Обмен углеводсодержащих биополимеров в печени и слизистой желудка при экспериментальном диабете у крыс с различной устойчивостью к стрессу

Экспериментально доказано возникновение нарушений метаболизма соединительной ткани у больных сахарным диабетом (СД). Известно, что все разновидности моносахаридов, необходимые для построения гликозаминогликанов – основного вещества соединительной ткани, образуются из глюкозы. Предполагают, что в условиях относительной или абсолютной инсулиновой недостаточности нарушается нормальное динамическое равновесие между синтезом и распадом углеводно-белковых соединений основного вещества [1, 2].

В ряде исследований показано, что в однотипных экспериментальных конфликтных ситуациях отчетливо выявляются животные как устойчивые, так и предрасположенные к эмоциональному стрессу [3]. Обнаружено, что у крыс с различной устойчивостью к эмоциональному стрессу изменения морфофункциональной организации соединительной ткани выражены неодинаково [4].

Биохимические изменения, возникающие в органах и тканях при СД, трактуются как окислительный стресс [5]. Это объясняется схожестью изменений, возникающих в органах и тканях при эмоциональном стрессе и при данной патологии. Целый ряд признаков, таких как активация гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы, гиперпродукция контринсулярных гормонов, нарушения углеводного, липидного, белкового и других обменов, а также вовлечение в неспецифическую реакцию всех органов и тканей объединяет СД и стресс [6, 7].

Цель исследования

Изучить показатели обмена углеводсодержащих биополимеров соединительной ткани печени и слизистой желудка у стрессоустойчивых и стресс-неустойчивых крыс при экспериментальном СД.

Материалы и методы

Эксперименты проводили на 96 белых беспородных крысах-самцах массой 180–220 грамм в осенне-зимний период. При проведении опытов соблюдали положения Хельсинской декларации о гуманном отношении к животным. С целью прогностической оценки устойчивости животных к стрессогенным воздействиям крыс предварительно тестировали в «открытом поле» [3] и выделяли две группы животных: стрессоустойчивые (СУ) и стресс-неустойчивые (СНУ). Инсулинозависимый СД у крыс вызывали однократным подкожным введением аллоксана тетрагидрата (Fluka Chemica, Швеция) в дозе 170 мг/кг массы тела животного [8]. Контрольным крысам вводили эквиобъемное количество физиологического раствора. Животных декапитировали утром натощак в динамике опыта на фоне кратковременного эфирного наркоза на 10, 20, 30, 45 и 60 дни эксперимента. В качестве контроля развития диабета определяли концентрацию глюкозы в плазме крови. В печени крыс исследовали следующие показатели: содержание суммарных гликозаминогликанов (ГАГ) и гиалуронидазную активность (ГАА). Анализ динамики изменений обмена сиалогликопротеинов (СГП) в слизистых наложениях желудка проводился по показателям свободных сиаловых кислот (ССК) и сиалидазной активности (СА). Результаты исследований, полученные в ходе опыта, обрабатывали методом вариационной статистики. Достоверность различия параметров вычисляли по критерию Стьюдента.

Результаты

Согласно полученным данным (табл. 1), уровень глюкозы в плазме крыс достоверно превышал контрольные значения на протяжении всего эксперимента. Максимальные значения данного показателя наблюдались на десятый день опыта как для СУ, так и для СНУ животных, составляя 9,83±0,35 ммоль/л (div<0,001) и 9,34±0,45 ммоль/л (div<0,001) соответственно.

В гомогенате ткани печени на десятый день опыта у стрессоустойчивых крыс отмечалось возрастание концентрации ГАГ на 44,30% (div<0,001) от контроля (с 8,37±0,09 до 12,08±0,03 ммоль/кг). Далее уровень гликозаминогликанов продолжал увеличиваться, достигая максимума к 30-му дню, и составлял 21,00±0,13 ммоль/кг (div<0,001). Гиалуронидазная активность на десятый день эксперимента была ниже контрольных значений на 40,48% (div<0,001). Далее ГАА возрастала, достигая максимума на 30-й день опыта (4,72±0,44 мкмоль/г/час), что пред­шествовало снижению уровня ГАГ на 45-й день опыта.

Для СНУ крыс наблюдалось незначительное понижение концентрации ГАГ в печени на 10-й день опыта (с 9,61±0,10 до 8,58±0,16 ммоль/кг; div<0,001). Дальнейшее повышение данного показателя достигало максимума на 30-й день эксперимента (16,30±0,33 ммоль/кг; div<0,001). Параллельно отмечалось увеличение гиалуронидазной активности в первые 20 дней аллоксанового диабета с 3,59±0,23 до 8,51±0,14 мкмоль/г/час (div<0,001). Далее, до 45-го дня эксперимента, наблюдалось снижение ГАА до 2,34±0,18 мкмоль/г/час (div<0,01), что на 34,82% ниже значений контрольной группы.

С 45-го по 60-й день опыта уровень ГАГ в печени снижался как у СУ, так и у СНУ животных, но не достигал контрольных показателей к концу эксперимента, оставаясь значительно выше контроля, в особенности у СУ крыс (на 101,0%; div<0,001). Как видно из полученных данных, на всем протяжении эксперимента уровень ССК возрастал у обеих групп животных. Причем, максимальное увеличение отмечалось на 10-й и 45-й дни как у СУ, так и у СНУ крыс. Параллельно с этим имело место достоверное увеличение СА с максимальным ростом активности изучаемых ферментов на 10-й и 45-й дни соответственно с 0,39±0,006 до 3,98±0,05 ммоль/кг/час (div<0,001) и 4,61±0,05 ммоль/кг/час (div<0,01) – у СУ; с 0,44±0,004 до 4,6±0,04 ммоль/кг/час (div<0,01) и 4,99±0,04 ммоль/кг/час, (div<0,001) – у СНУ животных.

Обсуждение и выводы

При экспериментальном СД наблюдалось увеличение концентрации суммарных гликозаминогликанов в печени как СУ, так и СНУ животных, достигающее максимума на 30-й день опыта. Выявленные изменения в содержании ГАГ по степени выраженности менее значительны у СНУ крыс, в особенности во второй половине эксперимента. Накопление ГАГ преимущественно связывают с усилением фиброзирования ткани печени [9]. Возможно, такая динамика связана с более активным участием печени как в процессе синтеза, так и распада ГАГ. В то же время в обмене СГП слизистой оболочки желудка прослеживалось преобладание катаболических реакций в поздние сроки эксперимента (45-й день), более выраженное у СНУ животных. Значительные сдвиги в обмене сиалогликопротеинов слизистой желудка, выполняющих барьерную функцию, могут, по-видимому, послужить фоном в развитии «стрессорных» повреждений последней. Учитывая то обстоятельство, что олигосахаридные участки молекулы СГП тканей человека незначительно отличаются от таковых в составе СГП крысы [10], можно предположить, что сходные изменения могут иметь место у людей при длительной травмирующей стрессовой ситуации и СД.

Таким образом, результаты проведенных исследований свидетельствуют об однонаправленном нарушении метаболизма углеводсодержащих биополимеров соединительной ткани при экс­периментальном СД как у СУ, так и у СНУ животных.