Изменение некоторых показателей углеводного обмена у крыс с экспериментальным аллоксановым диабетом на фоне комбинированной интоксикации солями тяжелых металлов

Изучено влияние аллоксана на некоторые показатели углеводного обмена у крыс на фоне предварительной изолированной и комбинированной интоксикации соединениями свинца и хрома в течение 30 суток. У животных определялась концентрация глюкозы, кетоновых тел в крови и моче и уровеньиммунореактивного инсулина в сыворотке крови. Показано, чтокомбинированное действие ацетата свинцаи бихромата калия снижают резистентность бета-клеток поджелудочной железы к диабетогенному действию аллоксана.

Актуальной проблемой современного здравоохранения являетсяпроблема сахарного диабета (СД). Сегодня это заболевание,приобретшее масштабы «Эпидемии неинфекционного характера», - одно из самых изучаемых в медицине[1,2]. Несмотря на выдающиеся исследования в области изучения сахарного диабета и связанных с ним метаболических нарушений, перед диабетологической службой и наукой в целом остается много нерешенных вопросов. Так, не уделяется должного внимания изучению влияний соединений тяжелых металлов на развитие сахарного диабета, между тем известно, чтоорганизм находится под прессом комбинированного действия факторов и зачастую трудно оценить приоритетность той или иной причины в возникновении патологии. Анализ литературы показывает, что исследования лишь констатируют факты выявления диабета у людей, профессионально связанных с соединениями тяжелых металлов, без попыток их комплексного анализа, не рассматриваются также и предпосылки формирования данной патологии [3,4].

В результате целью нашего исследования явилось изучение уровня глюкозы, кетонов в крови, ИРИ у крыс с экспериментальным диабетом на фоне комбинированной свинцовой и хромовой интоксикации.

Материалы и методы

Исследования проведены на 160 беспородных крысах – самцах, массой тела 230-270 г., полученных из вивария Клинико-экспериментальной лаборатории НИИФМ им. Б.А. Атчабарова. Содержание, уход и выведение животных из эксперимента осуществляли в соответствии с правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных (Приказ МЗ РК № 697 от 12.11.2009г.). Животные содержались на стандартном рационе вивария, при свободном доступе к воде и пище. Для проведения эксперимента крысы были разделены на следующие группы: 1 группа – интактные животные(вводился физиологический раствор в объеме, эквивалентном объему раствора, вводимого опытным животным); 2 группа – «свинец» (крысы, получавшие ацетат свинца); 3 группа – «хром» (крысы, получавшие бихромат калия); 4 группа - «свинец+хром» (крысы, получавшие комбинацию указанных металлов); 5 группа -«ин+ал», контроль (аллоксановый диабет у интактных крыс); 6 группа - «св+ал»(аллоксановый диабет на фоне свинцовой интоксикации); 7 группа - «хр+ал» (аллоксановый диабет на фоне хромовой интоксикации); 8 группа - «св+хр+ал» (аллоксановый диабет на фоне свинцово-хромовой интоксикации).

Затравку металлами проводили путем ежедневного перорального введения 1% раствора ацетата свинца в дозе 15 мг/кг массы тела и 0,5% раствора бихромата калия в дозе 5 мг/кг массы тела в течение 30 суток. Экспериментальный аллоксановыйдиабет (ЭАД) моделировали путем однократного подкожного введениядиабетогенной дозы 5% раствора аллоксана (Реахим) - 15 мг/100 г массы тела после 48-часового голодания [5,6]. На 3 и 14 сутки после введения аллоксана, измеряли содержание глюкозы и кетоновых тел в крови и мочес использованием глюкометраОрţİит фирмы «MediSense», анализатора мочи DIRUIH-100, реагентных полосок серии URIstikH. Определяли уровень иммунореактивного инсулина (ИРИ) в сыворотке крови радиоиммунным методом с использованием тест системы рио-ИНС-ПГ-1251 «ХОПИБОХ НАНБ» (Беларусь). Статистическую проводили с StatSoftStatistica
использованием обработку помощью 6.0 и критерия полученных данных пакета программ Biostat, SPSS 16,0с t Стьюдента и нормальности распределения по критерию Шапиро-Уилкса.

Результаты и обсуждение

Изолированная 30-дневная затравка крыс солями свинца и хрома не приводила к гибели животных. Уровень гликемии и ИРИ при свинцовой интоксикации достоверно не изменялся. Между тем,

глюкозы в крови на 35% (р≤0,05), при этом уровень ИРИ имел лишь тенденцию к снижению по сравнению с интактными животными, что, по- видимому, является результатом формирования инсулинорезистентности.

Комбинированное воздействие свинца и хрома в указанный срок приводило к гибели 30% животных ( р≤0,001), снижению уровня ИРИ на 29% (р≤0,05), однако, достоверного увеличения уровня глюкозы крови не отмечалось. В моче экспериментальных животных всех исследуемых групп достоверных отличий содержания глюкозы по сравнению с интактными крысами не было.

Введение аллоксана крысам на фоне изолированной свинцовой и хромовой интоксикации приводило к развитию диабета у 66,6 % и у 72% животных соответственно. Частота развития ЭАД у крыс со свинцово-хромовой интоксикацией при используемой дозе аллоксанасоставила 100% и заметно не отличалась от группы крыс, которым аллоксан вводили на фоне полного здоровья. Таким образом, комбинированное воздействие металлов в отличие от их изолированного влияния усиливает диабетогенное действие аллоксана. Гибель животных в группе «св+хр+ал» была в 2,7 раза (р≤0,05) больше, чем в контроле, в 12 раз (р≤0,001) больше по сравнению с группой животных со свинцовой интоксикацией и в 8,4 (р≤0,001) больше, чем при хромовой интоксикации.

Данные исследования влияния аллоксанана показатели глюкозы и ИРИ в крови у крыс с ЭАД представлены в таблице 1.

введение хрома вызывало увеличение содержания

Таблица 1 - Содержание ИРИ и глюкозы в крови у крыс с ЭАД (М±т)

Показатели

Группы животных

св+хр+ал

св+ал

хр+ал

ин+

ал

Глюкоза крови до введения аллоксана (ммоль/л)

4,6±0,5

4,2±0,8

4,8±0,3▼

р≤0,05

3,5±

0,5

Глюкоза крови на 3 сутки ЭАД (ммоль/л)

26,1±0,4▼

р≤0,001

16,5±1,5*

р≤0,001

19,3±1,3* р≤0,001

21,8 ±1,4 р≤0, 001

Глюкоза крови на 14 сутки ЭАД (ммоль/л)

18±1,5∙

р≤0,001

12,2±1,6* р≤0,01

15,4±1,2

18,1

±1,2

ИРИ до введения

аллоксана(мкЕД/мл)

2,2±0,2▼

р≤0,05

2,9±0,4

2,6±0,2

3,1±

0,4

ИРИ на 3 сутки ЭАД (мкЕД/мл)

1,08±0,05♦ р≤0,001

2,3±0,4* р≤0,001

1,7±0,2*

р≤0,001

1,9±

0,6♦ р≤0, 001

ИРИ на 14 сутки ЭАД (мкЕД/мл)

¯¯Ō

2,7±0,3*

2,1±0,1*

1,1±

0,2*

* - статистически значимые отличия по сравнению с данными группы «св+хр+ал»; ▼ – по сравнению с группой «ин+ал»; •- по сравнению с показателями на третьи сутки ЭАД, ♦ - по сравнению с показателями до введения аллоксана

В ходе экспериментальных исследований установлено, что на третьи сутки после введения аллоксанасодержание глюкозы в крови крыс группы «св+хр+ал», было больше на 20%, чем у животных группы «ин+ал», на 58% больше, чем в группе «св+ал» и на 35% большечем в группе «хр+ал» (р≤0,001 во всех случаях) (таблица 1). По сравнению с соответствующими исходными показателями содержание глюкозы в крови у крыс группы «св+хр+ал» увеличилось в 4,7 раза, в то время как в группе «ин+ал» – в 5,2 раза. В эти же сроки наблюдения средний уровень глюкозы в крови у крыс группы «св+ал» составил 293%, группы «хр+ал» 302% от соответствующих исходных данных (р≤0,001 ко всем показателям). В результате, на третьи сутки развития ЭАД содержание глюкозы в крови в группе «св+хр+ал» было максимальным по сравнению с изолированным воздействием металлов и группой контроля. На 14 сутки ЭАД отмечалось снижение на 31% (р≤0,001) содержания глюкозы в крови у животных группы «св+хр+ал» по сравнению с третьими сутками. В то же время уровень глюкозы у крыс группы «св+хр+ал» был выше на 52% (р≤0,001), чем аналогичный показатель в группе «св+ал». Следовательно, комбинированное действие свинца и хрома привело к развитию более тяжелого (по уровню гликемии) течения ЭАД, по сравнению с группами животных, у которых ЭАД протекал в условиях предварительного изолированного воздействия указанных металлов.

Как видно из таблицы 1, на третьи сутки ЭАД в группе «св+хр+ал» наблюдалось снижение уровня ИРИ на 51% (р≤0,001) по сравнению с данными до введения аллоксана, в то время как в группе «ин+ал» наблюдалась лишь тенденция к снижению. В группе «хр+ал» уровень ИРИ также уменьшился на 35% (р≤0,05), и, напротив, в группе «св+ал» введение аллоксана практически не изменило содержание ИРИ по сравнению с показателями до введения аллоксана. Таким образом, на третьи сутки ЭАД в группе «св+хр+ал» уровень ИРИ был меньше, чем в группах «св+ал» и «хр+ал». На 14 сутки течения диабета уровень ИРИ в сыворотке крови у крыс группы «св+хр+ал» составил 0 мкЕД/мл, в то время как в группе «ин+ал» содержание ИРИ составило 35%

(р≤0,05) от соответствующих данных до введения аллоксана, в группе «св+ал» - 93% (р≤0,001) и в группе «хр+ал» - 81% (р≤0,001). Итак, как на 3, так и на 14 сутки ЭАД на фоне комбинированного воздействия металлов по отношению к их изолированному действию характеризовался минимальным содержанием ИРИ в крови вплоть до нулевых значений на 14 сутки.

Наличие кетоновых тел в крови является одним из основных показателей тяжести течения диабета. При сравнении содержания кетоновых тел в крови в условиях изолированного и совместного действия металлов на третьи сутки ЭАД можно отметить, что введение аллоксана животным на фоне комбинированного влияния свинца и хрома показало более высокий уровень кетоновых тел в крови. Так, при ЭАД на фоне действия свинца уровень кетоновых тел составил 55% (р ≤0,05), а на фоне действия хрома – 61% (р ≤0,05) от такового у крыс группы «св+хр+ал». На 14 сутки течения диабета заметных различий в содержании кетоновых тел в исследуемых группах не было. Следовательно, введение аллоксана в условиях комбинированного действия металлов вызывало более значительное повышение уровня кетоновых тел на 3 сутки по сравнению с их изолированным влиянием.

Таблица 2 - Содержание глюкозы, кетоновых тел в моче у крыс с ЭАД на 14 сутки

Группы животных

ин+ал

св+ал

Wilkoxon test

(уровень знач.)

хр+ал

Wilkoxon test

(уровень знач.)

св+хр+ал

Wilkox

on test

(урове нь знач.)

Содержани еглюкозы (ммоль/л)

17,7(1,22)

5,24(0,08)

0,005* z=2,809

8,7(0,76)

0,008* z=2,668

25,3(3,6)

0,012* z=2,810

Содержани е кетоновых тел (ммоль/л)

1,49(0,29)

¯¯0

0,004* z=2,871 0,004■ z=2,842

0,60(0,1)

0,044* z=2,010 0,011■ z=2,536

2,4(0,33)

0,026* z=2,232

* - статистически значимые отличия по сравнению с данными группы «ин+ал», ■- статистически значимые отличия по сравнению с данными группы «св+хр+ал», М(т) – М среднее, m – ошибка среднего

Интоксикация солями тяжелых металлов животных не вызывала глюкозурию. Введение аллоксана приводило к глюкозурии и кетонурии у крыс всех исследуемых групп. Как видно из таблицы 2, наиболее выраженная глюкозурия и кетонурия отмечалась в 8 группе животных «св+хр+ал». При ЭАД на фоне изолированного воздействия свинца и хрома как глюкозурия (на 70% (Р=0,005) и 50,8% (Р=0,008) соответственно), так и кетонурия ( на 100% Р=0,004 и 75% Р=0,044 соответственно) были менее выражены. Заключение

Полученные данные свидетельствуют о том, что изолированное введение солей свинца и хрома в течение 30 дней не оказывает значительного влияния на уровень ИРИ в крови. При хромовой интоксикации, на наш взгляд, развивается инсулинорезистентность, о чем свидетельствует повышение уровня глюкозы крови при нормальном содержании инсулина.

На фоне изолированной свинцовой и хромовой интоксикации аллоксановый диабет развивается в меньшем проценте случаев, чем у интактных животных, по-видимому, малые дозы металлов способствуют синтезу металлотионеинов, которые повышают резистентность клеток к повреждению за счет снижения ПОЛ, активации гипоксия- индуцибильного фактора HIF [7]. Кроме того, ранее нами было показано [8], что хроническое воздействие малых доз свинца приводит к умеренной активации гипофизарно-надпочечниковой системы, имеющей ключевое значение в повышении резистентности организма к повреждающим факторам. Нельзя исключить, возможную активацию свинцом антиоксидантной системы, имеющей важное значение в защите бета-клеток поджелудочной железы от повреждающего действия аллоксана.В связи с этим повторное воздействие повреждающего фактора (аллоксан) в условиях активации неспецифических механизмов адаптации, вызванных свинцом, характеризовалось относительной сохранностью инкреторной функции поджелудочной железы, чем у животных других экспериментальных групп. Наши данные подтверждаются исследованиями, в результате которых при повторных действиях кратковременных стрессорных ситуаций развивалась адаптация организма, которая не только повышала его устойчивость к тяжелому стрессу, но также обладала широким спектром перекрестных защитных эффектов [9].

Аллоксановый диабет на фоне свинцово-хромовой интоксикации моделируется в большем проценте случаев, протекает тяжелее, о чем свидетельствует более выраженная гипергликемия, глюкозурия, кетонурия, более низкий уровень ИРИ.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Barnes TL, Crandell JL., Change in DASH diet score and cardiovascular risk factors in youth with type 1 and type 2 diabetes mellitus: The SEARCH for Diabetes in Youth Study/Department of Epidemiology and Biostatistics and Center for Research in Nutrition and Health Disparities, Arnold School of Public Health, University of South Carolina, Columbia, SC, USA 2013. - Vol. 91. - P. 32
  2. Мкртумян А.М. Материалы конференции «Диабет 2013: проблемы и решения». – М.: 2013. – 60 с.
  3. Тихонов М.Н. Металлоаллергены: Общая характеристика и оценка неблагоприятного воздействия на здоровье работающих /Экологическая экспертиза. – М.: 2002. - №5. – С. 70-138.
  4. Гмошинский И.В. с соавт. Влияние биологически активной добавки к пище, содержащей хром, на клиникометаболические показатели у больных сахарным диабетом II типа. / Вопросы питания. – 2004. – №5. – С.17-20.
  5. Selyatitskaya V.G. Functional State of Adrenocortical System in Rats with Manifest Alloxan-Induced Diabetes Mellitus /
  6. G. Selyatitskaya, O.P. Cherkasova, T.V. Pankina, N.A. Palchikova /Bull. Exper. Biol. - 2009. - Vol. 146. - P. 708-710.
  7. Баранов В.Г. Экспериментальный сахарный диабет: роль в клинической диабетологии. - Л.: Наука, 1983. – 247с. Murphy BJ, Kimura N, Sato BG et al. Metallothionein induction by hypoxia involves cooperative interactions between metal- responsive transcription factor-1 and hypoxia-inducible transcription factor-1 alpha /MolCacer Res. – 2008. – Vol. 6. - N.3. – P. 483-490.
  8. Ударцева Т.П. Механизмы адаптации к совместному воздействию свинца и ограничения движений. – Алматы: 2001.
  9. Засухина Г.Д. Адаптивный ответ - общебиологическая закономерность: факты, гипотезы, вопросы. \ Радиационная биология. Радиоэкология. – 2008. – № 4 – Т.48 – С. 464 -473.
Год: 2014
Город: Алматы
Категория: Медицина