Введение к работе
Актуальность проблемы.
Одним из факторов, играющих важную роль в патогенезе микроангиопатии и полинейропатии - основных проявлений инсулинзависимого сахарного диабета (ИЗСД), определяющих развитие поздних осложнений заболевания, является усиление утилизации глюкозы через сорбитоловый путь в инсулиннезависимых тканях [Gabay К.Н.,1973; Kador P.F.,1988]. Ферментом, определяющим скорость функционирования сорбитолового пути является альдозоредуктаза (АР; альдито.т.ИАОР^ 1-оксидоредуктаза; К.Ф. 1.1.1.21), относящаяся к группе NADP-зависимых оксидоредуктаз [Gabay К.Н.,1973]. Известно, что при сахарном диабете происходит увеличение активности этого фермента [Ito Т. Et al., 1997; Kador P.F., 1988; Srivastsva S.K. et al, 1986], однако механизм функционирования альдозоредуктазы у больных сахарным диабетом остается неизученным. Выявление причин и механизмов активации альдозоредуктазы, лежащих в основе усиления функционирования сорбитолового пути утилизации глюкозы при сахарном диабете, является актуальной задачей теоретической биохимии, решение которой позволит не только определить прогноз течения заболевания, но и может служить диагностическим тестом эффективности проводимого лечения.
Исходя из изложенного. целесообразно исследование функционирования сорбитолового пути утилизации глюкозы у больных на фоне традиционной инсулинотерапии и после операции шунтирования венозного кровооттока поджелудочной железы. Эта операция была предложена профессором Э.И.Гальпериным с целью коррекции метаболических нарушений вследствие нормализации соотношения экзогенного инсулина и эндогенных контринсулярных гормонов [Гальперин Э.И. и др., 1988; 1996] и способствовала достижению компенсации углеводного обмена, улучшению микроциркуляции и
оксигенации тканей и уменьшению выраженности диабетической автономной полинейропатии [Гальперин Э.И. и др., 1996; Докучаев К.В.,1991; Дюжева Т.Г., 1992].
Цель работы: изучить механизм функционирования АР у больных ИЗСД. Основные задачи исследования:
-
Получить высокоочнщенную АР из эритроцитов доноров и больных ИЗСД.
-
Изучить кинетические параметры взаимодействия высоко-очищенной АР с D-глюкозой.
-
Изучить роль SH-групп молекулы АР в процессе активации фермента при сахарном диабете.
-
Исследовать АР в эритроцитах больных ИЗСД с различными осложнениями заболевания.
-
Изучить свойства АР у больных ИЗСД после операции шунтирования венозного кровооттока поджелудочной железы.
Научная новизна работы.
Впервые обнаружено наличие либо одной активированной, либо сочетания активированной и неактивированной форм АР в эритроцитах больных ИЗСД в отличие от здоровых доноров, у которых обнаружена только неактивированная форма фермента. Проведено разделение активированной и неактивированной форм с помощью ионообменной хроматографии. Обе формы фермента получены в высокоочищенном состоянии, определены их кинетические параметры. Показано, что активированная форма АР больных ИЗСД обладает более высокой активностью и более низким сродством по отношению к глюкозе по сравнению с неактивированной формой доноров, что обуславливает ее способность функционировать в условиях гипергликемии.
Выявлен механизм образования активированной формы из неактивированной в инсулиннезависимых тканях больных ИЗСД путем окисления ее SH-групп под действием соединений (продукты ПОЛ, окисленный глутатион), накопление которых имеет место при сахарном диабете.
Впервые определено количество SH-групп денатурированных и нативных форм АР из эритроцитов доноров и больных ИЗСД. Установлена роль SH-групп в проявлении каталитической активности фермента, а также в активации неактивированной формы при сахарном диабете.
Продемонстрирована связь между присутствием в эритроцитах одной активированной или двух активированной и неактивированной форм АР, состоянием углеводного обмена и степенью выраженности осложнений у больных ИЗСД: наличие одной активированной формы фермента обнаружено у больных с более выраженными проявлениями микроангиопатии, полинейропатии и нефропатии по сравнению с больными с двумя формами фермента.
Впервые изучены свойства форм АР из эритроцитов больных после хирургического лечения сахарного диабета - операции шунтирования венозного кровооттока от поджелудочной железы [Гальперин Э.И. и др., 1988], определены кинетические параметры, характеризующие взаимодействие с глюкозой исследуемых форм фермента, и количество SH-групп в их молекулах. Показано, что активированная форма АР у оперированных больных по своим свойствам сходна с неактивированной формой доноров, что может свидетельствовать о менее интенсивном функционировании сорбитолового пути утилизации глюкозы у оперированных больных после хирургического лечения сахарного диабета.
4 Практическое значение работы.
Выяснение причин усиления функционирования сорбитолового пути утилизации глюкозы в эритроцитах больных ИЗСД может способствовать более глубокому пониманию метаболических нарушений в инсулиннезависимых тканях при сахарном диабете. Раскрытие механизма функционирования и путей регуляции АР при ИЗСД открывает новые перспективы в разработке способов воздействия на фермент с целью его ингибирования и предотвращения развития диабетических осложнений. Выявление форм альдозоредуктазы в эритроцитах больных ИЗСД является одним из критериев тяжести заболевания и может быть использовано для разработки теста эффективности лечения сахарного диабета, который положен в основу методических рекомендаций.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на 2-ом Всероссийском симпозиуме по хирургической эндокринологии "Хирургия и диабет. Гормонально-активные опухоли поджелудочной железы" (Саратов, 1993), на 2-ом съезде биохимического общества РАН (Москва, 1997), на конференции молодых ученых России с международным участием "Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины", посвященной 240-летию ММА им. И.М.Сеченова (Москва, 1998 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ. Структура и объем работы. Диссертация изложена на 141 странице машинописного текста, иллюстрирована 16 таблицами, 23 рисунками и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов к их обсуждения, заключения и выводов. Библиография включает 235 ссылок на литературные источники, из них 23 на русском языке.