Тимофійчук І.Р.

Буковинський державний медичний університет

Активність глюкозо-6-фосфатдегідрогенази за умов розвитку експериментального цукрового діабету у щурів різних вікових груп.

Постійність рівня глюкози в крові найважливіша умова підтримання нормальної життєдіяльності організму. Нормоглікемія є результатом узгодженої роботи нервової системи, гормонів і печінки. Інсулін прискорює надходження моноцукрів в інсулінзалежні тканини, особливо глюкози. Інсулін активує використання глюкози клітинами шляхом:

-                     активування і індукції синтезу ключових ферментів гліколіза (глюкокінази, фосфофруктокінази, піруваткінази);

-                     збільшення включення глюкози в пентозофосфатний цикл (активування дегідрогеназ глюкозо-6-фосфата, 6-фосфоглюконата);

-                     підвищення синтезу глікогену за рахунок стимуляції утворення глюкозо-6-фосфата.

Глюкозо-6-фосфат дегідрогеназа (Г-6-Ф-ДГ; G6PD) — цитозольний фермент, який входить в пентозофосфатний, метаболічний шлях і забезпечує утворення клітинного НАДФ-H з НАДФ+. НАДФ-H і необхідний для підтримання відновленого глутатіона в клітинах, синтезу жирних кислот і ізопреноїдів.

Інтенсивність пентозофосфатного шляху залежить від функціонального стану тканин і від гуморального статусу. Швидкість циклу регулюється концентрацією НАДФН. Дегідрогенази пентозофосфатного циклу чутливі до змін величини співвідношення НАДФ/НАДФН: при його величині 0,02 активність дегідрогенази в печінці максимальна, а при величині 0,01 знижується на 90%. Інтенсивний пентозофосфатный цикл відбувається в еритроцитах, що пов’язано з необхідністю НАДФН-залежного відновленого глутатіона кофактора глутатіонредуктази еритроцитів.

Пригнічення активності Г-6-Ф-ДГ в еритроцитах пояснюється наявністю двох процесів, які приводять до втрати активності ензима. По-перше це пошкодження молекул ферменту вільними радикалами, які підсилено виробляються в умовах гіпоксії, а по друге глибокі порушення тіол-дисульфідної рівноваги в клітинах і порушення активності Г-6-Ф-ДГ, як тіолзалежного ферменту. Тому дефекти обумовлені зниженням активності Г-6-ФДГ, роблять НАДФH-залежний антиоксидантний захист клітин неефективним.

З віком падає активність ферментів тканин мозку щурів - АТФаз, трансфераз. Найбільшу цікавість викликають дані відносно активності різних ферментів під час старіння: в аорті знижуються окисно-відновні процеси, в яких беруть участь: лактат-, малат-, гліцерол-3-фосфат, глюкозо-6-фосфат-дегідрогеназа і флавінові ферменти - сукцинатдегідрогеназа, НАДН-дегідрогеназа.

Цукровий діабет, який приводить до гіперглікемії, збільшення АФК і зниження активності ферменту Г-6ФДГ на фоні зростання рівня глікозильованого гемоглобіна приводить до активації поліолового шляху обміну глюкози і як наслідок до розвитку процесів нейродегенерації на фоні підвищення рівня продуктів ПОЛ і зниження рівня Г-6-ФДГ.

На сьогоднішній день відомо, що одним із механізмів пошкодження клітин при надмірному надходженні в клітину глюкози є активація поліолового шляху обміну глюкози. Так при високих концентраціях глюкоза за допомогою фермента альдозоредуктази перетворюється в сорбітол. Останній при участі фермента сорбітолдегідрогенази метаболізується у фруктозу з утворенням NADH. Порушення вуглеводного обміну і гіперглікемія, яка розвивається до клінічних проявів діабету, приводить до збільшення обміну глюкози по поліоловому шляху і накопиченню сорбітола і осмотичному набряку тканини, що стає причиною дегенеративних процесів в тканинах.

Старіння є тим процесом, який модифікує нейрохімічний статус більшості тканин організму, а цукровий діабет (ЦД) вважається процесом, який може бути аналогічним до прискореного старіння - при цьому захворюванні зростає схильність до дегенеративних станів.

Ми поставили за мету визначити активність ферменту Г-6-ФДГ у щурів різних вікових груп за умов розвитку експериментального цукрового діабету.

Дослідження проведено на нелінійних лабораторних щурах-самцях одно (молоді тварини), п'ятимісячного (дорослі тварини) та вісімнадцятимісячного (старі тварини) віку. Для відтворення цукрового діабету (ЦД) 2 типу за методом А.М. Ульянова і Ю.А. Тарасова використовували протамін сульфат, який вводили внутрішньом'язево (в/м) дозою 1 мм/кг 2 рази на день протягом 14 діб. Активність Г-6-ФДГ визначали спектрофотометрично за збільшенням оптичної густини розчину, що обумовлено зростанням кількості НАДФН2 у процесі ферментативної реакції.

В результаті проведених експериментів виявлено (див. рис.), що у старих щурів по зрівнянню із дорослими, і з молодими тваринами знижується активність ферменту Г-6-ФДГ, тоді як у середньої вікової групи подібних змін не відмічалось, активність ферменту залишалась на рівні молодих тварин. Подібні зміни активності ферменту Г-6-ФДГ узгоджується з даними літератури, і, можливо, є наслідком зростання рівня активних форм кисню в старіючих тканинах. Експериментальний цукровий діабет у щурів молодої і дорослої вікових груп викликав вірогідне зростання вивчаємого показника в 1,4 рази і в 1,2 рази, що може бути наслідком активації системи антиоксидантного захисту, а також відповідно до останніх досліджень - посилення активності Г-6-ФДГ є одним із чинників захисту клітин від наростаючого окисного стресу і може підтримувати рівень біоактивності монооксиду нітрогену таким чином, щоб запобігти дисфункції. Літературні дані вказують, що концентрація позаклітинної глюкози регулює експресію гена індуцибельної NO- синтази (iNOS) і продукування NO через Г-6-ФДГ-залежний механізм. У щурів старої вікової групи відмічалось вірогідне зниження рівня Г-6-ФДГ по зрівнянню із такими показниками у молодих і дорослих тварин із цукровим діабетом в 1,2 та в 1,1 рази відповідно, та в 0,9 рази по зрівнянню з показниками активності ферменту у щурів старшої вікової групи без цукрового діабету, що по всій ймовірності є наслідком активації процесів перекисного окиснення ліпідів на фоні зниженої активності ферментів антиоксидантного захисту.

Рис.

Активність Г-6-ФДГ в плазмі крові щурів за умов експериментального цукрового діабету у щурів різних вікових груп

(M±m; n=10)

Примітка: р – статистично достовірна різниця між дорослими та молодими тваринами; р1 – статистично достовірна різниця між старими та молодими тваринами; р2 – статистично достовірна різниця між старими та дорослими тваринами, р3 - статистично достовірна різниця між молодими та дорослими тваринами із ЦД, р4 – статистично достовірна різниця між старими та молодими тваринами із ЦД; р5 – статистично достовірна різниця між старими та дорослими тваринами із ЦД.