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.

"Child`s Health" 6(15) 2008

Back to issue

Стан активності перекисного окислення білків у дітей, хворих на цукровий діабет, у динаміці захворювання

Authors: Г.О. Леженко, О.Є. Пашкова, О.М. Чакмазова, А.В. Каменщик, Запорізький державний медичний університет

Categories: Pediatrics/Neonatology

print version


Summary

У роботі досліджено стан процесів вільнорадикального окислення білків і продукції метаболітів оксиду азоту в дітей, хворих на цукровий діабет, у динаміці захворювання. Установлено, що рівень метаболітів оксиду азоту значно знижувався вже в перші 5 років захворювання, при цьому прогресування цукрового діабету супроводжувалося підвищенням інтенсивності окислювальної модифікації білків. Виявлено, що тривалий перебіг захворювання призводив до виснаження резервних можливостей організму, що проявлялося низькими показниками рівня індукованих КФГ. Також установлено, що ці зміни перекисного окислення білків передують появі клінічних ознак діабетичної нефропатії, що може бути використане в процесі доклінічної діагностики даного ускладнення цукрового діабету в дітей.


Keywords

цукровий діабет, діти, окислювальна модифікація білків, оксид азоту.

Загальновідомо, що будь-який адаптивний або патологічний процес перебігає на фоні утворення активних форм кисню (АФК) та інтенсифікації вільнорадикального окислення біосубстратів [6, 17, 18]. Надмірна продукція АФК або порушення нормального функціонування систем антиоксидантного захисту викликають посилене окислювальне ушкодження біомолекул, що призводить до розвитку окислювального стресу та дисфункції клітин і тканин організму. Вважається, що посилення процесів перекисного окислення вказує на порушення захисно-пристосувальних реакцій організму на клітинному рівні та гомеостазу в цілому. У роботах багатьох дослідників визначена роль перекисного окислення ліпідів у нормальному та патологічному функціонуванні клітин [8, 11, 12, 15]. Проте на сьогоднішній день доведено, що в стані окислювального стресу під дією АФК перекисному окисленню підлягають не тільки ліпіди, а й, насамперед, білки плазматичних мембран [13]. Вважається, що негативний ефект окислювально-модифікованих білків у клітинах пов’язаний із тим, що окисленні білки є джерелом вільних радикалів, які виснажують запаси клітинних антиоксидантів. In vitro показано, що продукти вільнорадикального окислення білків призводять до окислювального ураження ДНК. При цьому перекисне окисленні білків є не тільки пусковим механізмом патологічних процесів при стресі, а й найбільш раннім маркером окислювального стресу. Динаміка змін продуктів перекисного окислення білків є відображенням ступеня окислювального ураження клітин та резервно-адаптаційних можливостей організму [9].

Наявність окислювального стресу в організмі супроводжується інгібуванням синтезу ендотеліального оксиду азоту й активацією процесів перекисного окислення [10]. У ряді робіт продемонстровано, що оксид азоту·in vitro може фактично уповільнювати пероксидне окислення, і це дозволило деяким дослідникам припустити, що цей своєрідний антиоксидантний ефект оксиду азоту може бути біологічно важливим шляхом детоксикації потенційно небезпечних активних форм кисню [2].

На сучасному етапі багатьма дослідниками окислювальний стрес розглядається як ключовий момент у патогенезі розвитку пізніх ускладнень цукрового діабету [10]. При цьому вважається, що гіперглікемія супроводжується посиленням генерації вільних радикалів унаслідок автоокисления глюкози, що може призвести до деструктивного окислення білкової молекули при цукровому діабеті [5]. Відомо, що агрегація й фрагментація білків, що виникають при окислювальній модифікації білків (ОМБ), призводять до суттєвих змін реологічних і динамічних властивостей крові, що може бути однією з можливих складових патогенезу розвитку й прогресування судинних ускладнень при цукровому діабеті [3].

Мета дослідження: дослідити стан процесів вільнорадикального окислення білків та продукцію оксиду азоту в дітей, хворих на цукровий діабет, у динаміці захворювання та визначити їх роль у формуванні діабетичної нефропатії.

Матеріали та методи дослідження

Під нашим спостереженням знаходилося 65 дітей, хворих на цукровий діабет, віком від 7 до 16 років. Залежно від тривалості цукрового діабету хворі були розподілені на 3 групи. У першу групу увійшли 23 пацієнти з перебігом захворювання до 1 року, у другу — 20 хворих із тривалістю цукрового діабету від 1 до 5 років, третю групу склали 22 дитини зі «стажем» хвороби понад 5 років. На момент обстеження всі пацієнти знаходилися в стані компенсації, тобто рівень глюкози натще складав 6,9 ± 1,4 ммоль/л, постпрандіальна глікемія не перевищувала 9,4 ± 1,1 ммоль/л, Hb1Ac коливався в межах 8,4 ± 0,3 %, гіпоглікемічні стани відсутні. Контрольну групу склали 22 практично здорові дитини, вона була репрезентативна за статтю та віком.

Ступінь окислювальної модифікації білка сироватки крові оцінювали згідно з методикою, запропонованою B. Halliwell, J.M.C. Gutteridge (1999). Метод засновано на реакції взаємодії окислених амінокислотних залишків із 2,4-динітрофенілгідразином (2,4-ДНФГ) з утворенням 2,4-динітрофенілгідразонів [14]. Після застосування методики отримували дві проби, які спектрофотометрували при довжині хвилі 270 нм (аліфатичні альдегіддинітрофенілгідразони основних амінокислотних залишків — АФГ) та 363 нм (карбонильні динітрофенілгідразони основних амінокислотних залишків — КФГ). Для дослідження брали два зразки біопроби: для спонтанної та металіндукованої реєстрації окислювальної модифікації й ступеня фрагментації білка. Ступінь ОМБ у плазмі виражали в одиницях оптичної щільності на 1 г білка. Дослідження було виконане на базі ЦНДЛ ЗДМУ.

Визначення метаболітів оксиду азоту в крові проводили спектрофотометричним методом із попередньою депротеїнізацією сироватки та відновленням NO3 до NO2 [4].

Статистичну обробку результатів проводили з використанням пакетів прикладних програм Statistica 6.0 for Windows із застосуванням загального варіаційного, кореляційного аналізів. Відмінності між групами вважали вірогідними при p < 0,05.

Результати дослідження

Як свідчать дані табл. 1, дітям, хворим на цукровий діабет, власиве вірогідне зростання вмісту в сироватці крові первинних продуктів окислювальної модифікації білків (АФГ). Крім того, звертає на себе увагу той факт, що зростання відбувалося за рахунок індукованої фракції АФГ (р < 0,05). Отримані дані виступали свідченням адекватної спроможності системи антиперекисного захисту в групі спостереження.

Водночас нами відзначено, що вміст метаболітів оксиду азоту в плазмі у хворих на цукровий діабет був нижчим у 1,3 раза (р < 0,05) порівняно з даним показником у здорових дітей. Одержані дані виступають свідченням певного напруження в досягненні рівноваги системи «ПОЛ — антиперекисний захист» із подальшим розвитком пригнічення синтезу оксиду азоту. Підтвердженням зазначеного умовиводу виступають дані парного кореляційного аналізу залежності вмісту продуктів оксиду азоту та вмісту в сироватці крові спонтанних та індукованих АФГ. Встановлено наявність протилежних зв’язків метаболітів оксиду азоту в крові з показниками спонтанних та індукованих АФГ (r = –0,34 та r = –0,40 відповідно).

Беручи до уваги той факт, що загальна група спостереження неоднорідна, і в першу чергу за тривалістю захворювання, а також спираючись на показник коефіцієнту варіабельності ознаки в сукупності (Cv), що вказував на значну різноманітність варіаційних рядів, ми дослідили рівень ОМБ у дітей, хворих на цукровий діабет, з урахуванням тривалості захворювання. Проведена оцінка одержаних даних показала, що в пацієнтів із перебігом цукрового діабету до 1 року показники, які характеризують стан окислювальної модифікації білків та вміст метаболітів оксиду азоту в сироватці крові, не мали вірогідних відмінностей (р > 0,05) від аналогічних значень контрольної групи (табл. 2).

Аналіз стану спонтанної ОМБ, що характеризує загальний фізіологічний стан організму, показав, що вміст АФГ та КФГ у хворих другої групи також відповідав показникам контрольної групи. Одночасно в даній групі пацієнтів спостерігалася тенденція (р > 0,05) до збільшення вмісту індукованих АФГ порівняно зі здоровими дітьми. Однак виявлене підвищення не мало статистичної різниці. Рівень КФГ при індукованому окисленні білків у дітей із тривалістю цукрового діабету від 1 до 5 років також перебував у межах значень контрольної групи. Проте починаючи з другого року захворювання відбувалося значне зниження вмісту метаболітів оксиду азоту в сироватці крові. Зазначений показник суттєво (р < 0,05) відрізнявся не тільки від аналогічного показника контрольної групи, але й від показників хворих із перебігом цукрового діабету до 1 року.

Подальше прогресування цукрового діабету (діти 3-ї групи) при спонтанному окисленні білків супроводжувалося підвищенням АФГ та КФГ порівняно з контрольною групою в середньому в 1,2 раза (р < 0,05). Проте динаміка змін стимульованої ОМБ, що характеризує резервні можливості організму, мала неоднозначний характер. У пацієнтів даної групи на фоні підвищення рівня стимульованих АФГ відбувалося вірогідне зниження КФГ порівняно як із контрольною групою, так і з групою хворих із тривалістю захворювання до 1 року (р < 0,05), що свідчить про виснаження адаптивних можливостей цих дітей.

Одночасно в групі хворих із перебігом цукрового діабету понад 5 років спостерігалося подальше зниження вмісту метаболітів оксиду азоту. Якщо в контрольній групі даний показник склав 7,39 ± 0,54 мкмоль/л, то в пацієнтів 3-ї групи його значення виявилися в 1,5 раза нижчими і склали 5,00 ± 0,23 мкмоль/л (р < 0,05).

Не виключено, що низькі показники вмісту оксиду азоту в сироватці крові в дітей, хворих на цукровий діабет, є підтвердженням недостатньої активації системи антиоксидантного захисту на фоні інтенсивного оксидантного стресу.

За результатами зіставлень у дітей, які входили в групу спостереження, було встановлено, що найбільш високі рівні продуктів ОМБ виявлялися у хворих із проявами діабетичної нефропатії. Причому вміст АФГ та КФГ при спонтанному окисленні тісно корелював із рівнем мікроальбумінуріїї. Коефіцієнт кореляції r при цьому склав +0,40 та +0,49 відповідно. Отримані дані виглядають логічно, якщо взяти до уваги літературні дані, що свідчать про появу розгорнутої клініки діабетичної нефропатії через 5 та більше років від дебюту захворювання [7]. У свою чергу підвищення показника мікроальбумінурії супроводжувалося зниженням рівня метаболітів оксиду азоту (r = –0,52). Дані процеси відбувалися на фоні зниження вмісту загального білка в сироватці крові дітей, хворих на цукровий діабет (r = –0,32). Відомо, що в процесі перекисного окислення білки підлягають агрегації чи фрагментації. Такі модифіковані білки є субстратом для протеолітичних ферментів, що й обумовлює зниження концентрації загального білка [1]. Враховуючи також той факт, що оксид азоту поряд з участю в процесах перекисного окислення є важливим регулятором ниркової гемодинаміки та гломерулярної фільтрації [16], можна припустити, що зниження вмісту метаболітів оксиду азоту в сироватці крові з одночасним підвищенням вмісту продуктів спонтанної окислювальної модифікації білків є одним із ранніх предикторів формування діабетичної нефропатії.

Висновки

1. У крові дітей, хворих на цукровий діабет, відбуваються зміни окислювального метаболізму, що виражається в підвищенні інтенсивності окислювальної модифікації білків та зниженні вмісту метаболітів оксиду азоту в сироватці крові.

2. Тривалий перебіг цукрового діабету в дітей супроводжується зниженням вмісту індукованих КФГ, що свідчить про виснаження резервних можливостей організму.

3. Зниження вмісту метаболітів оксиду азоту та окислювальна деструкція білків є одним із ранніх індикаторів формування діабетичної нефропатії в дітей, що може бути використано в процесі її доклінічної діагностики.


Bibliography

1. Артюнян А.В., Дубинина Е.Е., Зыбина Н.Н. Методы оценки свободнорадикального окисления и антиоксидантной защиты организма: Метод. указания. — СПб., 2000.

2. Близнецова Г.Н. Пероксидное окисление, антиоксидантная система и оксид азота при токсическом повреждении печени: Автореф. дис… канд. биол. наук. — Воронеж, 2004.

3. Гаврилов В.Б., Мишкорудная М.И. Спектрофотометрическое определения содержания гидроперекисей липидов в плазме крови // Лабораторное дело. — 1983. — № 3. — С. 33-36.

4. Голиков П.П., Николаева Н.Ю. Метод определения нитрита/нитрата (NOx) в сыворотке крови // Биомедицинская химия. — 2004. — Т. 50, № 1. — С. 79-85.

5. Губский Ю.И., Левицкий Е.Л., Гольдштейн Н.Б., Литошенко А.Я. Перекисное окисление липидов и эндогенная ДНК-полимеразная активность фракций изолированного хроматина печени крыс // Бюл. эксперим. биологии и медицины. — 1989. — Т. 57, № 3. — С. 296-298.

6. Зенков Н.К., Ланкин В.З., Меньщикова Е.Б. Окислительный стресс: биохимический и патофизиологический аспекты. — М., 2001. — 343 с.

7. Лапчинская И.И. В центре внимания нефрологов диабетическая нефропатия // Здоровье Украины. — 2004. — № 91 (март).

8. Дубнина Е.Е., Морозова М.Г., Гавровская С.В. и др. Окислительная модификация белков: окисление триптофана и образование битирозина в очищенных белках с использованием системы Фентона // Биохимия. — 2002. — Т. 67, № 3. — С. 413-421.

9. Синицкая Н.С., Хавинсон В.Х. Роль пептидов в свободнорадикальном окислении и старении организма // Успехи совр. биологии. — 2002. — Т. 122, № 6. — С. 557-568.

10. Трахтенберг Ю.А. Механизмы развития сосудистых осложнений диабета // Диабет — образ жизни. — 2006. — № 1

11. Bongarzone E.R., Pasquini J.M., Soto E.F. Myelin Membranes Isolated from Rats Intracranially Injected with apo Transferrin Are More Susceptible to in Vitro Peroxidation // J. Neurosci Res. — 1995. — Vol. 41. — P. 213-221.

12. Ciolino H.P., Levine R.L. Modification of Proteins in Endothelial Cell Death during Oxidative Stress // Free Rad. Biol. — 1997. — Vol. 22. — P. 1277-1282.

13. Dean R.T., Hunt J.V., Grant A.J. et al. // Free Rad. Biol. Med. — 1991. — Vol. 11, № 12. — Р. 161-165

14. Halliwell B., Gutteridge J.M.C. Free Radicalis in biology and medicine. — Oxford: Oxford University Press, 1999. — 468 p.

15. Halliwell B., Packer L., Prilipko L. Free Radicals in the Brain. Aging, Neurological and Mental Disorders. — Вerlin: Springer Verlag, 1992. — P. 21-40.

16. Sigmon D.H., Beierwaltes W.H. Degree of renal artery stenosis alters nitric oxide regulation of renal hemodynamics // J. Am. Soc. Nephrol. — 1994. — Vol. 5. — Р. 1369-1377.

17. Stadtman E.R., Levine R.L. Protein oxidation // Annals of New York Academy of Sciences. — 2000. — Vol. 899. — P. 191-208.

18. Williams K.J., Fisher E.A. Oxidation, lipoproteins and atherosclerosis // Curr. Opin. Clin. Nutr. Care. — 2005. — Vol. 8. — P. 139-146. 

Similar articles

Prooxidative-Antioxidant Regulation in Patients with Serous Meningitis
Authors: Задирака Д.А., Рябоконь О.В., Фурик О.О. - Запорізький державний медичний університет, м. Запоріжжя, Україна; Гостіщева О.І., Фірюліна О.М. - КУ «Обласна інфекційна клінічна лікарня» ЗОР, м. Запоріжжя, Україна
"Actual Infectology" 2 (11) 2016
Date: 2016.08.09
Categories: Infectious diseases
Sections: Medical forums
Окислювальний стрес та антиоксидантний захист у дітей із різним ступенем контролю за бронхіальною астмою
Authors: Литвинець Л.Я. - ДВНЗ «Івано-Франківський національний медичний університет»
"Child`s Health" 8 (51) 2013
Date: 2014.01.13
Categories: Allergology, Pediatrics/Neonatology
Sections: Specialist manual
Окислительная модификация белка  у новорожденных и младенцев, оперированных  в условиях многокомпонентных анестезий  с центральными нейроаксиальными блокадами
Authors: Курочкин М.Ю., Давыдова А.Г., Беленичев И.Ф., Абрамов А.В., Жернова Г.А., Спахи О.В. Запорожский государственный медицинский университет
"Emergency medicine" 2 (41) 2012
Date: 2013.02.07
Categories: Family medicine/Therapy, Medicine of emergency
Sections: Clinical researches

Back to issue