Введение к работе
Актуальность проблемы. Заболеваемость сахарным диабетом (СД) является
одной из самых важнейших не только медицинских, но и социальных проблем. Это
обусловлено широкой распространенностью заболевания, самой ранней из всех
хронических заболеваний инвалидизацией больных и высокой их смертностью
(третье место после сердечно – сосудистой патологии и злокачественных
новообразований), ранним выходом на инвалидность лиц молодого,
трудоспособного возраста, а также большими экономическими затратами, связанными с заболеванием (М.И. Балаболкин, 2000; А.М. Мкртумян, 2008; И. Дедов, 2011; WHO, 1997). Широкое применение высококачественных препаратов инсулина и других сахароснижающих препаратов, существенно продлевающих жизнь больных, не обеспечивает полной компенсации нарушенного обмена веществ, и не предотвращает развитие многочисленных осложнений, среди которых основное место занимают поражения сердечно – сосудистой системы. Показано, что диабетические ангиопатии во многом определяют клиническое течение заболевания, его прогноз, являются основной причиной инвалидизации и смертности в промышленно - развитых странах (М.И. Балаболкин, Е.М.Клебанова, 2000; R. Kocic, 2009; S. Choudhuri, 2013).
Многочисленные исследования в этой области свидетельствуют о том, что повреждающее действие гипергликемии на сосудистую стенку опосредуется свободными радикалами. Причем установлено, что в механизмах повышения окислительного стресса (ОС) при диабете участвует не только гипергликемия, но и гипоинсулинемия. Так же доказано, что хроническая гипергликемия через повышение скорости аутоокисления глюкозы увеличивает образование свободных радикалов, увеличивая процессы гликозилирования, приводит к избыточному образованию окисленных белков, а повышенная активность полиолового пути обмена глюкозы способствует истощению запасов НАДФН. Гипоинсулинсмия активирует симпатическую нервную систему и опосредованное катехоламинами
образование свободных радикалов, а через вызванное катехоламинами повышение
уровня ненасыщенных жирных кислот дополнительно увеличивает образование
свободных радикалов, и снижает уровень глутатиона (одного из важных
водорастворимых антиоксидантов) (A. Ceriello, 2000; W. Engelen, 2000; A.
Majchrzak, 2001; К.В. Антонова, 2008; М.И. Балаболкин, 2000; Ф.А. Гершкорон,
2005). Таким образом, патофизиологические механизмы, определяющие
взаимосвязь между дислипидемией и развитием диабетических ангиопатий, окончательно не ясны. Хроническая гипергликемия через повышения скорости аутоокисления глюкозы увеличивает образование свободных радикалов, усиливая процессы гликозилирования, повышает уровни насыщенных жирных кислот, эти вопросы не до конца изучены. Имеющиеся литературные данные, посвященные изучению состояния перекисного окисления липидов (ПОЛ) и антиоксидантной системы (АОС) у больных с диабетом очень противоречивы и касаются лишь некоторых показателей системы «ПОЛ - АОС». Многие вопросы, связанные с особенностями нарушения липидного обмена, в том числе, обмена жирных кислот в эритроцитах, печени, сердечной мышце и коже у диабетических больных, остаются нерешнными.
Целью исследования являлось исследование патогенетических механизмов нарушения липидного обмена при сахарном диабете и его осложнениях в эксперименте (на модели стрептозотоцинового диабета) и клинике (при ишемической болезни сердца и других диабетических ангиопатиях).
Задачи исследования:
1. Провести комплексное изучение углеводного и липидного статуса в
эритроцитах, печени и коже у крыс на модели стрептозотоцинового диабета.
2. Изучить структурно - функциональные изменения в мембранах эритроцитов
и гомогенатах сердечной мышцы, кожи и печени в разные сроки после введения
стрептозотоцина в эксперименте.
3. Выявить особенности нарушения липидного обмена у диабетических
больных с ангиопатиями по спектру жирных кислот крови и по изменению
активности липопероксидации и антиокислительной защиты клеток.
4. Выявить взаимосвязи между нарушением обмена углеводов, изменением
соотношения ПОЛ – АОЗ и развитием дислипидемии у больных с ангиопатиями, а
также у пациентов без нарушений углеводного обмена, входящих группу риска по
сахарному диабету (н.п. при ожирении).
Научная новизна. Проведен анализ клинических, лабораторных и
экспериментальных данных с целью выявления взаимосвязи развития
диабетических осложнений от степени развития окислительного стресса, от дислипидемии и нарушения обмена жирных кислот.
Впервые проведено комплексное изучение углеводного и липидного статуса в эритроцитах, сердечной мышце, печени и коже у крыс на модели стрептозотоцинового диабета. Впервые проведено исследование параметров ПОЛ и системы антиоксидантной защиты в эритроцитах, гомогенатах кожи, печени и сердечной мышцы при экспериментальном стрептозотоциновом сахарном диабете и дана оценка роли жирных кислот в развитии перекисного окисления липидов.
Впервые показано, что по мере нарастания степени гипергликемии при стрептозотоциновом диабете в эксперименте и снижения транспорта глюкозы в клетки, гиперлипосинтетическая направленность метаболизма липидов играет важную роль в патогенезе формирования диабетических осложнений.
Впервые проведено комплексное исследование процессов перекисного окисления липидов и антиокислительной системы у больных СД, включающих определение первичных и вторичных продуктов липидной пероксидации, изучение различных звеньев АОС, обладающих как внутриклеточной, так и внеклеточной направленностью действия. При этом обнаружено, что не только СД протекает с активацией процессов ПОЛ и нарушениями в системе антиоксидантной защиты, но отмечаются аналогичные нарушения и у пациентов с ожирением. Впервые проведено определение спектра жирных кислот у здоровых пациентов, пациентов с
ожирением, больных сахарным диабетом типа 1 и СД типа 2 и дана развернутая хроматограмма жирных кислот.
Впервые проведен анализ взаимосвязи нарушений спектра жирных кислот, процессов перекисного окисления липидов и утилизации глюкозы эритроцитами в зависимости от степени развития окислительного стресса у больных сахарным диабетом 1 и 2 типов и у пациентов с ожирением, сопровождающимся инсулинрезистентностью. Установлено, что нарушения в спектре жирных кислот может привести к увеличению концентрации метаболитов ПОЛ и снижению утилизации глюкозы тканями и эти нарушения особенно выражены при СД 1 типа с осложнениями.
Впервые установлено, что у больных женщин с ожирением
сопровождающимся инсулинорезистентностью, а так же, как и при СД 2 отмечаются
качественно однотипные нарушения липидного, липопротеидного и углеводного
обменов (повышение уровня ОХ, ТГ, ЛПНП, холестерина ЛПОНП,
постпрандиальной глюкозы и др.). Дислипидемия при ожирении и СД 2 имеет
атерогенный характер. СД 2 обусловленный дисбалансом ПОЛ-АОА
сопровождается более высокой концентрацией переокисленных липопродуктов, снижением параметров антиоксидантных систем и утилизации глюкозы клетками. Ожирение и СД 2 сопровождается модификацией состава свободных и эстерифицированных ЖК плазмы крови, что может привести к изменению функциональной активности мембран клеток, следовательно, и понижению функциональной активности инсулин - зависимых транспортеров глюкозы.
Практическая значимость результатов исследования. Изучение
механизмов развития дислипидемии, нарушения обмена жирных кислот и системы ПОЛ-АОЗ клеток крови при СД повышает возможности профилактики осложнений заболевания и позволяет предложить новый подход к коррекции нарушений липидного обмена у больных.
Основные научные положения диссертации, выносимые на защиту:
-
В эксперименте в динамике показано, что метаболические нарушения, усиление процессов ПОЛ, изменения структурно-функциональных свойств эритроцитарных мембран и других тканей, а также нарушения в системе антиоксидантной защиты, происходят уже в дебюте стрептозотоцинового диабета и остаются таковыми на протяжении всего периода наблюдения.
-
При СД 2 типа наблюдается более выраженное нарушение в липидном спектре крови и обмене жирных кислот, увеличение уровня первичных продуктов ПОЛ, снижение содержания активности всех исследуемых ферментов (супероксиддисмутазы, каталазы, кроме глутатионпероксидазы) и в результате этого снижение утилизации глюкозы клетками, по сравнению с группой с ожирением и контролем. Развитие осложнений при СД 1 и СД 2 сопровождается более выраженным нарушением в обмене жирных кислот с повышением суммарного содержания НЖК, плазменного уровня МДА и снижением активности СОД, по сравнению с соответствующими показателями без осложнений.
3. Ожирение и СД 2 сопровождаются модификацией состава свободных и
этерифицированных ЖК в эритроцитах и плазме крови, что может привести к
изменению функциональной активности мембран клеток, следовательно, и
понижению функциональной активности инсулиновых рецепторов и других
инсулин–зависимых транспортеров глюкозы. Полученные результаты исследования
убедительно свидетельствуют о важной роли ЖК и их метаболитов в развитии
окислительного стресса при ожирении, СД 1 типа и СД 2 типа, что необходимо
учитывать при разработке и выборе соответствующих профилактических и
терапевтических мероприятий, направленных на предотвращении или устранений
выявленных нарушений.
Внедрение результатов исследования. Результаты проведнных
исследований внедрены в лабораторную практику центральной научно-исследовательской лаборатории РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России. Материалы диссертации используются при чтении курсов: «Биохимия», «Биохимия
тканей», «Молекулярные механизмы гормональной регуляции» студентам РНИМУ им. .И.Пирогова Минздрава.
Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, из которых 5 работ в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ («Российский медицинский журнал», «Биомедицинская химия», «Бюллетень экспериментальной медицины и биологии»). Электронный научно-образовательный вестник «Здоровье и образование в ХХI веке».
Основные положения диссертации доложены и обсуждены на Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учных «Молодая наука -XXI века». «Научная молодежь на пороге XXI века», Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учных.
Апробация диссертации проведена на совместном заседании сотрудников кафедры биологической химии лечебного факультета и сотрудников научно-исследовательской лаборатории патологии сердечно - сосудистой системы ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н.И. Пирогова.
Личный вклад автора в исследовании. Автором самостоятельно собрана информация обо всех вошедших в исследование пациентах. Автор самостоятельно провл подробный анализ современной литературы и исследование лабораторных показателей крови у больных. При экспериментальном СД у крыс автор определял все параметры липидного обмена и хроматограммы жирных кислот в различных тканях на газ - жидкостном хроматографе с масс спектрометрией. Представленные в диссертации результаты исследований, статистическая обработка и анализ полученных данных выполнены автором.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследований, изложения и обсуждения результатов исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка цитируемой литературы 228 источников, в том числе 112 иностранных). Работа содержит 15 таблиц и проиллюстрирована 21 рисунками и хроматограммами.