ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2008, том 422, № 2, с. 268-269
ФИЗИОЛОГИЯ
УДК 616.153.455.01:577.11
АКТИВНОСТЬ ГЛЮКОЗО-6-ФОСФАТАЗЫ В ПЕЧЕНИ И УРОВЕНЬ СВОБОДНЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ В КРОВИ У КРЫС ПРИ ИНСУЛИНОВОЙ ГИПОГЛИКЕМИИ
© 2008 г. Академик А. Д. Ноздрачёв, П. К. Телушкин
Поступило 21.12.2006 г.
Глюкозо-6-фосфатаза (ГбФаза, КФ 3.1.3.9) -фермент, завершающий образование свободной глюкозы в печени в ходе мобилизации гликогена и в процессе глюконеогенеза. Основная роль в регуляции активности фермента отводится изменениям гормонального статуса и колебаниям уровня субстратов энергетического обмена в плазме крови [1, 2]. Остается нерешенным вопрос о значимости указанных факторов в регуляции активности фермента при различных патологических состояниях.
В работе исследована динамика изменения активности ГбФазы в печени и количества свободных жирных кислот (СЖК) в крови первоначально здоровых животных и крыс с экспериментальным сахарным диабетом в ходе развития инсулиновой гипогликемии.
Опыты выполнены на белых беспородных крысах-самцах массой 220-250 г. Экспериментальные животные были разделены на 3 группы: первая группа - интактные животные (контроль); вторая - здоровые животные в различные сроки после введения инсулина; третья группа - крысы с развившимся аллоксановым диабетом (введение 125 мг аллоксана внутрибрюшинно однократно, 15-е сутки после введения аллоксана, уровень глюкозы в крови после ночного голодания 1015 ммоль/л) в различные сроки после введения инсулина внутримышечно в дозе 40 Ед на 1 кг массы тела. Перед забоем животные были лишены пищи в течение 18-20 ч. Воду получали без ограничения во всех условиях эксперимента.
После введения инсулина крыс забивали под легким эфирным наркозом по одной через каждые 15 мин в течение всего периода исследования, включая период развития гипогликемической комы. Статистическую обработку проводили с использованием непараметрического метода Вил-коксона-Манна-Уитни [3, 4].
Активность ГбФазы исследовали в супернатанте, полученном после центрифугирования 10%-ного го-могената (тефлон-стекло, 0.154 М KCl, 0.05 М трис-
Санкт-Петербургский государственный университет
Ярославская государственная медицинская академия
НС1, рН 7.6) при 14000 § в течение 15 мин. Инкубационная среда для определения активности ГбФазы содержала 0.154 М КСд, 0.05 М трис-НС1, рН 7.2, 20 мМ глюкозо-6-фосфата, 2 мМ ЭДГА, 1 мМ КаБ, тритон Х-100 в конечной концентрации 0.1%; количество белка супернатанта - 0.2 мг в 1.0 мл инкубационной среды, время инкубации 10 мин при 30°С [5, 6]. Об активности фермента судили по накоплению неорганического фосфата, количество которого определяли с малахитовым зеленым [7]. Белок определяли по Лоури. В сыворотке крови определяли содержание глюкозы и СЖК [8].
Наиболее существенный перепад уровня глюкозы после введения инсулина отмечался в интервале 0-90 мин. У животных второй группы концентрация глюкозы снижалась с 5.0-6.0 до 2.03.0 ммоль/л, а у крыс с сахарным диабетом (СД) -с 10.0-15.0 до 3.0-5.0 ммоль/л. В последующем (в интервале 90-300 мин) у животных обеих экспериментальных групп наблюдалось плавное снижение показателя до 1.0-2.0 ммоль/л. Активность Г6Фазы существенно увеличена в интервале 1575 мин после введения инсулина, как у здоровых крыс, так и у животных с СД (в обоих случаях Р < 0.05) с отчетливым "пиком" на 45 мин (рис. 1).
Гаким образом, у животных обеих экспериментальных групп значительное увеличение активности Г6Фазы сразу после инъекции инсулина совпадает по времени с быстрым падением уровня глюкозы в крови. Инсулин угнетает экспрессию гена Г6Фазы в печени [9], поэтому повышение активности Г6Фазы в начальный период после введения инсулина не может быть связано с непосредственным действием гормона. Вероятной причиной увеличения активности фермента является резкое снижение уровня глюкозы в крови.
У крыс третьей группы, начиная с 90 мин и до конца наблюдения, активность фермента не отличается от уровня контроля. У животных второй группы активность Г6Фазы в период 90-180 мин нормальная, затем (180-300 мин) наблюдается достоверное (Р < 0.05) повышение активности фермента. Повторному увеличению активности Г6Фазы у этих животных предшествует увеличение концентрации СЖК в крови. В интервале 135-255 мин этот показатель у крыс второй груп-
АКТИВНОСТЬ ГЛЮКОЗО-6-ФОСФАТАЗ
269
Aктивность Г6фазы, мкг PO4 /мг белка в 1 ч 700
600
500
400
300
200
100
01_1_1_1_1_1_1_1_1_1_1_1_1_1_1_1_1_1_1_1_1_1_1
К 15 60 120 180 240 300
Время, мин
Рис. 1. Динамика изменения активности ГбФазы в печени первоначально здоровых животных (вторая группа) и крыс с СД (третья группа) после введения инсулина. К - контроль. Квадраты и треугольники -индивидуальные значения показателя у крыс соответственно второй и третьей групп. 1 и 2 - первый и второй динамические ряды, полученные в результате сглаживания индивидуальных значений показателя методом скользящих средних по пяти рядом расположенным точкам [3, 4] у крыс соответственно второй (квадраты) и третьей (треугольники) групп.
пы в 2-3 раза (Р < 0.05) превышает уровень контроля (рис. 2). У крыс с СД таких колебаний уровня СЖК не наблюдается.
Инсулин ингибирует липолиз в жировой ткани [10], и увеличение уровня СЖК в плазме крови здоровых животных связано, очевидно, с активацией контринсулярного аппарата при гипогликемии, т.е. с увеличением уровня контринсулярных гормонов (глюкагона, катехоламинов, гормона роста, адрено-кортикотропина и глюкокортикоидов, вазопрес-сина) [11, 12 ]. Все перечисленные гормоны стимулируют липолиз в жировой ткани [10]. СЖК рассматриваются в качестве кандидатов на роль стимуляторов экспрессии гена ГбФазы [9], и высокая концентрация СЖК в плазме необходима для осуществления глюконеогенеза и выхода глюкозы из печени [1]. По-видимому, увеличение активности ГбФазы у здоровых животных по мере увеличения продолжительности гипогликемии связано с предшествующим увеличением уровня СЖК.
У животных с СД повышения уровня СЖК в плазме крови и активности ГбФазы в печени по мере увеличения продолжительности гипогликемии не выявлено. Это может быть следствием как большего действия инсулина на фоне предшествующей гипоинсулинемии, так и с недостаточной активацией контринсулярного аппарата, потенциал которого при сахарном диабете снижен [13]. Уменьшение субстратного обеспечения протеиносинтеза в печени также может явиться причиной нарушения синтеза белка-фермента ГбФазы и приводить к отсутствию увеличения активности ГбФазы у животных с СД.
CЖK, мкмоль/л
1600
1400
1200
1000
800
600
400 i ■ ■____
200
0 .....
K 15
60
120
180
240 300 Время, мпн
Рис. 2. Динамика изменения уровня СЖК в крови первоначально здоровых животных и крыс с СД после введения инсулина. Обозначения те же, что на рис. 1.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что при инсулиновой гипогликемии более существенное значение в регуляции активности Г6Фазы имеет низкий уровень глюкозы в крови и доступность CЖK для печени. Непосредственные гормональные влияния на активность фермента не могут быть реализованы без наличия двух указанных условий. Таким образом, инсулиновая гипогликемия при ОД более опасна, так как потенциальные возможности увеличения продукции глюкозы печенью и интенсивности липолиза в жировой ткани снижены, что приводит к уменьшению субстратного обеспечения энергетического метаболизма организма в целом и головного мозга в частности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Staehr P., Hother-Nielsen O., Landau B.R. et al. // Diabetes. 2003. V. 52. P. 260-267.
2. Van den Werve G., Lange A., Newgard C. et al. // Europ. J. Biochem. 2000. V. 267. P. 1533-1549.
3. KamuHac Г.С., Быков В.Л. // Aрx. анатомии, гистологии п эмбриологии. 1976. Т. 71. № 9. C. 98-103.
4. èomanoe П.П. // ^смич. биология п авиакосмич. медицина. 1989. Т. 23. № 5. C. 65-67.
5. Argaud D, Kirby TL., Newgard C.B., Lange A.J. // J. Biol. Chem. 1997. V. 272. P. 12854-12861.
6. Nordlie R.C., Sukalski K.A., Munoz J.M., Baldwin J.J. // J. Biol. Chem. 1983. V. 258. P. 9739-9744.
7. Ma„epoecíuü Ю.В., Бpaгuнeц Е.Г. // ^пн. лаб. ди-агн. 1996. № 3. C. 17-19.
8. Л абораторные методы исследования в клинике / Под ред. В.В. Меньшикова. М.: Медицина, 1987. 368 с.
9. Hornbuckle LA., Everett C.A., Martin C.C. et al. // Amer. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2004. V. 286. P. 795-808.
10. Timothy GR. // Endocrinol. Metab. Clin. 1996. V. 25. P. 847-867.
11. Бaлaбoлкuн M.И. Диабетология. М.: Медицина, 2000. 672 с.
12. Bolli G.B, Fanelli C G. // Endocrinol. Metab. Clin. 1999. V. 28. P. 467-493.
13. Cryer P.E., Davis S.N., Shamoon H. // Diabetes Care. 2003. V. 26. P. 1902-1912.
ДOKЛAДЫ AKAДEMИИ HAyK том 422 < 2 2008
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.