Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

International journal of endocrinology 5(23) 2009

Back to issue

Вплив мелатоніну на стан вуглеводного обміну в печінці алоксандіабетичних щурів за умов гіперфункції епіфізу

Authors: Кушнір О.Ю., Мещишен I.Ф., Яремiй I.М., Буковинський державний медичний університет, м. Чернiвцi

Categories: Endocrinology

print version


Summary

У статті показано, що в печінці алоксандіабетичних щурів із явною та прихованою формами цукрового діабету відбувалися зміни вмісту глікогену, активності піруваткінази, глюкозо-6-фосфатдегідрогенази, лактатдегідрогенази та глюкозо-6-фосфатази, а також рівня базальної глікемії в крові порівняно з контролем. Різні умови освітлення протягом одного тижня призводили до пригнічення фосфоролізу глікогену і глюконеогенезу; активації гліколізу та окисної стадії пентозофосфатного шляху окислення глюкозо-6-фосфату за умов постійної темряви. Уведення алоксандіабетичним щурам мелатоніну в дозі 5 та 10 мг/кг упродовж тижня сприяло нормалізації показників обміну вуглеводімелатонін, алоксановий діабет, вуглеводний обмін, печінка.в у групі тварин із явним та прихованим діабетом.


Keywords

Мелатонін, алоксановий діабет, вуглеводний обмін, печінка.

Вступ

Мелатонiн (МТ) є одним із сильних ендогенних поглиначів вільних радикалів, він стимулює поглинання глюкози тканинами, збільшує концентрацію АТФ і креатинфосфату, стимулює депонування глікогену в тканинах [7, 11]. Світло є потужним фізіологічним фактором, що інгібує синтез і секрецію МТ. У людей також спостерігається відмінність між рівнями синтезу та секреції денного та нічного МТ. Установлено, що в робітників, які працюють у нічну зміну, під час сну реєструється знижений, а під час неспання — підвищений рівень МТ у слині. Серед таких робітників більше осіб із шлунково­кишковими та серцево­судинними захворюваннями, із порушеннями метаболізму й толерантності до вуглеводів,  можливо, частіші випадки розвитку цукрового діабету (ЦД) [1]. Загальноприйнятим є визначення, що характеризує ЦД як хронічне ендокринно­обмінне захворювання, зумовлене абсолютною (порушення утворення) та відносною (порушення дії) недостатністю інсуліну внаслідок дії різноманітних ендогенних (генетичних) та екзогенних факторів, що супроводжується порушенням усіх видів обміну речовин, у першу чергу вуглеводного, з найбільш характерним його проявом — гіперглікемією, ураженням різних органів і тканин, перш за все судин та нервів [5]. Тому доцільним є поглиблене вивчення вищезазначених функцій МТ при ЦД.

Мета і завдання: з’ясувати вплив мелатоніну на рівень базальної глікемії в крові, уміст глікогену й активності глюкозо­6­фосфатдегідрогенази (Г­6­ФДГ), піруваткінази (ПК), лактатдегідрогенази (ЛДГ) та глюкозо­6­фосфатази (Г­6­Фази) в печінці щурів при алоксановому ЦД за умов гіпофункції епіфізу.

Матеріал і методи

Експерименти проведені на статевозрілих самцях непородистих білих щурів масою 0,18–0,20 кг. Фотоперіодичні зміни моделювали протягом 1­го тижня: 1) природна зміна світлової та темної фаз доби з 19 по 25 березня 2009 року в середньому становила 12 : 12 год; 2) штучна зміна світлової та темної фаз (світло з 08.00 до 20.00 год, освітленість на рівні кліток 500 лк) становила 12 : 12 год; 3) постійна темрява протягом доби [3]. Алоксановий діабет викликали шляхом уведення щурам 5% розчину алоксану моногідрату внутрішньоочеревинно в дозі 170 мг/кг одноразово, після 24­годинного голодування [9]. Кров для дослідження відбирали з хвостової вени. Визначення рівня базальної глікемії (БГ) проводили за допомогою приладу One Touch Ultra Easy. На третю (критичну) добу спостерігалася загибель 50 % алоксандіабетичних щурів. Дослідні тварини були розподілені на шість груп залежно від умов освітлення: 1) інтактні щури (контрольна група); 2) щури з явним цукровим діабетом; 3) щури з явним цукровим діабетом, яким починаючи з 5­ї доби після введення алоксану впродовж тижня щоденно о 8 годині ранку внутрішньоочеревинно вводили препарат мелатонін в дозі 5 та 10 мг/кг [14]; 4) щури з явним цукровим діабетом, які починаючи з 5­ї доби після введення алоксану отримували ін’єкції інсуліну з розрахунку, що 1 ОД інсуліну утилізує 2 ммоль/л глюкози [5]; 5) щури з прихованим ЦД; 6) щури з прихованим ЦД, яким упродовж тижня вводили мелатонін у дозі 5 та 10 мг/кг. У роботі був використаний препарат мелатонін, що вводили алоксандіабетичним щурам упродовж семи діб щоденно внутрішньоочеревинно в дозі 5 та 10 мг/кг починаючи з 5­ї доби після введення алоксану. Тварин забивали шляхом декапітації під легким ефірним наркозом на 12­ту добу від початку експерименту відповідно до етичних принципів експериментів на тваринах, ухвалених I Національним конгресом з біоетики (Київ, 2000), що узгоджується з положеннями Європейської конвенції про захист хребетних тварин, які використовуються для експериментальних та інших наукових цілей. У супернатанті, отриманому після центрифугування 5% гомогенату печінки при 900 g, визначали вміст глікогену та активність ферментів за стандартними методиками [2]. Статистичну обробку результатів дослідження проводили за допомогою статистичного модуля комп’ютерної програми Microsoft Office Excel 2007.

Результати дослідження

Алоксан, як відомо [9, 10, 15], вибірково ушкоджує значну частину бета­клітин острівкової тканини підшлункової залози. Згідно з отриманими результатами (табл. 1), незалежно від умов освітлення у частини щурів уведення алоксану моногідрату викликало різке зростання рівня базальної глікемії (БГ) натще (на 125 % порівняно з показниками контрольної групи тварин); такі тварини сформували групу щурів із явним ЦД (БГ ≥ 8,0 ммоль/л) [10]. У решти алоксандіабетичних тварин рівень базальної глікемії вірогідно не відрізнявся від показників інтактних щурів (БГ ≤ 6,9 ммоль/л); таких тварин було об’єднано у групу алоксандіабетичних щурів із прихованим ЦД [10]. У контрольній групі тварин, які перебували в умовах постійної темряви, показники БГ були вірогідно нижчими на 42 % порівняно з показниками контролю в умовах рівнодення. Проте рівень БГ у групі тварин із прихованим ЦД, які перебували в умовах постійної темряви, не перевищував вихідні показники в даній групі тварин на 4­ту добу і не відрізнявся від показників здорових тварин, які перебували в умовах рівнодення. Семиденне введення мелатоніну в дозі 5 мг/кг упродовж тижня сприяло зупинці росту рівня БГ у групі тварин із явним ЦД, у той час як рівень БГ у групі тварин із прихованим ЦД знижувався на 26 % порівняно з показниками на 4­ту добу і не відрізнявся від показників контролю за умов повної темряви.

Семиденне введення мелатоніну в дозі 10 мг/кг упродовж тижня алоксандіабетичним щурам, які перебували в умовах рівнодення, із явним ЦД сприяло нормалізації рівня базальної глікемії, а у групі тварин із прихованим ЦД — зменшенню рівня БГ на 30 % порівняно з показниками інтактних тварин. У групі тварин із явним ЦД, які перебували в умовах повної темряви, спостерігалося зниження рівня БГ під впливом аналогічної дози екзогенного МТ на 54 % порівняно з вихідним рівнем БГ та на 32 % порівняно з даними тварин із явним ЦД (останній показник під впливом ендогенного мелатоніну вірогідно відрізнявся і був меншим на 32 % порівняно з показниками щурів із явним ЦД на 4­ту добу) цей показник не відрізнявся від показників інтактних тварин за умов рівнодення. У той час як рівень БГ у щурів із прихованим ЦД під впливом екзогенного мелатоніну в дозі 10 мг/кг знизився на 35 % і вірогідно не відрізнявся від показників інтактних тварин в умовах повної темряви [13].

У печінці алоксандіабетичних щурів (табл. 2), які перебували в умовах рівнодення, із явним цукровим діабетом порівняно з контролем активність ЛДГ та Г­6­Фази зростає відповідно на 61 та 186 %, тоді як уміст глікогену, активність ПК та Г­6­ФДГ знижувалися на 15, 35 та 42 % відповідно. Уміст глікогену та активність ПК у печінці алоксандіабетичних щурів із прихованим діабетом (табл. 3) вірогідно не відрізнялися від показників інтактних щурів, проте активність Г­6­ФДГ, ЛДГ та Г­6­Фази була відповідно на 77, 20 та 34 % вищою, ніж у тварин контрольної групи [4, 8].

 

У печінці контрольних тварин, які перебували в умовах постійної темряви, активність Г­6­ФДГ зросла на 38 %, тоді як активність ЛДГ та Г­6­Фази  знизилась у середньому на 17 % порівняно з показниками інтактних тварин в умовах рівнодення. У печінці алоксандіабетичних щурів, які перебували в умовах постійної темряви, із явним ЦД (табл. 2) активність ЛДГ та Г­6­Фази зросла відповідно на 78 та 100 %, тоді як уміст глікогену, активність ПК та Г­6­ФДГ знижувалися відповідно на 18, 48 та 32% порівняно з контролем. Уміст глікогену та активність ПК у печінці алоксандіабетичних щурів із прихованим діабетом (табл. 3) вірогідно не відрізнялися від показників контролю, проте активність ЛДГ та Г­6­Фази була відповідно на 36 та 39 % вищою, ніж у тварин контрольної групи, які перебували в умовах рівнодення, тоді як активність Г­6­ФДГ зростала на 58 % порівняно з показниками інтактних тварин, які перебували в умовах повної темряви (даний показник на 115 % перевищував такий інтактних  щурів в умовах рівнодення) [1].

Уведення алоксандіабетичним щурам мелатоніну в дозі 5 мг/кг упродовж тижня сприяло нормалізації активності ПК та зниженню активності Г­6­ФДГ і Г­6­Фази порівняно з контролем відповідно на 29 та 16 % у групі тварин із прихованим діабетом (табл. 3) в умовах рівнодення. Семиденне введення цієї ж дози мелатоніну алоксандіабетичним щурам із явним цукровим діабетом (табл. 2) сприяло підвищенню вмісту глікогену, активності ПК, Г­6­Фази відповідно на 10, 47 та 38 %, а також зниженню активності ЛДГ та Г­6­Фази в печінці щурів у середньому на 12 % порівняно з контролем.

У тварин, які перебували в умовах повної темряви, уведення мелатоніну в дозі 5 мг/кг упродовж тижня сприяло: 1) нормалізації вмісту глікогену, активності ПК, ЛДГ та Г­6­Фази порівняно з показниками контролю в умовах рівнодення та зниженню активності Г­6­ФДГ на 42 % порівняно з контролем (проте даний показник залишався вищим на 27 %, ніж показники контролю в умовах рівнодення) у групі щурів із прихованим діабетом (табл. 3); 2) нормалізації вмісту глікогену, активності ПК, Г­6­ФД, а також зниженню активності Г­6­Фази на 18 % порівняно з контролем (проте даний показник залишався вищим на 100 % порівняно з показниками інтактних тварин) у печінці щурів із явним ЦД (табл. 2).

Уведення алоксандіабетичним щурам мелатоніну в дозі 10 мг/кг упродовж тижня сприяло нормалізації показників обміну вуглеводів у групі тварин із прихованим діабетом (табл. 3), які перебували в умовах рівнодення. Семиденне введення цієї ж дози мелатоніну алоксандіабетичним щурам із явним ЦД (табл. 2), які перебували в умовах рівнодення, сприяло нормалізації вмісту глікогену, активності ПК і ЛДГ у печінці щурів, а також суттєвому зниженню активності Г­6­Фази на 30 % порівняно з контролем та підвищенню активності Г­6­ФДГ, рівень якої перевищив на 40 % даний показник в інтактній групі тварин. Уведення аналогічної дози мелатоніну алоксандіабетичним щурам в умовах повної темряви призвело: 1) до нормалізації вмісту глікогену, активності ПК та ЛДГ, зниження активності Г­6­Фази на 31 %, а також підвищення активності Г­6­ФДГ на 55 % порівняно з контролем у щурів із явним ЦД (табл. 2); 2) нормалізації вмісту глікогену, активності ПК, Г­6­Фази та ЛДГ, а також зниження активності Г­6­ФДГ на 55 % порівняно з контролем (останній показник вірогідно не відрізнявся від показників інтактного контролю за умов рівнодення) у тварин із прихованим діабетом (табл. 3).

Позитивний вплив екзогенного мелатоніну на обмін вуглеводів у печінці алоксандіабетичних щурів ймовірно може опосередковуватися шляхом впливу на ферменти метаболізму вуглеводів у печінці (активація гліколізу, пригнічення глюконеогенезу, нормалізування інтенсивності перебігу ПФШ окислення глюкозо­6­фосфату) [6, 12]. Окремі дослідники припускають [14], що мелатонін має здатність регенерувати бета­клітини острівців Лангерганса підшлункової залози.

Висновок

Уведення мелатоніну в дозі 5 та 10 мг/кг щоденно впродовж 7 днів алоксандіабетичним щурам із явним і прихованим цукровим діабетом справляє корегуючий вплив на рівень базальної глікемії та показники обміну вуглеводів у печінці щурів як за умов рівнодення, так і за умов гіперфункції епіфізу.

Перспективи подальших досліджень. Надалі планується вивчення впливу мелатоніну на рівень базальної глікемії в крові, уміст глікогену й активності Г­6­ФДГ, ПК, ЛДГ та Г­6­Фази в печінці щурів при алоксановому цукровому діабеті за умов гіпофункції епіфізу.


Bibliography

1. Анисимов В.Н., Виноградова И.А. Световой режим, мелатонин и риск развития рака // Вопросы онкологии. — 2006. — Т. 52, № 5. — С. 491-498.
2. Бабич Н.О., Антоняк Г.Л., Тымочко М.Ф. Влияние тироксина на активность некоторых ферментов энергетического обмена в миелоидных клетках костного мозга и нейтрофилах крови поросят // Вопросы медицинской химии. — 2000. — № 2. http://medi.ru/pbmc/8800209.htm
3. Бондаренко Л.А., Горбач Т.В., Геворкян А.Р. Установление физиологической дозы экзогенного мелатонина для старых крыс с возрастным гипопинеализмом // Проблеми ендокринної патології. — 2008. — № 3. — С. 56-61.
4. Беляева Н.Ф., Городецкий В.К., Тосилкин А.И. и др. Ванадийсодержащие соединения — новый класс терапевтических средств для лечения сахарного диабета // Вопросы медицинской химии. — 2000. — № 4 // http://medi.ru/pbmc/8800209.htm
5. Ендокринологія / П.М. Боднар, О.М. Приступюк, О.В. Щербак та ін. / За ред. П.М. Боднара. — К.: Здоров’я, 2002. — 512 с.
6. Прощаев К.И., Ильницкий А.Н., Кветная Т.В. и др. Значение мелатонина в диагностике заболеваний внутренних органов и перспективы его применения в практической медицине // Медицинский академический журнал. — 2007. — Т. 7, № 2. — С. 95-105.
7. Мелатонин в норме и патологии / Под ред. Ф.И. Комарова, С.И. Рапоппорта, Н.К. Малиновский, В.Н. Анисимова. — М.: ИД «Медпрактика», 2004. — 524 с.
8. Мерецький В.М. Порушення ліпідного та вуглеводного обміну і методи їх корекції при експериментальному цукровому діабеті // Медична хімія. — 2007. — Т. 9, № 3. — С. 83-86.
9. Гринь В.К., Михайличенко В.Ю., Селезнев А.А. и др. Морфологические аспекты аллоксанового диабета после трансплантации культуры клеток поджелудочной железы (сообщение 3) // Экспериментальные исследования. — 2004. — № 2. — С. 326-332.
10. Гринь В.К., Миминошвили О.И., Михайличенко В.Ю. и др. Патологические аспекты аллоксанового диабета // Вестник неотложной и восстановительной медицины. — 2003. — Т. 4, № 2. — С. 337-343.
11. Труфакин В.А., Шурлыгина А.В. Проблемы центральной регуляции биоритмов иммунной системы. Роль мелатонина // Вестник Российской АМН. — 2006. — № 9–10. — С. 121-127.
12. Турчина С.И., Будрейко Е.А. Характер продукции мелатонина у подростков, больных сахарным диабетом // Проблеми ендокринної патології. — 2008. — № 1. — С. 31-37.
13. Cailotto C., van Heijningen C., van der Vliet J. et al. Daily Rhythms in Metabolic Liver Enzymes and Plasma Glucose Require a Balance in the Autonomic Output to the liver // Endocrinology. — 2009. — Vol. 149, № 4. — Р. 1914-1925.
14. Kanter Mehmet, Uysal Hamdi, Karaca Turan, Sagmanligil Hulia Ozdemir. Depression of glucose levels and partial restoration of pancreatic b-cell damage by melatonin in streptozotocin-induced diabetic rats // Arch. Toxicol. — 2006.— Vol. 80, № 6. — P. 362-369.
15. Elsner M., Tiedge M., Gludbakke B., Munday R., Lenzen S. Importance of the GLUT 2 glucose transporter for pancreatic beta cell toxicity of alloxan // Diabetologia. — 2002. — Vol. 45, № 11. — P. 1542-1549. 


Back to issue