of monocyte chemotactic protein-1 from lung epithelial cells: potential role in emphysema. Am J Physiol Cell Mol Physiol. 2009;297(2):L388-L400. doi: https://doi.org/10.1152/ajplung.90373.2008Li Z, Alam S, Wang J, Sandstrom CS, et al. Oxidized α 1 -antitrypsin stimulates the release of monocyte chemotactic protein-1 from lung epithelial cells: potential role in emphysema. Am J Physiol Cell Mol Physiol. 2009;297(2):L388-L400. doi: https://doi.org/10.1152/ajplung.90373.2008Маслов А.А., Франциянц Е.М., Козлова Л.С., Малинин С.А. Трипсиноподобные протеиназы, кининовая система и ингибиторы в плазме крови больных при раке желудка и лимфоме селезенки // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. — 2014. — Т. 10. — №1. — С. 124-129.Maslov AA, Frantsiyants EM, Kozlova LS, Malinin SA. Tripsinopodobnye proteinazy, kininovaya sistema i ingibitory v plazme krovi bol’nykh pri rake zheludka i limfome selezenki. Mezhdunarodnyi zhurnal prikladnykh i fundamental’nykh issledovanii. 2014;10(1):124-129. (In Russ.).Кит О.И., Франциянц Е.М., Козлова Л.С. Трипсиновые протеиназы в дифференциальной диагностике доброкачественных, первичных и вторичных злокачественных опухолей головного мозга // Современные проблемы науки и образования. — 2016. — №6. — C. 4.Kit OI, Frantsiyants EM, Kozlova LS. Tripsinovye proteinazy v differentsial’noi diagnostike dobrokachestvennykh, pervichnykh i vtorichnykh zlokachestvennykh opukholei golovnogo mozga. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2016;6:4. (In Russ.).Prasanna Kumar H, Gowdappa HB, Hosmani T, Urs T. Exocrine dysfunction correlates with endocrinal impairment of pancreas in Type 2 diabetes mellitus. Indian J Endocrinol Metab. 2018;22(1):121. doi: https://doi.org/10.4103/ijem.IJEM_139_17Prasanna Kumar H, Gowdappa HB, Hosmani T, Urs T. Exocrine dysfunction correlates with endocrinal impairment of pancreas in Type 2 diabetes mellitus. Indian J Endocrinol Metab. 2018;22(1):121. doi: https://doi.org/10.4103/ijem.IJEM_139_17MacfarlaneSR, SeatterMJ, Kanke T. Proteinase-activated receptors. Pharmacol. Rev. 2001;53(2):245-282.MacfarlaneSR, SeatterMJ, Kanke T. Proteinase-activated receptors. Pharmacol. Rev. 2001;53(2):245-282.Kumar VR, Darisipudi MN, Steiger S, et al. Cathepsin S Cleavage of Protease-Activated Receptor-2 on Endothelial Cells Promotes Microvascular Diabetes Complications. J Am Soc Nephrol. 2016;27(6):1635-1649. doi: https://doi.org/10.1681/ASN.2015020208Kumar VR, Darisipudi MN, Steiger S, et al. Cathepsin S Cleavage of Protease-Activated Receptor-2 on Endothelial Cells Promotes Microvascular Diabetes Complications. J Am Soc Nephrol. 2016;27(6):1635-1649. doi: https://doi.org/10.1681/ASN.2015020208Азизова Г.И., Дадашова А.Р., Амирова М.Ф. Биомаркеры оксидативного стресса и состояние антиоксидантной системы при сахарном диабете типа 2 // Universum: Медицина и фармакология. — 2016. — Т. 6. — №7.Azizova GI, Dadashova AR, Amirova MF. Biomarkery oksidativnogo stressa i sostoyanie antioksidantnoi sistemy pri sakharnom diabete tipa 2. Universum: Meditsina i farmakologiya. 2016;6(7). (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.