Международный эндокринологический журнал 2 (42) 2012

Поражение сердца при сахарном диабете (диабетическая кардиомиопатия) является непременным атрибутом данного заболевания [1, 2, 10, 12]. По мнению большинства авторов, в основе патогенеза диабетической кардиомиопатии лежат три главных фактора: метаболические нарушения, вегетативная нейропатия и поражение коронарных сосудов.

Молекулярные механизмы развития диабетической кардиомиопатии остаются недостаточно изученными [9, 11]. Для функционирования на молекулярном уровне немаловажное значение имеют натриевые насосы и мембраносвязанная ацетилхолинэстераза (АХЭ). Участие Na,K-АТФазы в возбудимости и метаболизме определяет интерес к состоянию этого энзима в условиях инсулиновой недостаточности [11, 12]. Другой фермент — АХЭ является интегральным показателем не только холинергических процессов, но и медиаторных систем [7, 8].

Целью работы явилось изучение активности этих ферментов в динамике развития диабета у крыс для выяснения степени и последовательности поражений мембран кардиомиоцитов, возникающих при кардиомиопатии.

Материалы и методы исследования

Опыты были проведены на 48 крысах линии Вистар массой 120–150 г. Диабет вызывали путем однократного внутрибрюшинного введения стрептозотоцина (фирма Upjon, Великобритания, США) в дозе 6 мг/кг. Полученная экспериментальная модель длительно текущего стрептозотоцинового диабета (до 6 месяцев) у крыс была использована для характеристики развития диабетических кардиомио-патий. Уровень глюкозы в крови определяли с помощью полосок Dextrostix (фирма Ames) прибором «Айтон» (фирма Ames).

Об изменении функционального состояния кардиомиоцитов судили по активности Na,K-АТФазы и АХЭ. Изучение активности ферментов проводили на мембранах кардиомиоцитов, полученных методом дифференциального центрифугирования.

Определение Na,K-АТФазной активности проводили в растворе следующего состава: 6 мМ MgCl_, 300 мМ NaCl, 60 мМ KCl (pH = 7,4).

Концентрация АТФ равнялась 30 мМ. Общий объем пробы 1,5 мл. После 15 мин инкубации при 37 реакцию останавливали добавлением 1,0 мл 10% ТХУ. Неорганический фосфор в пробах определяли по методу [6], содержание белка — по [4].

Na,K-АТФазную активность рассчитывали, вычитая из общей АТФазной активности Mg²⁺-зависимую, и определяли в присутствии 10^–3 М строфантина К. Активность АХЭ определяли по методу [7] в нашей модификации.

Изучение активности ферментов проводили у контрольных животных, спустя одну неделю после введения крысам стрептозотоцина, через 2–3 недели и при длительном диабете (6 месяцев). Полученные результаты обрабатывали статистически по методу [3].

Результаты исследования и их обсуждение

Результаты опытов представлены в табл. 1. У конт-рольных (здоровых) крыс активность Na,K-АТФазы составляла 30,62 мкМР/мг белка/ч, АХЭ — 8,6 мкМ укс. к-ты/мг белка/ч. Через 7 дней после введения стрептозотоцина происходило достоверное снижение натриевого насоса, в то время как второй фермент оставался в пределах нормы. В процессе развития диабета (величина сахаров до 11,1–16,6 ммоль/л) спустя 2–3 недели Na,K-АТФаза была заторможена почти на 45 % (в 1,7 раза) от исходного уровня. В это же время активность АХЭ имела некоторую тенденцию к повышению. При длительно текущем диабете значительные изменения претерпевает как натриевый насос, так и активность АХЭ, которая увеличивалась в 4 раза по сравнению с контролем.

Таким образом, при развитии диабетической кардио-миопатии у крыс прослеживаются две закономерности. Во-первых, с начала возникновения диабета прежде всего угнетается миокардиальный натриевый насос, в то же время активность АХЭ меняется только при длительно текущем диабете. Во-вторых, степень выраженности наблюдаемых изменений зависит от продолжительности диабета. Подобная корреляция наблюдается и в клинических исследованиях, в которых найдена большая зависимость от продолжительности диабета, чем от его тяжести [1, 2].

Гистохимически и электронно-микроскопически установлено, что и проводящей системе сердца, и парасимпатическим — холинергическим нервным окончаниям, подходящим к миоцитам, свойственна отчетливая активность АХЭ, сходная с таковой в нервной ткани [8].

Согласно современным исследованиям, нарушение сердечной деятельности при сахарном диабете может быть вызвано расстройством нервной регуляции сердца на почве диабетической вегетативной нейропатии [12]. При этом поражаются ветви парасимпатической и симпатической нервной системы, причем поражения со стороны блуждающего нерва происходят раньше, чем симпатических нервов сердца [1, 2, 12].

При развитии диабетической кардиомиопатии у крыс в экспериментах наблюдались изменения активности АХЭ, однако достоверными они были только при длительно текущем диабете. Таким образом, прослеживается прямая зависимость изменения активности фермента от длительности заболевания. Однако наиболее чувствительной к условиям инсулиновой недостаточности оказалась Na,K-АТФаза. Уже с первых дней развития диабета выявлено значительное снижение активности натриевого насоса.

В литературе на этот счет имеется несколько точек зрения. Одни считают, что при развитии диабета у животных способность миоцитов связывать уабаин не изменяется по сравнению с нормой. Только латентная активность АТФазы, определяемая после обработки мембран аламетицином или DOX-Na, значительно снижена у животных с диабетом [7]. Полагают, что диабет не приводит к изменению числа молекул Na,­K-АТФазы, но вызывает снижение сродства К-активируемых центров фермента к К⁺ [7].

Есть факты, говорящие о том, что через 4–6 недель на фоне стабильного стрептозотоцинового диабета на срезах желудочков миокарда крыс значительно снижался строфантин G-чувствительный захват 86 Rb, что свидетельствует об угнетении натриевого насоса. Инсулин при добавлении к среде или введении животным полностью восстанавливает активность натриевого насоса [9]. Отсюда авторы делают заключение, что угнетение натриевого насоса при сахарном диабете связано с недостаточностью инсулина.

По современным представлениям, при развивающейся кардиомиопатии большое значение придается роли Ca⁺⁺ [9]. Повышение проницаемости клеточных мембран для ионов Ca⁺⁺ и Na⁺ обладает способностью снижать функциональную активность Na,K-АТФазы, что сопровождается увеличением содержания в клетках миокарда Na⁺ и уменьшением концентрации K⁺. Это в итоге приводит к повышению возбудимости миокарда. Уменьшение содержания K⁺ в клетках усугубляется тем, что в условиях сниженной функциональной активности Na,­K-АТФазы, уменьшения концентрационного градиента Na⁺ и угнетения Na-Ca-ионообменного механизма, а также повышения содержания внутриклеточного Ca⁺⁺, часть ионов Na⁺, предназначенных для обмена на K⁺, расходуется на обмен с Ca⁺⁺. Эти механизмы дополнительно способствуют снижению содержания внутриклеточного K⁺.

Подобное нарушение проницаемости мембран миокарда становится фактором риска развития кардио-миопатий. Кроме того, оно способствует возникновению условий повышения тонуса блуждающего нерва.

Однако есть мнение о том, что препараты саркоплазматического ретикулума, выделенные из сердца нормальных крыс и животных с диабетом электронно-микроскопически, не отличаются по активности уабаинчувствительной Ca⁺, Mg⁺-АТФазы, азидчувствительной Ca⁺, Mg⁺-АТФазы и способности к азидчувствительному поглощению Ca⁺ [2].

Была проверена последовательность возникновения изменений активности ряда ферментов и Ca⁺⁺-связывающей способности ретикулума при развитии кардиомиопатий. В первую очередь обнаруживалось снижение активности Na,K-АТФазы сарколеммы, а затем скорости накопления Ca⁺⁺ ретикулумом. В этот же период нарушается и Са-связывающая способность митохондрий, а Ca-АТФаза, базальная и F-стимулируемая аденилатциклаза тормозят на более поздних стадиях. Исходя из этих результатов, авторы пришли к заключению, что в развитии кардиомиопатии участвуют различные мембранные системы, но первым проявлением болезни является снижение активности Na,K-АТФазы (сарколеммы).

Таким образом, исходя из наших и литературных данных, можно заключить, что развитие кардиомиопатии при диабете прежде всего затрагивает транспортные процессы в мембране кардиомиоцита. При длительно протекающем диабете наблюдаются нарушения и со стороны холинергической регуляции.