Влияние экстракта листьев черники на показатели развития экспериментального сахарного диабета 2 типа

ВСТУПЛЕНИЕ

экстракт черника инсулин Термин «сахарный диабет» (СД) объединяет группу синдромов, для которых характерны гипергликемия, нарушенный метаболизм липидов, углеводов и белков и высокий риск осложнений, связанный с поражением сосудов. СД и нарушение толерантности к глюкозе не только встречаются сами по себе, но и сопутствуют многим заболеваниям — так называемый «вторичный сахарный диабет».

Ослабление системы антиоксидантной защиты организма при СД приводит к активации перекисных механизмов [1, 4, 9], что наряду с гипергликемией и дислипидемией приводит к нарушению проницаемости фосфолипидной мембраны клеток периферических тканей, толерантности к инсулину, повреждению b-клеток островков Лангерганса и развитию макрои микроангиопатии. Рядом экспериментальных работ было выявлено, что применение фитотерапии в комплексном лечении СД приводит к предупреждению развития заболевания и его осложнений. Препаратами выбора для профилактики и лечения СД и его осложнений являются природные биофлавоноиды [1]. Для этих веществ характерна высокая антирадикальная активность. Оптимальный эффект растительных АО проявляется при применении их в комплексе сопутствующих биологически активных веществ растительного сырья [7].

Природные антиоксиданты — флавоноиды в комплексе с другими растительными биологически активными веществами оказывают гипогликемическое действие [6]. Интерес для исследования в качестве средства для применения при СД представляет черника обыкновенная — Vaccinum myrtillus. Применяют препараты листьев черники для снижения сахара в крови при СД в составе различных растительных сборов.

Целью настоящего исследования было изучение влияния экстракта сухого из листьев черники на развитие метаболических нарушений у крыс при экспериментальной инсулинорезистентности.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Эксперимент проводили на 18-месячных белых рандомбредных самцах крыс массой 350−370 г. Инсулинорезистентность моделировали содержанием животных на диете, обогащённой фруктозой (60,3% фруктозы, 18,3% белка, 5,2% жиров), которая сопровождается ожирением, нарушениями углеводного и липидного обменов [8]. Опытные животные были разделены на 3 группы: 1) интактные животные, которые содержались на стандартном рационе вивария НФаУ; 2) животные, которые содержались 12 недель на фруктозной диете; 3) животные, которые содержались 8 недель на фруктозной диете и ещё 4 недели на данной диете с ежедневным одноразовым внутрижелудочным введением экстракта сухого из листьев черники в дозе 9 мг общих полифенолов на 100 г массы тела. Данная доза была подобрана в предыдущих экспериментах как наиболее эффективная. Под хлоразоло-уретановым наркозом у животных брали кровь из верхней десны. При выполнении экспериментов придерживались «Общих этических принципов экспериментов на животных» (Украина, 2001), гармонизированных с «Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей» (Страсбург, 1985).

Таблица. БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ В СЫВОРОТКЕ КРОВИ КРЫС ПРИ ВЫСОКОФРУКТОЗНОЙ ДИЕТЕ И/ИЛИ ВВЕДЕНИИ ИССЛЕДУЕМОГО ВЕЩЕСТВА (M ± m, n = 6)

Примечание:

• 1) * - отклонение достоверно относительно интакта (р < 0,05);
• 2) # - отклонение достоверно относительно «Диеты» (р < 0,05).

В качестве маркера степени компенсации углеводного обмена, качества лечения и риска развития отдаленных осложнений СД использовали уровень гликированного гемоглобина (HbAlc), концентрацию которого определяли иммунотурбидиметрическим методом. Уровень фруктозамина определяли спектрофотометрическим методом с использованием НСТ (нитросинего тетразолия), реактивы фирмы «Хоффманн — Ла Рош».

Содержание глюкозы, инсулина и триацилглицеролов (ТАГ) определяли с использованием стандартных наборов фирмы «Фелісіт-Діагностика» (Украина) и фирмы «Lachema» (Чехия). Концентрации а-холестерина и в-холестерина определяли с помощью стандартных ферментативных холестеролоксидазных наборов фирмы Boehringer Mannheim GmbH Diagnostica (Германия).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Как видно из результатов проведенных исследований, содержание крыс на обогащенной фруктозой диете вызывает почти трехкратное увеличение уровня глюкозы в сыворотке крови (табл.). В то же время наблюдается гиперинсулинемия (табл.), что при одновременной гипергликемии свидетельствует о нечувствительности клеток к инсулину, то есть о развитии инсулинорезистентности.

Как известно, фруктоза не вызывает усиления секреции инсулина, необходимого для утилизации других углеводов пищи, и в печени становится субстратом липогенеза [9]. Фруктозная нагрузка таким образом приводит к ускорению синтеза триацилглицеринов de novo, а также увеличению уровня свободных жирных кислот, которые могут активировать ключевой фермент гликогенолиза — глюкозо-6-фосфатазу и тем самым увеличивать образование глюкозы в печени, что существенно влияет на увеличение гипергликемии [9].

Возрастание концентрации ТАГ (табл.), наблюдаемое через 6 недель эксперимента, является следствием мобилизации жира из жировой ткани и усиления эндогенного синтеза ТАГ и липопротеинов очень низкой плотности печенью из-за ослабления ингибирующего действия инсулина на липолиз. Уровень гликозилированного гемоглобина увеличивался по сравнению с контролем, т. к. это соединение образуется в результате неферментативной химической реакции гемоглобина А, содержащегося в эритроцитах, с глюкозой крови. Скорость и объем этой реакции зависят от среднего уровня глюкозы крови на протяжении жизни эритроцита.

Как видно из данных (табл.), происходит повышение концентрации глюкозы, гликозилированного гемоглобина и фруктозамина. Повышение средней концентрации глюкозы в крови приводит к повышению концентрации HbAlc на 20%, а фруктозамина — на 84%. Повышение концентрации фруктозамина в сыворотке крови экспериментальных животных также свидетельствует о нарушении регуляции гликемии инсулином. Помимо гемоглобина неферментативному гликозилированию в плазме крови подвергается и альбумин, в результате чего образуется фруктозамин. Таким образом, уровень гликированных белков, определяемый по содержанию фруктозамина, отражает средний уровень глюкозы в крови пациента на протяжении ранних сроков развития гипергликемии.

Поскольку скорость образования НЬАІс зависит от величины гипергликемии, а нормализация его уровня в крови происходит через 4−6 недель после достижения эугликемии, содержание гликогемоглобина является адекватным показателем компенсации углеводного обмена у больных диабетом на протяжении длительного времени, и возрастание его уровня, от меченное и в нашем эксперименте, свидетельствует о большем риске развития ретинопатии, нефропатии и других осложнений диабета [5].

Падение уровня а-холестерина и повышение содержания в-холестерина у животных группы модельной патологии (табл.), очевидно, связано с усилением переноса эфиров холестерина от ЛПВП к атерогенным АпоВ-ЛП и обусловлено накоплением ТАГ.

В результате этих и других изменений развивается атерогенная дислипидемия [3].

Таким образом, содержание животных на высококалорийной диете с добавлением фруктозы вызывает комплекс метаболических нарушений, характерных для метаболического синдрома и диабета 2 типа.

В то же время, введение сухого экстракта черники оказывает выраженное нормализующее действие на все исследованные показатели: значительно снижается концентрация глюкозы, инсулина, гликоилированного гемоглобина, фруктозамина, ТАГ, а также улучшается соотношение уровней а-холестерина к в-холестерину (табл.).

Установленные протекторные эффекты экстракта черники, по-видимому, связаны с высоким содержанием в листьях данного растения целого ряда фенольных соединений (антоцианидинов, дубильных веществ поликатехиновой природы, кверцетина, арбутина, хлорогеновой кислоты и др.), для которых показано гипогликемическое и антиоксидантное действие [7].

Механизм гипогликемического действия полифенольных соединений, согласно данным литературы, связан с их влиянием на транспорт глюкозы в клетки. Главную роль в антидиабетическом действии экстрактов из листьев черники в последнее время отводят миртиллину и неомиртиллину. Последние представляют собой смесь эфиров дельфинидина и мальвидина, которые повышают чувствительность клеток к инсулину и улучшают функционирование поджелудочной железы [6].

В частности, известно, что в стимулированном инсулином поступлении глюкозы в клетки ключевую роль играет переносчик глюкозы GLUT4, который при необходимости транслоцируется из цитозоля к плазматической мембране. Активации GLUT4 предшествует взаимодействие инсулина со специфическим рецептором, активация тирозинкиназы и ФИ-3-киназы [10]. Однако показано, что транслокация GLUT4 также может быть инициирована посредством р38 МАРК-сигнального каскада, в который вовлечены РКВ, Akt, р38 МАРК. Антоцианидины индуцируют аутофосфорилирование инсулинового рецептора, активируют РКВ, Akt, р38 МАРК [10]. Согласно данным литературы катехин, как в опытах in vivo, так и in vitro снижает содержание глюкозы, усиливает поступление глюкозы в клетки, стимулирует синтез гликогена, а также окисление глюкозы [3]. Катехин усиливает как синтез мРНК GLUT4, так и процессы трансляции, что приводит к увеличению числа GLUT4. В результате такого действия кверцетин значительно снижает содержание триацилглицеринов и свободных жирных кислот в сыворотке крови крыс, а также пролонгирует проведение инсулинового сигнала путем увеличения активности тирозинкиназы и снижения активности тирозинфосфатазы в клетках-мишенях инсулина, может также увеличивать количество рецепторов к инсулину на поверхности клеток [6]. Кверцетин также ускоряет использование глюкозы в клетках печени и скелетных мышц путем активации ключевых ферментов гликолиза — гексокиназы и пируваткиназы, снижает активность гликогенфосфорилазы и стимулирует образование гликогена в клетках печени и скелетных мышц у животных с экспериментальным СД2. Кроме того, процианидины, содержащиеся в исследуемом экстракте, являются ингибиторами в-глюкозидазы и сахаразы, поэтому данные концентраты тормозят гидролиз углеводов в ЖКТ и, как следствие, снижают образование и всасывание глюкозы в кишечнике [6].

Немаловажный вклад в наблюдаемые эффекты вносят и мощные антиоксидантные свойства полифенолов черники. Гипергликемия неминуемо сопровождается интенсивным образованием свободных радикалов и активацией свободнорадикальных процессов, усугубляя повреждение органов и тканей.

ВЫВОДЫ

• 1. Содержание животных на высокофруктозной диете сопровождается комплексом метаболических нарушений, характерных для метаболического синдрома и сахарного диабета 2 типа.
• 2. Лечебно-профилактическое применение сухого экстракта листьев черники оказывает нормализующее влияние на показатели гликозилирования, а также на уровень глюкозы и показатели липидного обмена в сыворотке крови исследованных животных, что свидетельствует о целесообразности более глубокого изучения данного экстракта с целью создания на его основе средства для коррекции сахарного диабета 2 типа.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ИНФОРМАЦИИ

• 1. Балаболкин М. И. Эндокринология: [учебник]. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Универсум паблишинг, 1998. — 416 с.
• 2. Джафарова Р Э. Исследование гипогликемического действия некоторых лекарственных растений, содержащих флавоноиды / Р Э. Джафарова // Проблемы физиол. и биохимии. — 2008. — Т 26. — С. 237−248. Загайко А. Л. Метаболічний синдром: механізми розвитку та перспективи антиоксидантної терапії: [монографія] / А. Л. Загайко, Л. М. Вороніна, К. В. Стрельченко. — Х.: Вид-во НФаУ; Золоті сторінки, 2007. — 216 с.
• 5. Ильин А. В. Гликозилированный гемоглобин как ключевой параметр при мониторинге больных сахарным диабетом / А. В. Ильин, М. И. Арбузова, А. П. Князева // Сахарный диабет. — 2008. — № 2. — С. 60−64.
• 6. Макарова М. Н. Антирадикальная активность флавоноидов и их комбинаций с другими антиоксидантами / М. Н. Макарова, В. Г. Макаров, И. Г. Зенкевич // Фармация. — 2004. — № 2. — С. 30−32.
• 7. Рязанова Т. К. Фармакологическое исследование плодов и побегов черники обыкновенной /Т. К. Рязанова // Фундаментальные исследования. — 2013. — № 8, Ч. 5. — С. 1136−1140.
• 8. Строев Е. А. Практикум по биологической химии / Е. А. Строев, В. Г. Макарова. — М.: Высш. шк., 1986. — 231 с.
• 9. Altas M. Endothelial dysfunction in high fructose containing diet fed rats: increased nitric oxide and decreased endothelin-1 levels in liver tissue / [M. Altas, A. Var, K. Ozbilgin et al.] // Dicle University Med. School. — 2010. — Vol. 37, № 3. — P. 193−198.
• 10. Saifa F. Flavanoid and antioxydant agents: impotance of their interaction with biomembranes / [F. Saifa, M. Skalese, V. Lanza et al.] // Free Radical Biol. Med. — 1995. — Vol. 19, № 4. — P. 481−486.