Липидный состав и активность Na+,K+-АТФазы мембраны эритроцитов у пациентов с сахарнымдиабетом 2 типа при дислипопротеинемиях

Несмотря на значительные успехи в диабетологии сахарный диабет (СД) остается одной из глобальных медико-социальных проблем. Распространенность сер­дечно-­сосудистых заболеваний среди больных СД 2 типа (СД2) в 2-4 раза выше, чем среди лиц без диабета [1, 2, 3]. Кроме известных неспецифических факторов риска атеросклероза при СД2, имеются дополнительные специфические факторы: инсулинорезистентность (ИР), компенсаторная гиперинсулинемия, гипергликемия. ИР имеет многофакторный генез. Помимо генетической основы, большой процент в ее развитии имеют такие внешние факторы, как переедание и гиподинамия [3, 4, 5, 6]. Резистентность жировой ткани к инсулину проявляется неспособностью последнего подавлять окисление липидов. Это способствует увеличению количества свободных жирных кислот (СЖК), угнетающих окисление глюкозы в мышцах. В свою очередь усиливается процесс синтеза липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП) печенью. При этом в условиях гиперинсулинемии замедляется их элиминация, и в плазме крови повышается концентрация ЛПОНП, содержащих большое количество триглицеридов (ТГ), а также усиливается катаболизм липопротеинов высокой плотности (ЛПВП). Таким образом, развитие ИР и гиперинсулинемии сопровождается развитием дислипопротеинемии, которая носит атерогенный характер [4]. Значительное повышение ТГ и неэстерифицированных жирных кислот (НЭЖК) в плазме крови сочетается с резким увеличением ТГ в β-клетках поджелудочной железы и способствует ускорению их апоптоза [4, 7, 8, 9]. Наличие ИР, гиперинсулинемии, гипергликемии и дислипопротеинемии не может не повлиять на изменение липидного бислоя клеточных мембран. Структурные и функциональные особенности, а также его доступность для исследования делают эритроцит чрезвычайно удобной моделью для изучения действия повреждающих факторов и позволяют использовать его в качестве информативного тест-объекта для оценки состояния организма при патологии [10]. Поскольку в красных кровяных клетках полностью отсутствуют необходимые синтетические системы, обменные взаимодействия между эритроцитами и липопротеинами, реализуемые в кровотоке, приобретают особое значение для изу­чения диабетических дислипопротеинемий [11].

Цель

Целью настоящей работы явилось изучение особенностей липидного состава и активности Na+,K+-АТФазы мембран эритроцитов у больных СД2 при дислипопротеинемиях.

Материалы и методы

Обследовано 40 больных (22 мужчины и 18 женщин) СД2 в возрасте от 40 до 65 лет с продолжительностью заболевания до 15 лет. Контрольную группу составили 19 практически здоровых лиц (11 мужчин и 8 женщин) аналогичного возраста с нормальными показателями углеводного обмена с учетом уровней гликемии натощак, постпрандиальной гликемии, глюкозо-толерантного теста (ГТТ), гликированного гемоглобина (НbА1с), референтными величинами показателей обмена липидов (ОХ, ТГ, ХС ЛПВП, ХС ЛПНП), ИМТ – от 23,1 до 24,9 кг/м2, без наследственной предрасположенности к сердечно-сосудистой патологии и СД.

Пациенты с СД2 составили основную группу, которая с учетом давности патологического процесса была разделена на две подгруппы. В подгруппу А вошли 16 пациентов с длительностью заболевания до пяти лет, а в подгруппу В – 24 пациента с длительностью заболевания более пяти лет. Критериями включения в исследование явились: НbА1с≥7,0%, ИМТ<30 кг/м2, АД не более 140/80 мм рт.ст., общий холестерин (ОХС)≥4,5 ммоль/л, ХС ЛПНП≥3,0 ммоль/л; ТГ>1,77 ммоль/л; ХС ЛПВП<1,2 ммоль/л. Критерии исключения: заболевания печени не уточненного генеза, тяжелые соматические заболевания, злокачественные новообразования, злоупотребление алкоголем, прием гиполипидемических препаратов, антикоагулянтов, антиагрегантов и антиоксидантов в течение последних 3-х месяцев.

Все пациенты обследованы в момент госпитализации в дневном стационаре эндокринологической клиники СибГМУ и городской больницы №3 г. Томска.

Содержание ХЛ, ХС ЛПВП, ХС ЛПНП, ТГ в сыворотке крови определяли с помощью реактивов фирмы «Olvescs diagnostikum» и «Herbos» на полуавтоматическом анализаторе «Metrolab 2300».

Мембраны эритроцитов выделяли путем гипоосмотического гемолиза [12], липидный экстракт получали по методу Folch J. с соавт. [13]. Определяли общее содержание липидов [14], общих фосфолипидов [15]. Липидный состав мембраны эритроцитов изучали с помощью метода тонкослойной хроматографии. Препаративное разделение нейтральных липидов проводили в системе растворителей гептан : диэтиловый эфир: этилацетат (80 : 20 : 1,5), фосфолипидов – в системе хлороформ : метанол : вода (32 : 12,5 : 2) на пластинках «Silufol UV254» (Чехия) [16, 17]. Идентификацию фракций липидов осуществляли с использованием стандартов «Sigma».

В мембранной суспензии микробиуретовым методом определяли содержание белка. Определение активности Na+,K+-АТФазы в мембране эритроцитов проводили методом, разработанным Казенновым А.М. и соавт. [18] и основанным на накоплении неорганического фосфора (Рi) в среде, содержащей АТФ, в результате его гидролиза под действием АТФазы.

Результаты исследования были обработаны с использованием стандартного набора программ Statistika for Windows (2002, версия 6,0). Количественные показатели были проверены на нормальность с использованием критерия Shapiro Wilks W-test. Межгрупповые отличия оценивали непараметрическим критерием с помощью теста Манна-Уитни. Для непарно связанных групп использовали непараметрический критерий Вилкоксона. Корреляционный анализ проводили по методу Спирмена.

Результаты и их обсуждение

Анализ клинико-лабораторных показателей обследованных больных СД2 (табл. 1) выявил нарушения липидного обмена сыворотки крови в виде достоверного увеличения уровней ОХС, ТГ и ХС ЛПНП на фоне снижения ХС ЛПВП по сравнению с показателями у здоровых доноров (р<0,05). Также у пациентов с СД2 были установлены более высокие уровни НbА1с, постпрандиальной и гликемии натощак по сравнению с аналогичными показателями в группе контроля (р<0,05). При этом наиболее выраженные изменения углеводного и липидного обменов были выявлены у больных СД2 подгруппы В, имевших длительность заболевания более пяти лет (р<0,05).

К настоящему времени сформировалось мнение, что при СД патология липидного обмена создает основу для дезорганизации структуры и функции мембраны эритроцитов [11]. Проведенное нами исследование особенностей липидного спектра мембраны эритроцитов у больных СД2 позволило получить фактические данные (табл. 2), указывающие на факт дезорганизации липидной компоненты мембраны красных кровяных клеток, выраженность которой зависела от давности патологического процесса, тяжести диабетической дислипидемии и степени компенсации углеводного обмена. Так, у всех больных СД2 имела место очевидная модификация липидного спектра мембраны в виде увеличения абсолютного содержания общих липидов с повышением относительного количества холестерина и фракции эфиров холестерина на фоне снижения доли фракции общих фосфолипидов (р<0,05). Наиболее существенные изменения липидной фазы мембраны эритроцитов были обнаружены у больных СД2 подгруппы В. Обнаружено увеличение содержания в мембране эритроцитов холестериновой фракции (на 39%) и эфиров холестерина (на 17%) на фоне снижения уровня общих фосфолипидов (на 59% от уровня в контроле) (р<0,001). Известно, что холестерин, встраиваясь между молекулами липидов, в значительной мере определяет текучесть и вязкость мембраны клеток, неблагоприятно сказываясь на состоянии мембраны эритроцитов и способствуя их гемолизу [19]. Наряду с этим у всех больных СД2 обращало на себя внимание отчетливое уменьшение в мембране эритроцитов абсолютного содержания фосфолипидов с перераспределением их относительного состава. Наиболее выраженные нарушения фосфолипидного спектра эритроцитарной мембраны были выявлены у больных СД2 подгруппы В: на фоне достоверного (р<0,01) снижения уровней фосфатидилхолина и сфингомиелина обнаружено увеличение содержания лизофосфатидилхолина (в 3,8 раза), фосфатидитинозитола (в 1,6 раза), фосфатидилсерина (в 1,7 раза) и фосфатидилэтаноламина (на 12%).

Полагают, что деградация фосфолипидного состава является одной из причин повышения ХС в мембране эритроцитов при патологии. В результате повышенной активности фосфолиполиза и свободно-радикального окисления происходит разрушение фосфолипидных молекул, вследствие чего уменьшается их содержание в мембране, замещаясь на молекулы ХС [20]. При дислипопротеинемиях наибольшее значение приобретает нарушение взаимодействия липопротеинов и плазмолеммы. Изменение соотношения липопротеиновых комплексов приводит к нарушению равновесия миграции ХС. При этом значительное превалирование количества липопротеинов атерогенных классов над содержанием ЛПВП создает условия для преимущественного поступления ХС в мембраны эритроцитов. Полученные результаты были подтверждены данными корреляционного анализа между относительным содержанием холестерина в мембранах эритроцитов и показателями липидного обмена сыворотки крови: общего холестерина (r=0,54, p<0,01), триглицеридов (r=0,64, p<0,001), ХС ЛПНП (r=0,61, p<0,001), ХС ЛПВП (r=-0,40, p<0,05).

Дезорганизация липидного слоя мембраны эритроцитов может явиться причиной утраты способности клеток регулировать ионный и антиоксидантный гомеостаз, что может сопровождаться угнетением активности ионтранспортирующего энзима Na+,K+-АТФазы. Наши исследования показали, что у всех пациентов с СД2 имело место достоверное снижение активности данного фермента в мембране эритроцитов, наиболее выраженное в подгруппе с длительностью заболевания более пяти лет – до 0,035±0,003 мкмольPi/час⋅мг белка). Активность ионтранспортирующего энзима Na+,K+-АТФазы была в 1,9 раза ниже аналогичного показателя у здоровых доноров (0,065±0,004 мкмоль Pi/час⋅мг белка) (рис. 1). Такое ингибирование активности данного фермента является результатом не только выявленных структурных изменений липидного матрикса мембраны эритроцитов, но и процессов неферментного гликирования белков мембраны клеток крови при СД, способствующих модуляции мембранных ионтранспортных систем [21]. Так, проведенный нами корреляционный анализ позволил установить корреляционные связи между значениями активности Na+,К+-АТФазы и показателями, характеризующими структурно-функциональные свойства эритроцитарной мембраны: содержанием фосфолипидов (r=0,63, p<0,01), холестерина (r=-0,64, p<0,01), ЛФХ (r=-0,71, p<0,001), а также показателем НbА1с (r=-0,68, p<0,001).

Поскольку состояние мембраны эритроцитов определяет их микрореологические особенности, обнаруженные изменения молекулярной организации мембраны эритроцитарных клеток можно рассматривать в качестве патогенетического звена развития диабетических ангиопатий. Таким образом, изучение липидного состава сыворотки крови и особенностей липидной дезорганизации мембраны эритроцитов у пациентов с СД2 не только позволяет судить об обмене липидными компонентами между мембраной эритроцитов и плазменными липопротеинами, но и открывает новые подходы в использовании комплексной липидокоррегирующей терапии, направленной в конечном итоге на своевременную профилактику и лечение сосудистых осложнений СД2.

Выводы

1. Нарушения структуры мембраны эритроцитов у больных СД2 с дислипопротеинемией характеризуются изменениями липидного состава (увеличением содержания холестерина и его эфиров, лизофосфатидилхолина, фосфатидилсерина при одновременном уменьшении доли фосфатидилхолина), угнетением активности ионтранспортирующего мембранассоциированного энзима Na+,K+-АТФазы.
2. Степень выраженности структурно-функциональных изменений мембраны эритроцитов зависит от длительности основного патологического процесса, тяжести диабетической дислипопротеинемии, уровня метаболической компенсации углеводного обмена.
3. Исследование особенностей липидной дезорганизации мембраны эритроцитов у пациентов с СД2 позволяет разработать новые подходы в использовании комплексной липидокоррегирующей терапии.