Не отобразилась форма расчета стоимости? Переходи по ссылке

Не отобразилась форма расчета стоимости? Переходи по ссылке

Научная статья на тему «Активность и уровень экспрессии генов Супероксиддисмутазы и каталазы при сахарном диабете 2 типа»

Аннотация. Осуществлена оценка активности супероксиддисмутазы и каталазы в крови пациентов с сахарным диабетом 2 типа и у крыс с индуцированной патологией, а также исследован уровень транскриптов генов исследуемых ферментов в эксперименте на животных.

Ключевые слова: Свободно-радикальное окисление, сахарный диабет 2 типа, супероксиддисмутаза, каталаза.

Сахарным диабетом 2 типа (СД 2), согласно данным Международной диабетической федерации в мире страдает свыше 170 млн. человек. Окислительный стресс, возникающий в результате дисбаланса между чрезмерным усилением свободно-радикальных процессов и недостаточной функциональной активностью антиоксидантной системы организма, выступает в качестве универсального патогенетического механизма повреждения биомолекул, клеток и их структурных компонентов при СД 2. Нарушения метаболизма при СД 2 взаимосвязаны с пониженной секрецией инсулина и инсулинорезистентностью.

Постоянный уровень свободно-радикального окисления (СО) поддерживается за счет согласованной системы антиоксидантной защиты, включающей ферментативное и неферментативное звенья и осуществляющей контроль за содержанием активных форм кислорода (АФК).

Важными компонентами анитоксидантной системы являются супероксиддисмутаза и каталаза, обеспечивающие элиминацию суперокисиданионрадикала и пероксида водорода соответственно.

Цель данной работы – исследование активности СОД и каталазы в сыворотке крови пациентов с СД 2, а также оценка активности и уровня транскриптов генов данных ферментов в эксперименте на животных при индуцировании данной патологии у крыс.

В ходе клинического исследования использовали сыворотку крови 98 человек, среди которых 65 практически здоровых лиц с нормальными показателями общего и биохимического анализов крови – 1 группа (контрольная), 2 группа – 33 пациента с СД 2, осложненным неалкогольным стеатогепатитом, находящихся на лечении в стационаре. Кровь для исследования забиралась в пробирки типа «вакутейнер» в утреннее время, натощак, из локтевой вены. Исследования проводились в соответствии с требованиями биомедицинской этики согласно Женевской конвенции о правах человека (1997 г.) и Хельсинской декларации Всемирной медицинской ассоциации (2000 г.) на основании разрешения локального этического комитета, в связи с чем, у всех пациентов было получено письменное добровольное информированное согласие на участие в клиническом исследовании.

В экспериментальном исследовании использовались белые лабораторные крысы- самцы массой 150-200 г. Животные содержались на стандартном режиме вивария. Все манипуляции, проводимые во время эксперимента, соответствовали требованиям международных правил гуманного отношения к животным, отраженных в санитарных правилах по отбору и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев) (УК РФ ст. 245).

Развитие экспериментального СД 2 было индуцировано внутримышечными инъекциями протамин-сульфата (Sigma-Aldrich Co., США) на протяжении трех недель в дозе 10 мг/кг массы тела животного в объеме 0,5 мл физиологического раствора, 3 раза в сутки.

В ходе исследования животные были разделены на экспериментальные группы:

  • 1 группа (n = 16) – контрольные животные;
  • 2 группу (n = 16) — составляли животные с СД 2;
  • Активность СОД определяли на спектрофотометре при λ=540 нм.

Определение активности проводили по ингибированию скорости восстановления нитросинего тетразолия в неэнзимотической системе феназинметасульфата и НАДН.

Активность каталазы определяли спектрофотометрически при длине волны λ=410 нм. В основе метода лежит способность Н2О2 образовывать с молибдатом аммония стой- кий окрашенный комплекс.

Для определения уровня транскриптов генов СОД (Sod1) и каталазы (Cat) проводили выделение суммарной клеточной РНК с использованием набора «РНК-Экстран» (Синтол, Россия) согласно рекомендациям фирмы-производителя. Для проведения ПЦР- РВ в присутствии интеркалирующего красителя SYBR Green I использовали набор реак- тивов фирмы «Синтол» (Россия). В качестве матрицы использовали кДНК, полученную на предыдущем этапе.

Данные обрабатывали с использованием стандартных статистических методов.

Результаты клинических исследований показали, что при СД 2, осложненном неалкогольным стеатогепатитом, активность СОД, выраженная в Е на мл сыворотки крови, уменьшалась в среднем в 1,4 (p<0,05) раза по сравнению с нормой. При этом удельная активность фермента снижалась на 30,6 % (p<0,05). Выявленные изменения могут быть связаны как с истощением активности данного компонента АОС, так и с повышением уровня антител к СОД в условиях патологии, что может приводить к угнетению функционирования фермента.

У пациентов с данной патологией, активность каталазы, выраженная в Е на мл сыворотки крови, возрастала в среднем в 2,2 (p<0,05) раза по сравнению с нормой. При этом удельная активность фермента повышалась в 1,4 (p<0,05) раза. Полученные данные отражают мобилизацию данного звена АОС в ответ на развитие оксидативного стресса в организме пациентов. Таким образом, выявлен дисбаланс в работе данной ферментативной антиоксидантной системы, что, по-видимому, сопряжено с длительным течением заболевания и нарушениями свободнорадикального гомеостаза и ряда обменных процессов в организме в стадии декомпенсации.

В ходе исследований в эксперименте на животных с экспериментальным СД2 обнаружено увеличение удельной активности СОД в сыворотке крови – в 1,9 раза по сравнению с контрольными животными. Кроме того, выявлено возрастание удельной активности каталазы в сыворотке крови – в 2,7 раза. Вероятно, рост активности исследуемых ферментов носит адаптивно-компенсатоный характер в ответ на чрезмерное образование АФК. Известно, что при диабете наблюдается интенсификация генерации O2 — митохондриями, ксантиноксидазой, цитохромом Р-450, а также НАДН/НАДФН-оксидазой, что может явиться причиной повышения активности СОД и, как следствие, каталазы.

Нужна помощь в написании статьи?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Заказать статью

Очевидно, что на исследуемом этапе экспериментального СД 2 имела место стадия компенсации.

Для определения уровня экспрессии генов антиоксидантных ферментов было проведено выделение тотальной РНК из образцов тканей экспериментальных животных. Качество выделенной РНК определяли путем электрофореза образцов в 1 % агарозном геле. При анализе электрофореграммы было выявлено наличие двух ярких полос, соответствующих 28S- и 18S-рибосомальной РНК, что свидетельствует об отсутствии деградации образцов в процессе выделения.

Концентрацию и чистоту полученных образцов РНК определяли спектрофотеметрически. Образец считали чистым и пригодным для дальнейших манипуляций, когда со- отношение оптических плотностей при 260 и 280 было около 2,0, а соотношение при 260 и 230 было в диапазоне 2,0-2,2. В случае получения существенно низких результатов, проводили повторное выделение РНК.

Синтез кДНК проводили с использованием oligo(dT)15 праймера и фермента M- MuLV – генетически модифицированной обратной транскриптазы вируса лейкемии мышей. В результате была получена библиотека кДНК, экспрессирующихся генов.

В ходе анализа экспрессии генов Sod1 и Cat результаты были нормированы относительно контрольного гена GAPDH.

В результате проведенных исследований было установлено, что при развитии экспериментального СД 2 уровень транскриптов СОД и каталазы возрастал в сыворотке в 1,8 раза. Обнаруженные изменения в уровне транскриптов генов антиоксиднатных ферментов, вероятно, являются адаптивной реакцией организма на увеличение генерации АФК при развитии патологии.

Таким образом, выявлены изменения активностей СОД и каталазы в крови пациентов с СД 2, а также уровня активности данных ферментов и транскриптов Sod1 и Cat в эксперименте на животных. Выявленный дисбаланс в работе данных антиоксидантных ферментов у больных с СД 2 может являться следствием декомпенсации нарушений свободнорадикального гомеостаза, сопряженных со значительными сдвигами метаболизма в ходе протекания заболевания.

Список использованных источников

1. Арутюнян A. B. Механизмы свободнорадикального окисления и его роль в ста- рении / A. B. Арутюнян, О. C. Козина // Успехи геронтологии. –2009. – № 1. – С. 104-116.
2. Дубинина Е. Е. Биологическая роль супероксидного анионрадикала и супероксиддисмутазы в тканях организма / Е. Е. Дубинина // Успехи современной биологии. – 1989. – Т. 108, № 1. – С. 3-12.
3. Ллойд Э. Справочник по прикладной статистике / Э. Ллойд, У. Ледерман // М.: Финансы и статистика, 1990. – 526 с.
4. Матюшин Б. Н. Определение супероксиддисмутазной активности в материале пункционной биопсии печени при ее хроническом поражении / Б. Н. Матюшин, А. С.Логинов, В. Д. Ткачев // Лаб. дело. – 1991. – № 7. – С. 16-19.
5. Метод определения активности каталазы / М. А. Королюк [и др.] // Лаб.дело. – 1988. – №. 1. – С. 16-19.
6. Ульянов А. М. Инсулярная система животных при хроническом дефиците гепарина / А. М. Ульянов, Ю. А. Тарасов // Вопросы медицинской химии. – Т. 46, № 2. – 2000.
– C. 149-154.

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Поставьте оценку первым.

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

944

Закажите такую же работу

Не отобразилась форма расчета стоимости? Переходи по ссылке

Не отобразилась форма расчета стоимости? Переходи по ссылке