Автореферат и диссертация по медицине (14.03.03) на тему:Функциональное состояние коры надпочечников и щитовидной железы крыс при экспериментальном диабете и гранулематозном воспалении

На правах рукописи

Кузнецова Наталья Владимировна

ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ КОРЫ НАДПОЧЕЧНИКОВ

И ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ КРЫС ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ ДИАБЕТЕ И ГРАНУЛЕМАТОЗНОМ

ВОСПАЛЕНИИ

14.03.03 - патологическая физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 5 НОЯ 2012

Новосибирск - 2012

005055078

Работа выполнена в ФГБУ «Научный центр клинической и экспериментальной медицины» СО РАМН (Новосибирск).

Научный руководитель доктор биологических наук

Пальчикова Наталья Александровна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, гл. н. е., руководитель лаборатории цитологии и клеточных структур,

ФГБУ «НЦКЭМ» СО РАМН Архипов Сергей Алексеевич

доктор биологических наук, заведующий лабораторией молекулярной биологии клетки

ФГБУ «НИИ биохимии» СО РАМН Усынин Иван Федорович

Ведущая организация ГБУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития РФ (Томск)

Защита состоится «27» ноября 2012 г. в « 00» часов на заседании диссертационного совета Д.001.048.01 при ФГБУ «НЦКЭМ» СО РАМН по адресу: ул. Тимакова, 2; г. Новосибирск, 630117; тел./факс (383) 333-64-56.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБУ «НЦКЭМ» СО РАМН

Автореферат разослан «2£>» октября 2012 г

Ученый секретарь

диссертационного совета д.б.н.

Пальчикова Н. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. По данным Международной Диабетической Федерации заболеваемость сахарным диабетом во всем мире неуклонно растет. Смертность от самого заболевания и его осложнений стоит на 4-5 месте в мире (Дедов И.И., 1998; Маслова О.В. и Сунцов Ю.И. 2011; WHO, 1999,). Сахарный диабет снижает уровень качества жизни людей, и его лечение стало тяжелым экономическим бременем, как для больных, так и для общества в целом (Шишкова Ю.А и др., 2011; Solli О. et al, 2010). Далеко не все стороны патогенеза сахарного диабета, в том числе и инсулинозависимого, изучены полностью, с чем связаны трудности в его профилактике и лечении.

В клинических и экспериментальных исследованиях при сахарном диабете отмечена активация гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы (Мазурина Н.К., 2007; De Nicola A.F. et al. 1976; Roy M. et al., 1991; Couch R.M., 1992; Schwartz M.W., 1997; Chan O. et al., 2002). Тесные взаимоотношения метаболических эффектов инсулина и глюкокортикоидных гормонов (Протасова C.B. и др., 2010; Chan О. et al., 2005; Carvalho V.de F et al., 2009), a также главенствующая роль кортикостероидов в поддержании реактивности организма к внешним воздействиям (Buckingham J.C., 2009; Kainuma Е. et al., 2009), определяют целесообразность исследований с использованием экспериментальных моделей диабета и направленных на изучение участия кортикостероидов в патогенезе заболевания.

Особое внимание привлекает также проблема полиэндокринопатий при сахарном диабете, например, его сочетание с заболеваниями щитовидной железы. Так, по данным литературы нарушения функции щитовидной железы у больных сахарным диабетом встречаются более чем в 13% случаев (Perros P. et al.,1995; Umpierrez G.E. et al., 2003; Pasupathi P. et al., 2008). Больные инсулинозависимым сахарным диабетом имеют высокий риск развития патологии щитовидной железы (Митрофанова Н.А., 2007; Perros P. et al., 1995; Mouradian M. and Abourizk N., 1983).

Изменения функциональной активности коры надпочечников и щитовидной железы могут выступать факторами, усугубляющими симптоматику сахарного диабета, что связано с их стимулирующим влиянием на продукцию глюкозы, в свою очередь препятствующим коррекции гликемии экзогенным инсулином и другими противодиабетическими препаратами.

Повышение активности гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы при сахарном диабете может менять реактивность организма к действию факторов различной природы. Так, известно, что на фоне сахарного диабета отмечается более агрессивное течение других патологических процессов, в частности, воспаления (Хопельман А. и Гирлингс С. 2000, Jeon C.Y. and Murray М.В., 2008). В развитии сопутствующих сахарному диабету воспалительных заболеваниях,

гормоны коры надпочечников играют важную роль, которая ассоциируется с их противовоспалительным действием. Но с другой стороны, медиаторы воспаления, такие как интерлейкины 1, 2, 6, 8, фактор некроза опухоли-а, могут участвовать в модуляции функции гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы через их влияние на нейросекреторные ядра гипоталамуса (Гриневич В.В., и др. 2003; Licinio J. and Frost P., 2000; Venihaki M. et al., 2001). Такие прямые и обратные влияния объяснимы, если учитывать наличие тесных связей между иммунной, нервной и эндокринной системами в регуляции различных функций организма (Акмаев И.Г., 2005).

Гранулематозный процесс является одним из вариантов течения хронического воспаления, развитие которого может реализовываться вне зависимости от биологических и физико-химических свойств его индукторов - прокариот, эукариот, факторов небиологической природы (Шкурупий В.А., 2007). Активация макрофагов при захвате ими агента воспаления проявляется в усилении синтеза первичных медиаторов воспаления, которые, в свою очередь, могут влиять на реактивность отдельных звеньев эндокринной системы. Сведения об изменении функциональной активности коры надпочечников и щитовидной железы экспериментальных животных при сочетании двух патологических процессов -диабета и гранулематозного воспаления, в литературе отсутствуют.

Следует также иметь в виду, что после индукции экспериментального диабета у животных развивается гипергликемия разной степени выраженности, анализ которой позволяет различать легкую или тяжелую формы заболевания (Баранов В.Г. 1983; Пальчикова H.A., и др. 1987; Jain D.K, Arya R.K., 2011). Учитывая роль глюкокортикоидных и тиреоидных гормонов в углеводном обмене, изменение реактивности коры надпочечников и щитовидной железы при экспериментальном диабете целесообразно исследовать в связи со степенью выраженности нарушений углеводного обмена.

Цель. Изучить динамику функционального состояния коры надпочечников и щитовидной железы крыс при экспериментальном диабете, гранулематозном воспалении, индуцированном диоксидом кремния, и их сочетании.

Задачи исследования:

1. Изучить индивидуальные характеристики углеводного обмена у экспериментальных животных на начальном этапе развития аллоксанового диабета.

2. Изучить функциональное состояние коры надпочечников экспериментальных животных в динамике аллоксанового диабета, по содержанию кортикостероидов в крови, моче и ткани надпочечников.

3. Изучить функциональное состояние щитовидной железы в динамике аллоксанового диабета по содержанию тиреоидных гормонов в крови и ткани щитовидной железы экспериментальных животных.

4. Исследовать функциональное состояние коры надпочечников и щитовидной железы экспериментальных животных в динамике гранулематозного воспаления, индуцированного диоксидом кремния.

5. Изучить функциональное состояние коры надпочечников и щитовидной железы экспериментальных животных при индукции гранулематозного воспаления диоксидом кремния на фоне аллоксанового диабета.

Научная новизна. Впервые показано, что тяжесть проявления симптомов экспериментального диабета у крыс низко - и высокочувствительных к диабетогенному действию аллоксана ассоциирована со степенью активации глюкокортикоидной функции коры надпочечников.

Впервые показано, что активация глюкокортикоидной функции коры надпочечников крыс в первые дни заболевания проявляется повышением экскреции с мочой неметаболизированного прогестерона (предшественника в биосинтезе кортикостероидных гормонов), а в более поздние сроки - увеличением экскреции кортикостерона в сочетании с повышением его содержания в надпочечниках и сыворотке крови. Снижение у высокочувствительных к действию аллоксана крыс относительной массы тимуса и повышение активности аминотрансфераз в печени по сравнению с контрольными и низкочувствительными к действию аллоксана крыс указывают физиологическую активность кортикостерона.

Впервые показано, что снижение концентрации трийодтиронина в сыворотке крови высокочувствительных к действию аллоксана крыс происходит на фоне увеличения относительной массы щитовидной железы, накопления в ней тироксина и повышения содержания тироксина в сыворотке крови.

Впервые показано, что в ответ на гранулематозное воспаление, индуцированное диоксидом кремния, характер реакций коры надпочечников первоначально здоровых животных и высокочувствительных к действию аллоксана крыс однотипен, несмотря на гиперкортицизм у животных с диабетом. В первые дни после индукции воспаления концентрация кортикостерона в сыворотке крови увеличивается, а через 2 недели - снижается, что ассоциировано с уменьшением выраженности гипергликемии у животных с диабетом.

Научно-практическая значимость работы. Получены новые фундаментальные знания об особенностях реагирования коры надпочечников и щитовидной железы при индукции экспериментального диабета, гранулематозного воспаления и при сочетании этих патологических процессов у экспериментальных животных. Полученные результаты расширяют современные представления о гормональных механизмах развития стойких нарушений углеводного обмена при сахарном диабете типа 1 и могут служить научно-методической базой дальнейших исследований, включая поиск новых более эффективных подходов к коррекции гипергликемии при сахарном диабете. Результаты диссертационного исследования

могут быть использованы при чтении лекций студентам медико-биологических специальностей по курсам патофизиологии и эндокринологии.

Диссертационное исследование выполнено в рамках основной темы НИР лаборатории эндокринологии ФГБУ «НЦКЭМ» СО РАМН «Изучить реактивность интегративных систем организма при функциональных нарушениях инсулярного аппарата поджелудочной железы, обусловленных воздействиями повреждающих факторов экзогенной и эндогенной природы, разработать подходы к коррекции инсулинорезистентности и гипоинсулинемии», № гос. регистрации 01200955649.

Положения, выносимые на защиту:

1. У высокочувствительных к действию аллоксана животных активация глюкокортикоидной функции коры надпочечников проявляется повышением содержания кортикостерона в сыворотке крови и ткани надпочечников, усилением его синтеза в коре надпочечников in vitro, функциональной гипертрофией надпочечников, увеличением экскреции неметаболизированного гормона с мочой и повышением его физиологической активности на уровне тканей-мишеней. У низкочувствительных к действию аллоксана крыс отмечена лишь функциональная гипертрофия надпочечников.

2. У высокочувствительных к действию аллоксана крыс реакция щитовидной железы на индукцию экспериментального диабета проявляется снижением концентрации трийодтиронина в сыворотке крови, увеличением относительной массы щитовидной железы, содержания в ней и в сыворотке крови тироксина, что свидетельствуют о снижении активности процессов дейодирования тироксина в физиологически активный гормон трийодтиронин в печени при экспериментальном диабете. У низкочувствительных к действию аллоксана крыс подобная реакция выражена значительно в меньшей степени.

3. Гранулематозное воспаление, индуцированное диоксидом кремния, обладает свойством модулировать функцию коры надпочечников крыс, о чем свидетельствует увеличение в первые дни заболевания концентрации кортикостерона в сыворотке крови, сменяющееся в последующие дни резким снижением величины этого показателя на фоне нормализации содержания прогестерона и кортикостерона в ткани надпочечников. При гранулематозном воспалении, вызванном введением диоксида кремния, реакция щитовидной железы крыс в виде накопления тироксина и трийодтиронина в ткани железы проявилась только в первые дни после индукции воспаления.

Гранулематозное воспаление, индуцированное диоксидом кремния у высокочувствительных к действию аллоксана крыс, вызывает сходные с первоначально здоровыми крысами изменения функционального состояния коры надпочечников и щитовидной железы, которые сопровождаются снижением выраженности гипергликемии через 2 недели течения сочетанной патологии.

Апробация работы. Материалы диссертации обсуждены на I Всероссийской

научно-практической конференции с международным участием «Вопросы патогенеза типовых патологических процессов» (Новосибирск, 2009); Четвертой Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Фундаментальные аспекты компенсаторно-приспособительных процессов» (Новосибирск, 2009); на II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Вопросы патогенеза типовых патологических процессов» (Новосибирск, 2010); Пятой Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Фундаментальные аспекты компенсаторно-приспособительных процессов» (Новосибирск, 2011); VII Сибирском съезде физиологов с международным участием (Красноярск, 2012).

Публикации по теме диссертации. Всего по теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, в том числе 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ для публикации материалов диссертационных исследований и 1 статья в зарубежном журнале.

Объем и структура диссертации: Работа состоит из введения, обзора литературы; главы, содержащей описание материала и методов исследования; главы, содержащей результаты собственного исследования; обсуждения, выводов, и списка цитированной литературы. Диссертация изложена на 129 страницах машинописного текста, иллюстрирована 15 таблицами и 5 рисунками. Список литературы включает 210 источников, из них 134 иностранных.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Экспериментальные животные и моделирование патологических состояний. Работу проводили на половозрелых крысах самцах Вистар (п= 232), которых содержали в отдельных клетках на стандартном рационе вивария со свободным доступом к воде, в условиях естественной освещенности.

Для моделирования аллоксанового сахарного диабета животным однократно после 18 ч голода внутрибрюшинно вводили аллоксан - 17 мг/100 г массы тела в 0,4 мл цитратного буфера. Крыс выводили из эксперимента через 12 суток после введения аллоксана. Контрольным крысам аналогично в том же объеме вводили раствор буфера.

Для моделирования хронического воспаления животным однократно в внутривенно вводили суспензию диоксида кремния (5Ю2), частицы размером 1-5 мкм, в растворе 0,85 % №С1 - 10 мг/100 г массы тела. Животных выводили из эксперимента через 1, 4, 14, 21 сутки после инъекции БЮг. Контрольным крысам аналогично в том же объеме вводили 0,85 % ИаС!.

Для моделирования сочетанной патологии через 8 суток после введения аллоксана животным с высокой глюкозурией (1 г/сут и более) вводили суспензию микрочастиц БЮг как описано выше. Крыс выводили из эксперимента - через 1, 4,

14, 21 сутки после введение SÍO2, что соответствовало 9, 12, 22, 29 суткам аллоксанового диабета.

Вместе с экспериментальными животными на тех же сроках из эксперимента выводили контрольных крыс.

Сбор и первичная обработка материала. В ходе эксперимента животных взвешивали, измеряли количество выпитой жидкости за сутки, индивидуально, с помощью специально сконструированных мочесборников, собирали суточную мочу, измеряли диурез и суточную экскрецию глюкозы, кортикостерона (КС) и (ПГ).

После выведение животных из эксперимента путем декапитации извлекали, очищали, взвешивали надпочечники (НП), щитовидную железу (ЩЖ), сердце, почки, тимус и жировую ткань (забрюшинный и эпидидимальный жир), рассчитывали их относительную массу на 100 г массы тела.

В сыворотке крови животных определяли концентрацию глюкозы, холестерина, триглицеридов, иммунореактивного инсулина (ИРИ), КС, тироксина (Т4), трийодтиронина (ТЗ).

ЩЖ гомогенизировали, центрифугировали, в супернатанте измеряли содержание Т4 и ТЗ. Аналогично подготавливали НП для измерения в них содержания КС и ПГ.

В отдельном эксперименте проводили инкубацию НП животных с аллоксановым диабетом и контрольных крыс. Срезы НП инкубировали 2 часа при 37°С при постоянном помешивании в Кребс-Рингер бикарбонатном буфере рН 7,4 с добавлением глюкозы и насыщенном смесью 95% 02 и 5% С02. Проводили инкубацию с добавлением и без добавления адренокортикотропного гормона (АКТГ) в инкубационную среду, в которой дальше определяли содержание КС.

Навеску печени гомогенизировали, центрифугировали, в супернатанте измеряли активность аспартатаминотрансферазы (ACT), аланинаминотрансферазы (AJIT), тирозинаминотрансферазы (ТАТ) и содержание белка.

Методы измерения биохимических и гормональных показателей. Концентрацию глюкозы, холестерина, триглицеридов в сыворотке крови, а также активность ACT, AJIT и содержание белка в печени, определяли с помощью соответствующих диагностических наборов BioCon (Германия). Активность ТАТ определяли по образованию в реакции переноса аминогруппы с L-тирозина на ■=>-кетоглутаровую кислоту пара-оксифенилпирувата с его последующим превращением в пара-оксибензальдегид в щелочной среде и измерением оптической плотности при 331 нм (Мертвецов Н.П., 1986).

Концентрацию ИРИ, ТЗ и Т4 в сыворотке крови измеряли радиоиммунным методом с использованием наборов рио-ИНС-ПГ-1251 ("ХОПИБОХ НАНБ"); T4(125J) RIA KIT, T3(125J) RIA KIT (INSTITUTE OF IZOTOPES Ltd). Содержание тиреоидных гормонов в ЩЖ измеряли иммуноферментным методом с

использованием соответствующих диагностических наборов «Хема-медика» (Москва).

Стероиды из биологических проб экстрагировали этилацетатом, после чего экстракты выпаривали и разводили в соответствии с инструкцией к методу.

Содержание КС в экстрактах сыворотки крови, НП и инкубационной среды измеряли радиоиммунным методом с использованием меченного тритием кортикостерона - (1,2,6,7-3 Н) Corticosterone (Amersham), и антител к кортикостерону - Corticosterone antiserum (Sigma-Aldrich). В экстрактах мочи содержание КС измеряли методом конкурентного связывания с использованием транскортина (Резников А.Г., 1980). Содержание ПГ в экстрактах мочи и НП измеряли иммуноферментным методом с использованием диагностических наборов «Хема-медика» (Москва).

Статистическую обработку полученных результатов проводили методом дисперсионного анализа с использованием пакета прикладных программ Statistica 6.0 (Statsoft, США). Для множественного сравнения после применения критерия Краскела-Уоллиса различия между независимыми группами оценивали при помощи U критерия Манна-Уитни с поправкой Бонферрони. Проводили корреляционный анализ по методу Спирмена. Вероятность справедливости нулевой гипотезы принимали при 5% уровне значимости. Данные представлены в виде М ± т, где М - выборочное среднее, т - стандартная ошибка среднего (Гланц, 1999).

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Анализ гетерогенности крыс Вистар по чувствительности к диабетогенному действию аллоксана

Анализ частоты встречаемости значений концентрации глюкозы в сыворотке крови крыс через 2 недели после введения аллоксана позволил разделить их на 2 группы, обозначенные как низкочувствительные (АлН) и высокочувствительные (АлВ) к действию аллоксана. Границей разделения животных был принят уровень глюкозы крови в 12 ммоль/л. Процент АлВ и АлН крыс среди взятых в эксперимент животных составил 70% и 30%, соответственно. В таблице 1 приведены величины ряда биохимических и физиологических параметров у крыс с разной чувствительностью к диабетогенному действию аллоксана.

Глюкозурию наблюдали уже с первых дней после введения аллоксана. Через двое суток после введения препарата она превышала 2 г/сут. В дальнейшем в группе АлВ происходило значительное нарастание суточной глюкозурии еще почти в 2 раза, в то время как в группе АлН величина указанного показателя

постепенно снижалось до значений не отличавшихся от таковых в группе контрольных животных.

Через 12 дней после введения аллоксана у крыс АлН уровень глюкозы в сыворотке крови (см. табл. 1), превышал контрольные значения в среднем в 1,3 раза, а у крыс АлВ - более чем в 4 раза.

Таблица 1

Суточная глюкозурия, концентрация глюкозы, иммунореактивного инсулина в сыворотке крови, относительная масса почек и жировой ткани у крыс с разной чувствительностью к диабетогенному действию аллоксана (М±т)

Исследованные Срок после Контроль Низко- Высоко-

параметры введения чувствительные чувствительные

аллоксана, (АлН) (АлВ)

сут

Глюкозурия, г/сут 2 0,002±0,001 2,2±0,9* 3,9±0,9*

-«- 5 0,52±0,25* 5,4±0,8*

-«- 7 0,015±0,008 8,5±1,5*

-«- 12 0,027±0,018 8,0±0,8*

Глюкоза в 12 6,4±0,1 8,5±0,5* 28,9±2,9*#

сыворотке крови,

ммоль/л

Иммунореактивный 12 130,2±8,9 60,8±3,7 53,3±7,7*

инсулин, пмоль/л

Почка, 12 0,30±0,01 0,33±0,01* 0,56±0,02*#

г/100г массы тела

Жировая ткань, 12 2,57±0,11 2,11±0,16* 0,70±0,08*#

г/100г массы тела

Примечание. Различия статистически значимы, р<0,05: *-с контролем, #-с группой низкочувствительных животных

Несмотря на значительную разницу в гликемии, содержание ИРИ в сыворотке крови крыс обеих групп была в 2 раза ниже, чем у контрольных животных. Поскольку снижение содержания ИРИ в сыворотке крови крыс с тяжелым и легким течением диабета проявлялось практически в равной степени, можно говорить об одинаковой выраженности поражения аллоксаном островкового аппарата поджелудочной железы у опытных крыс обеих групп.

Дальнейший анализ результатов исследования функционального состояния коры надпочечников и щитовидной железы проводили отдельно для этих двух групп животных.

Функциональная активность коры надпочечников крыс с разной чувствительностью к диабетогенному действию аллоксана

В таблице 2, на рис. 1 и 2 приведены результаты измерения параметров, характеризующих функциональное состояние коры НП крыс с разной чувствительностью к действию аллоксана.

Таблица 2

Содержание кортикостерона в крови и надпочечниках, относительная масса тимуса и надпочечников, активность трансаминаз в печени животных через 12 суток после введения аллоксана, (М±ш)

Исследованные параметры Контрольная группа Группа АлН Группа АлВ

Надпочечники, мг/100г массы тела 7,1±0,3 8,8±0,3* 11,8±1,2*#

Кортикостерон в надпочечниках, пмоль/мг ткани 46,3±4,8 45,3±6,6 70,4±6,9 *

Кортикостерон в сыворотке крови, ммоль/л 207,9±32,0 214,3±20,3 357,7±27,8*#

Тимус, г/100 г массы тела 0,14±0,01 0,16±0,01 0,09±0,01*#

Активность ТАТ в печени, мкмоль пара-оксифенилпируват/ час*мг белка 1,25±0,12; 1,29±0,09 1,96±0,16*#

Активность AJIT в печени Ед/г белка 271,6±18,1 202,4±18,9 478,8±38,0*#

Активность ACT в печени Ед/г белка 453,7±21,6 530,5±43,3 820,3±57,7*#

Примечание. Различия статистически значимы, р<0,05: *-с контролем, #-с группой низкочувствительных животных.

У крыс с экспериментальным диабетом относительная масса НП была выше чем у контрольных животных, причем в большей степени у крыс группы АлВ, чем у животных группы АлН.

У животных группы АлВ содержание КС было выше, чем у контрольных животных: в сыворотке крови - в 1,7 раза и в надпочечниках - в 1,5 раза, что указывает на усиление синтеза этого гормона у крыс группы АлВ.

Из рисунка 1А видно, что суточная экскреция ПГ с мочой крыс группы АлВ имела пики на на 3, 6 и 12 сутки развития заболевания. При этом суточная экскреция КС у этих крыс вне зависимости от фаз экскреции ПГ постоянно нарастала до 9 суток эксперимента. К 12 суткам фаза роста экскреции КС заканчивалась, и далее величина этого показателя сохранялась.

У крыс группы АлН значительных колебаний суточной экскреции КС и ПГ в ходе эксперимента не наблюдали (см. рис. 1Б).

Прогестерон пмоль/сут |

7000,0 6000,0 5000,0

5.

■З 4000,0 J 3000,0 2000,0

I

1000,0 0.0

| —•*■:■— Кортикостерон пмоль/сут •*—° "* Прогестерон пмоль/сут |

Рис. 1. Экскреция с мочой неметаболизированных кортикостерона и прогестерона у крыс группы АлВ (А) и группы АлН (Б) в динамике аллоксанового диабета. Примечания. Различия статистически значимы, р<0,05: *-к контролю (0 сутки)

На рисунке 2 представлена оценка реактивности коры НП по наработке кортикостерона in vitro при инкубации их в присутствии АКТГ.

Синтез кортикостерона срезами надпочечников

Контроль Аллоксаноеый диабет

Базовая наработка КС ш Наработка при добавлении АКтГ]

Рис. 2. Синтез in vitro кортикостерона надпочечниками высокочувствительных к действию аллоксана крыс

Примечания. Различия статистически значимы, р<0,05: +-с контролем, #-с базапьной продукцией КС.

Базальный синтез КС надпочечниками крыс с аллоксановым диабетом превышал контрольные величины в 3,4 раза. При добавлении АКТГ к НП контрольных крыс содержание КС в инкубационной среде увеличилось на 175% от своего базального уровня, а для НП крыс с аллоксановым диабетом только на 42 %. Таким образом, у крыс группы АлВ имела место стойкая активация синтеза кортикостерона в НП.

Физиологические эффекты КС были оценены по изменению относительной массы тимуса и активности ферментов TAT, AJTT и ACT в печени (см. табл. 2).

На фоне активации коры НП относительная масса тимуса у крыс группы АлВ снизилась в 1,5 раза по сравнению с контрольными животными (см. табл. 2),

что можно объяснить иммуносупрессивными эффектами глюкокортикоидных гормонов (Costa-Pinto F.A., Palermo-Neto J., 2010).

В печени крыс группы АлВ через 2 недели после введения аллоксана активность TAT увеличилась в 1,6 раза, что свидетельствует о повышении концентрации именно физиологически активного КС, поскольку повышение активности TAT в печени под действием глюкокортикоидных гормонов является хорошо изученным примером гормональной индукции активности ферментов (Мертвецов Н.П., 1986).

Увеличение в 1,8 раз активности AJIT и ACT в ткани печени крыс группы АлВ по сравнению с контрольными животными может отражать усиление субстратного обеспечения процесса глюконеогенеза, активность которого по сведениям из научной литературы (Meitzer A. et al., 1997) растет при некомпенсированном СД I типа. В ходе анализа полученных результатов была обнаружена положительная корреляция уровня концентрации глюкозы в крови с активностью аминотрансфераз в печени крыс с аллоксановым диабетом: для AJIT -rs=0,83, р< 0,01, для ACT - rs=0,66, р<0,01, что косвенно свидетельствует о вкладе усиления переаминирования аминокислот в активацию процессов глюконеогенеза при диабете.

Вопрос об особенностях функционирования адренокортикальной системы при сахарном диабете имеет принципиальное значение. В наших экспериментах показано, что тяжесть проявления симптомов экспериментального диабета у крыс низко - и высокочувствительных к действию аллоксана ассоциирована со степенью активации коры надпочечников. Обращает на себя внимание тот факт, что у крыс из группы АлВ уровень ИРИ в сыворотке крови снижался только в 2,4 раза, а содержание глюкозы возрастало более чем в четыре раза. Это дает основание предположить, что значительный вклад в утяжеление патологического процесса вносит повышение синтеза в НП и секреции в кровь основного контринсулярного гормона - кортикостерона.

Функциональная активность щитовидной железы крыс с разной чувствительностью к диабетогенному действию аллоксана

В таблице 3 приведены величины параметров, характеризующих функциональное состояние ЩЖ крыс с разной чувствительностью к действию аллоксана.

У животных группы АлВ выявлено снижение концентрации трийодтиронина в сыворотке крови. У крыс группы АлН отмечено увеличение концентрации Т4 в крови и снижение величины отношения ТЗ/Т4, которое отражает активность в периферических тканях процессов дейодирования Т4 в ТЗ - биологически более активную форму гормона. У крыс группы АлВ обнаружено аналогичное

увеличение концентрации Т4 в крови и снижение величины отношения ТЗ/Т4. При этом концентрация ТЗ в крови этих крыс была статистически значимо ниже, чем у крыс контрольной группы.

Таблица 3.

Относительная масса щитовидной железы, содержание тиреоидных гормонов в сыворотке крови и щитовидной железе крыс через 12 суток после введения аллоксана, (М±т)

Исследованные параметры Контрольная группа Группа АлН Группа АлВ

Щитовидная железа, мг /100 г массы тела 5,0±0,2 4,9±0,3 6,1±0,4*#

Трийодтиронин, нмоль/л 1,86± 0,07 1,95±0,14 1,54± 0,13*

Тироксин, нмоль/л 70,8± 2,6 88,6±7,6* 84,7±7,1 *

Отношение содержания трийодтиронина к тироксину в сыворотке крови (* 100) 2,68± 0,13 2,30±0,18 2,13± 0,24*

Трийодтиронин, пмоль/мг ткани щитовидной железы 0,85± 0,07 1,03±0,12 1,06±0,11

Тироксин, пмоль/мг ткани щитовидной железы 6,4±0,6 8,6±1,5 12,0± 1,4*#

Отношение содержания тироксина в щитовидной, железе к его содержанию в сыворотке крови ( * 100) 8,3±0,9 11,7±1,9 15,9± 2,1*

Примечание. Различия статистически значимы, р<0,05: *-с контролем, #-с группой низкочувствительных животных.

Для крыс АлВ выявлена также отрицательная корреляционная связь между содержанием ТЗ и Т4 в сыворотке крови и уровнем гликемии (для ТЗ rs= -0,48, р< 0,05; для Т4 rs= -0,51 р<0,05), что указывает на формирование гипотиреоидного состояния у экспериментальных животных на фоне некомпенсированного аллоксанового диабета.

У крыс группы АлВ обнаружено увеличение на 20 % относительной массы ЩЖ и более чем в 1,5 раза - содержания тироксина в ткани ЩЖ по сравнению с контрольными животными. Отмеченное для этих крыс увеличение отношения Т4 в ЩЖ/Т4 в крови свидетельствует о большем накоплении изученного гормона в железе.

Учитывая данные литературы о том, что избыток глюкокортикоидных гормонов способствует ингибированию дейодиназы в тканях и нарушению процесса высвобождения тиреоидных гормонов из щитовидной железы (Трошина Е.А. и др., 2002; 2007, Bianco А.С et al., 1987; Van der Geyten S., Darras V.M., 2005), можно высказать предположение об участии этих механизмов в снижении уровня ТЗ в сыворотке крови животных с экспериментальным диабетом.

Функциональное состояние коры надпочечников при индукции гранулематозного воспаления диоксидом кремния у крыс с аллоксановым диабетом

Для исследования функционального состояния коры НП и ЩЖ в динамике сочетанного развития двух патологических процессов использовали высокочувствительных к диабетогенному действию аллоксана животных, которых отбирали, учитывая динамику диуреза и глюкозурии в течение 7 суток после введения аллоксана (группа АлД+SiOj). В качестве групп сравнения выступали животные только с аллоксановым диабетом аналогичной степени тяжести (группа АлД) и только с гранулематозным воспалением (группа Si02).

Содержание КС в сыворотке крови крыс из группы АлД было выше, чем у контрольных животных на протяжении всего эксперимента (рис. 3), что согласуется с данными литературы об активации адренокортикальной системы при диабете (Мазурина Н.К., 2007; Roy М. et al., 1991; Schwartz M.W., 1997; Chan О. et al., 2001,2002 ).

450 -

400-

350-

300-

250-

Г:

200-

150-

100-

50-

0-

О АдЦ SiO:

АлД+SiO:

\ .

Уровень у крыс контрольной группы

V,.

тУ/-

0 1 г

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Сутки эксперимента

Рис. 3 Содержание кортикостерона в сыворотке крови крыс при сочетании патологических процессов

Примечание. Отличия

статистически значимы (р<0,05) по сравнению: *- с контролем, + - с группой АлД соответствующего срока.

Содержание КС в сыворотке крови крыс из группы 8Ю2 изменялось по типу стресс-реакции с пиком на первые сутки и снижением концентрации гормона на 14 сутки после введения суспензии частиц 8Ю2 (22 сутки эксперимента) более чем в 3 раза.

Следует учитывать, что индукцию гранулематозного воспаления диоксидом кремния животным с аллоксановым диабетом проводили на фоне уже повышенного в крови уровня КС. Несмотря на это, изменения концентрации КС в сыворотке крови животных из группы АлД+8Ю2 были аналогичными таковым у

крыс из группы Si02: у них также происходило постепенное снижение концентрации гормона на 22 сутки после введения аллоксана и, соответственно, на 14 сутки после индукции гранулематозного воспаления.

В ходе эксперимента содержание КС в НП животных группы АлД постепенно увеличивалось по сравнению с контрольными значениями. Содержание ПГ в НП, наоборот, сначала было ниже, чем у контрольных животных, а к 22 суткам эксперимента величина этого показателя восстановилась до контрольного уровня (табл. 4).

У крыс из групп АлД+БЮг и Si02 через сутки после введения индуктора воспаления содержание КС в НП (см. табл. 4) увеличилось, что сочеталось с увеличением концентрации КС в сыворотке крови (см. рис. 3) и снижением ПГ в НП (см. табл. 4). Такие изменения содержания гормонов подтверждают предположение о реакции коры НП на индукцию воспаления по типу острого стресса. В конце эксперимента, несмотря на существенное снижение концентрации КС в крови (см. рис. 3), содержание кортикостероидов в НП статистически значимо не отличалось от таковых у контрольных крыс. Можно предположить, что реакция НП как интактных животных, так и крыс с аллоксановым диабетом, на развитие гранулематозного воспаления, индуцированного диоксидом кремния, связана со снижением в них активности процессов стероидогенеза. Данные литературы по более детальному изучению промежуточных продуктов и ферментов стероидогенеза в НП в динамике хронического гранулематозного воспаления подтверждают это предположение (Черкасова О.П., Селятицкая В.Г., 2012).

Таблица 4

Содержание кортикостерона и прогестерона в надпочечниках крыс в динамике развития патологических процессов (М±т)

Эксперимент альная группа Сутки после введения аллоксана Сутки после введения Si02 Кортикостерон в надпочечниках, пмоль/мг надпочечника Прогестерон в надпочечниках, пмоль/мг надпочечника

Контрольная - - 46,3±4,1 2,69±0,40

АлД 9 - 43,0±7,6 1,07±0,23*

12 - 70,4±6,9 * 0,73±0,22*

22 - 79,9± 11,3* 2,54±0,84

Si02 - 1 61,6±9,4 0,62±0,06*

- 4 42,9±2,8 1,86±0,58

- 14 52,1±4,3 3,23±0,72

АлД+ Si02 9 1 76,9±13,2* 0,65±0,11 *

12 4 65,0±7,2+ 1,50±0,35*

22 14 61,7±7,3 2,83±0,49

Примечание. Отличия статистически значимы (р<0,05) по сравнению: с контролем, + - по сравнению с тем же сроком аллоксанового диабета

Одним из механизмов, с помощью которого гормоны коры НП влияют на развитие СД, является активация процессов глюконеогенеза в печени. Как видно из рисунка 4, у животных из группы АлД содержание глюкозы в сыворотке крови было повышено на всех сроках заболевания, а у крыс из группы АлД+8Юг через 14 суток после индукции воспаления выявлено снижение степени гипергликемии.

—О-АЛ ■ • 'Si02 -V' АЛ+SiO:

\

/ х V

"S

ч_ . -

1

Рис. 4. Концентрация глюкозы в крови крыс в динамике развития патологических процессов

Примечание. # - отличия статистически значимы (р<0,05) по сравнению с величиной показателя на предыдущем сроке.

f

Введение а/

Уровень у крыс контроль!«

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

*

Введение SiOa

Сутки эксперимента

Полученные результаты позволяют предположить, что постепенное снижение содержания КС в сыворотке крови крыс из группы АлД+БЮз приводит к уменьшению вклада этого гормона в процессы синтеза глюкозы de novo в периферических тканях, что проявляется уменьшением у них степени гипергликемии.

Функциональное состояние щитовидной железы при индукции гранулематозного воспаления диоксидом кремния у крыс с аллоксановым диабетом

Концентрация ТЗ в сыворотке крови крыс группы АлД была в 1,2-1,4 раза ниже контрольных значений, а у крыс группы Si02 - не отличалась от контрольных параметров в течение всего эксперимента. Следует иметь в виду, что диоксид кремния животным с диабетом (группа АлД+ЭЮг) был введен на фоне уже сниженного содержания ТЗ в сыворотке крови. Через сутки концентрация ТЗ составила 56% и на 4 сутки - 72 %, от значений у крыс контрольной группы; в дальнейшем значения этого показателя не отличались от контрольных.

У крыс с аллоксановым диабетом величина отношения содержания

тироксина в ткани ЩЖ к величине этого показателя в сыворотке крови на протяжении всего эксперимента была выше, чем у контрольных животных (табл.

5).

Таблица 5.

Содержание тиреоидных гормонов в ткани щитовидной железы крыс в динамике развития патологических процессов (М±ш)

Эксперимент альная группа Сутки после введения аллоксана Сутки после введения Si02 Трийодтиронин, пмоль/мг ткани Тироксин, пмоль/мг ткани Отношение содержания тироксина в щитовидной железе к его содержанию в крови * 100

Контрольная - - 0,85± 0,07 6,4±0,6 8,3±0,9

АлД 9 - 0,62±0,05 6,9±1,4 18,6±2,9

12 1,06±0,11 12,0± 1,4*# 15,9± 2,1 *

22 - 0,79±0,06 7,0±0,9 23,2±8,6

Si02 - 1 1,40±0,26* 9,7±1,0* 18,3± 3,1*

- 4 0,74±0,07 5,7±1,6 10,8± 3,1

- 14 0,67±0,07 5,6±0,9 11,1± 1,5

АлД+ Si02 9 1 1,39±0,31* 10,8±3,1 44,3± 10,6*

12 4 0,47±0,05с 4,6±0,8 14,7± 3,8

22 14 0,80±0,06 6,6±1,0 16,2± 3,4

Примечание. Отличия статистически значимы по сравнению с величиной соответствующего показателя у крыс контрольной группы: *- р<0,05, с- по сравнению с группой БЮг соответствующего срока

В ЩЖ крыс из группы ЗЮ2 через сутки после введения диоксида кремния наблюдали увеличение содержания ТЗ до 165 % и Т4 до 152 % по сравнению с контрольным уровнем, через трое суток содержание гормонов снизилось до контрольных значений и не отличалось от них в дальнейшем. Изменение величины отношения Т4 ЩЖ/Т4 кровь не имело определенной направленности, но было немного выше контрольных значений (см. табл. 5).

Через сутки после индукции воспаления у крыс группы АлД+ БЮг уровни тиреоидных гормонов в ЩЖ были в 1,6 раза, чем у животных контрольной группы, на 4 сутки снизились ниже контрольного уровня, а к 21 суткам после введения 8Ю2 опять превысили его. Величина отношения Т4 ЩЖ/Т4 кровь через сутки после введения животным с диабетом диоксида кремния увеличивалась в 5 раз и в дальнейшем незначительно превышала значения для контрольных животных (см. табл. 5).

Таким образом, в ответ на индукцию воспаления со стороны щитовидной

железы выявлена только первоначальная реакция по накоплению Т4 и ТЗ в ткани железы и изменения функционального состояния ЩЖ у крыс из группы АлД+ Si02 были сходными с таковыми у крыс из группы Si02.

Полученные результаты свидетельствуют, что изменение функционального состояния коры надпочечников и щитовидной железы у животных при индукции воспаления диоксидом кремния на фоне аллоксанового диабета в большей степени соответствовало таковому при воспалительном процессе.

ВЫВОДЫ

1. Развивающаяся в первые дни после введения аллоксана глюкозурия в последующие дни у высокочувствительных к действию аллоксана экспериментальных животных нарастает, а у низкочувствительных - резко снижается.

2. У высокочувствительных к действию аллоксана крыс выявлена стойкая активация коры надпочечников, которая проявляется увеличением относительной массы надпочечников, повышением в них содержания кортикостерона, усилением экскреции неметаболизированных кортикостерона и прогестерона с мочой, а также увеличением продукции кортикостерона надпочечниками in vitro; у низкочувствительных к действию аллоксана крыс увеличивается только относительная масса надпочечников.

3. У высокочувствительных к действию аллоксана крыс в динамике заболевания в крови увеличивается концентрация физиологически активного кортикостерона, на что указывают снижение относительной массы тимуса и повышение активности аминотрансфераз в печени относительно контрольных и низкочувствительных к действию аллоксана крыс.

4. У высокочувствительных к действию аллоксана крыс снижение концентрации трийодтиронина в сыворотке крови на фоне увеличения относительной массы щитовидной железы, накопления в ней тироксина и повышения содержания тироксина в сыворотке крови, указывает на снижение активности процессов дейодирования тироксина в трийодтиронин.

5. При гранулематозном воспалении, вызванном введением диоксида кремния, как у здоровых крыс, так и у высокочувствительных к действию аллоксана крыс, в первые дни отмечен подъем содержания кортикостерона в сыворотке крови и ткани надпочечников на фоне снижения содержания в железе предшественника в биосинтезе кортикостероидных гормонов прогестерона.

6. Гранулематозное воспаление, вызванное введением диоксида кремния, способно модулировать глюкокортикоидную функцию надпочечников как у первоначально здоровых крыс, так и у животных с аллоксановым диабетом, у которых, несмотря на исходный гиперкортицизм, концентрация кортикостерона в

сыворотке крови падала ниже контрольного уровня на фоне нормализации содержания прогестерона и кортикостерона в надпочечниках.

7. При гранулематозном воспалении, вызванном введением диоксида кремния, как у первоначально здоровых крыс, так и у высокочувствительных к действию аллоксана животных, реакция щитовидной железы проявилась накоплением тироксина и трийодтиронина в ткани железы только в первые дни после индукции воспаления.

8. Гранулематозное воспаление у первоначально здоровых животных и высокочувствительных к действию аллоксана крыс модулирует функциональное состояние коры надпочечников и щитовидной железы, что ассоциировано с уменьшением выраженности гипергликемии у животных с аллоксановым диабетом.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Content of steroid hormones in the blood and adrenal glands of mice in the dynamics of BCG- and S102-induced granulomatous inflammation / N.A. Palchikova, O.I. Kuzminova, N.V. Utkina, V.G. Selyatitskaya, V.A. Shkurupiy // Bull Exp Biol Med. - 2008. - Vol. 146, N 6. - P. 705-707. (Из списка ВАК)

2. Кузнецова H.B. Функциональное состояние щитовидной железы у экспериментальных животных с аллоксановым диабетом / Н.В. Кузнецова, H.A. Пальчикова // Вестник НГУ Серия: Биология, клиническая медицина.. -2009,- № 4 - С. 103-106. (Из списка ВАК)

3. Реакция адренокортикальной системы на индукцию воспаления диоксидом кремния у крыс с аллоксановым диабетом / Н.В. Кузнецова, H.A. Пальчикова, В.Г. Селятицкая, В.А. Шкурупий // Бюл. экспер. биол. мед. - 2010. - Т.149, №6. - С.631-634. (Из списка ВАК)

4. Активность адренокортикальной системы при экспериментальном диабете у крыс / О.П. Черкасова, Н.В. Кузнецова, H.A. Пальчикова, В.Г. Селятицкая // Сахарный диабет. - 2011. - № 2. - С. 37-40. (Из списка ВАК)

5. Активность адренокортикальной системы у крыс с высокой и низкой устойчивостью к диабетогенному действию аллоксана / В.Г. Селятицкая, H.A. Пальчикова, Н.В. Кузнецова, Н.С. Руденко // Фундаментальные исследования. - 2011. - № 3. - С.142-148. (Из списка ВАК)

6. Влияние природной радонсодержащей воды курорта Белокуриха на функциональное состояние щитовидной железы крыс с хроническим гранулематозным воспалением / H.A. Пальчикова, Е.А. Андросова, О.И. Кузьминова, Н.В. Кузнецова, В.Г. Селятицкая // Бюллетень СО РАМН. -2011. - Т.31, № 3. - С. 85 - 91. (Из списка ВАК)

7. Selyatitskaya V.G. Adrenocortical system activity in alloxan-resistant and alloxan-susceptible Wistar rats / V.G. Selyatitskaya, N.A. Palchikova, N.V. Kuznetsova // Journal of Diabetes Mellitus. - 2012. - Vol.2, No.2.- P. 165-169.

8. Уткина H.B. Содержание тиреоидных гормонов в крови и щитовидной железе крыс при экспериментальном аллоксановом диабете / Н.В. Уткина, H.A. Пальчикова // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. - 2008. - №2. - С. 99-100. (Материалы межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 10-летию Научных центров ВСНЦ СО РАМН «Человек: здоровье и экология»),

9. Кузнецова Н.В. Активность аминотрансфераз в крови и печени крыс в динамике аллоксанового диабета / Н.В. Кузнецова, H.A. Пальчикова // Вопросы патогенеза типовых патологических процессов: Труды Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, Новосибирск - 2009. - С. 220 - 222.

Ю.Кузнецова Н.В. Содержание тиреоидных гормонов в крови и щитовидной железе у экспериментальных животных с аллоксановым диабетом / Н.В. Кузнецова // Фундаментальные аспекты компенсаторно-приспособительных процессов: Четвертая Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием. - Новосибирск. - 2009. - С. 121-122.

Н.Кузнецова Н.В. Использование модели аллоксанового диабета для оценки влияния на организм экспериментальных животных воздействий различной природы / Н.В. Кузнецова, H.A. Пальчикова // Лабораторные животные как основа экспериментальной медицины: Материалы научно-практической конференции. - Томск, 2009.

12. Функциональное состояние адренокортикальной системы экспериментальных животных при моделировании сочетанных патологических процессов / H.A. Пальчикова, Н.В. Кузнецова, В.Г. Селятицкая, В.А. Шкурупий // Лабораторные животные как основа экспериментальной медицины: Материалы научно-практической конференции. - Томск, 2009.

13. Экскреция с мочой неметаболизированных стероидных гормонов у крыс в динамике аллоксанового диабета / Н.В. Кузнецова, H.A. Пальчикова, В.Г. Селятицкая // Вопросы патогенеза типовых патологических процессов: Труды II Всероссийской научной конференции с международным участием. -Новосибирск, 2010.-С. 183-186.

14. Кузнецова Н.В. Влияние двуокиси кремния на функциональное состояние щитовидной железы экспериментальных животных с аллоксановым диабетом / Н.В. Кузнецова, H.A. Пальчикова / Физиология человека и животных: от эксперимента к практике: Материалы IX Всероссийской молодежной научной конференции. - Сыктывкар, 2010. - С. 80- 83.

15. Кузнецова H.B. Кортнкостерон в крови и моче животных с разной тяжестью течения сахарного диабета / Н.В. Кузнецова // Проблемы биомедицинской науки третьего тысячелетия: Материалы Всероссийской научной конференции молодых ученых: - Санкт-Петербург, 2010. - С. 19.

16.Руденко Н.С. Активность аминотрансфераз в печени крыс с аллоксановым диабетом / Н.С. Руденко, Н.В. Кузнецова // Проблемы биомедицинской науки третьего тысячелетия: Материалы Всероссийской научной конференции молодых ученых. - Санкт-Петербург, 2010. - С. 30.

П.Кузнецова Н.В. Гетерогенность крыс породы Вистар по чувствительности к диабетогенному действию аллоксана и стрептозотоцина / Н.В. Кузнецова, Н.С. Руденко // Фундаментальные аспекты компенсаторно-приспособительных процессов: Материалы Пятой Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. - Новосибирск, 2011.

18. Вариабельность реактивности организма к диабетогенному действию аллоксана / В.Г. Селятицкая, H.A. Пальчикова, Н.В. Кузнецова // VII сибирский съезд физиологов. - Красноярск, 2012. - С. 473-475.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АКТГ - адренокортикотропный гормон АлД - аллоксановый диабет

АлВ - высокочувствительные к диабетогенному действию аллоксана крысы

АлН- низкочувствительные к диабетогенному действию аллоксана крысы

AJIT - аланинаминотрансфераза

ACT - аспартатаминотрансфераза

ИРИ - иммунореактивный инсулин

КС - кортнкостерон

НП - надпочечники

ПГ - прогестерон

ТЗ - трийодтиронин

Т4 - тироксин

ТАТ - тирозинаминотрансфераза ЩЖ - щитовидная железа

Соискатель » Кузнецова Н.В.

Подписано в печать 25.10.12г. Формат 1 печатный лист 1/16, печать цифровая Гарнитура Times New Roman. Тираж 100 экз. Отпечатано ИП Малыгин A.M. «Срочная полиграфия alexpress» г. Новосибирск пр. ак. Лаврентьева 6/1 оф. 104. Тел.: 217-43-46

Актуальность.

По данным Международной Диабетической Федерации (IDF) на 2011 год 10 процентов населения Российской федерации имеют сахарный диабет, что составляет более 12 млн. человек, к 2030 году прогнозируется увеличение этого параметра до 14,1 млн. человек (IDF, 2012). Сахарный диабет стоит на 4-5 месте в мире по смертности от этого заболевания и его осложнений (Дедов И.И., 1998; Маслова О.В. и Сунцов Ю.И., 2011; WHO, 1999). Сахарный диабет снижает уровень качества жизни людей, и его лечение стало тяжелым экономическим бременем, как для больных, так и для общества в целом (Шишкова Ю.А и др., 2011; Solli О. et al., 2010). Все это указывает на высокую медико-социальную значимость и на необходимость проведения исследований в области изучения этиологии и патогенеза этого заболевания, а также в разработке новых подходов к лечению.

Основным патогенетическим механизмом сахарного диабета является либо недостаточная секреция инсулина, либо недостаточная физиологическая активность этого гормона, обусловленная резистентностью к нему клеток различных органов и тканей. Далеко не все стороны патогенеза сахарного диабета, в том числе и инсулинозависимого, хорошо изучены, с чем могут быть связаны трудности в его лечении. Известно, что у больных с сахарным диабетом часто повышается содержание в циркуляции контринсулярных глюкокортикоидных гормонов (Мазурина Н.К., 2007). При экспериментальном сахарном диабете отмечены гипертрофия надпочечников, повышение секреции глюкокортикоидных гормонов и их уровня в крови животных, нарушение реакции гипофизарно-надпочечниковой системы на действие различных стрессоров. Однако нет единого мнения, когда и за счет чего повышается содержание глюкокортикоидных гормонов в крови при сахарном диабете (Мазурина Н.К., 2007; De Nicola A.F. et al., 1976; Roy M. et al., 1991; Couch R.M., 1992; Schwartz M.W., 1997; Chan O. et al., 2002).

Тесные взаимоотношения метаболических эффектов инсулина и глюкокортикоидных гормонов (Протасова C.B. и др., 2010; Chan О. et al., 2005; Carvalho V.de F et al., 2009), a также главенствующая роль кортикостероидов в поддержании реактивности организма к внешним воздействиям (Buckingham J.C., 2009; Kainuma Е. et al., 2009), определяют целесообразность исследований с использованием экспериментальных моделей диабета и направленных на изучение участия кортикостероидов в патогенезе заболевания.

Особое внимание привлекает также проблема полиэндокринопатий при сахарном диабете, например, его сочетание с заболеваниями щитовидной железы. Так, по данным литературы нарушения функции щитовидной железы у больных сахарным диабетом встречаются более чем в 13% случаев, при этом наиболее часто имеет место субклинический и манифестный гипотиреоз (Perros P. et al., 1995; Umpierrez G.E. et al., 2003; Pasupathi P. et al., 2008).

Больные инсулинозависимым сахарным диабетом имеют высокий риск развития нарушений функции щитовидной железы, что требует исследования ее функционального состояния даже при отсутствии клинической картины гипотиреоза (Митрофанова Н.А., 2007; Mouradian M., Abourizk N. 1983; Perros P. et al., 1995). Нарушения тиреоидного статуса, в свою очередь, могут приводить к утяжелению патологического процесса при диабете, усиливая гипергликемию (Laker M., Mayes P., 1981; Mouradian M., Abourizk N., 1983; Altan N., 2010).

Высокая распространенность дисфункции щитовидной железы у людей, страдающих диабетом, определяет важность исследований нарушений функционального состояния щитовидной железы на экспериментальных моделях сахарного диабета.

Изменения функциональной активности коры надпочечников и щитовидной железы могут выступать факторами, усугубляющими симптоматику сахарного диабета, что связано с их стимулирующим влиянием на продукцию глюкозы, в свою очередь препятствующим коррекции гликемии экзогенным инсулином и другими противодиабетическими препаратами.

Развитие и течение патологических процессов в организме находится под многосторонним контролем основных регулирующих и адаптационных систем организма - нервной, эндокринной, иммунной. В реализации ответа каждой из регулирующих систем содружественно вовлекаются две другие, что облегчается сходством их организации (Акмаев И.Г., 2005).

Действие экзогенных и эндогенных факторов, активирующих функции макрофагов, синтез ими первичных медиаторов воспаления вовлекают в биологическую реакцию воспаления не только иммунокомпетентные клетки, но и нейросекреторные ядра гипоталамуса, а, следовательно, перестраивают функциональную активность эндокринной системы. Изменения синтеза и секреции глюкокортикоидов и их взаимоотношений с медиаторами воспаления во многом определяют индивидуальные параметры патологического процесса.

Повышение активности гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы при сахарном диабете может менять реактивность организма к действию факторов различной природы. Так, известно, что на фоне сахарного диабета отмечается более агрессивное течение других патологических процессов, в частности, воспаления (Хопельман А., Гирлингс С., 2000; Jeon C.Y. and Murray М.В., 2008). В развитии сопутствующих сахарному диабету воспалительных заболеваниях, гормоны коры надпочечников играют важную роль, которая ассоциируется с их противовоспалительным действием. Но с другой стороны, медиаторы воспаления, такие как интерлейкины 1, 2, 6, 8, фактор некроза опухоли-а, могут участвовать в модуляции функции гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы через их влияние на нейросекреторные ядра гипоталамуса (Гриневич В.В., и др. 2003; Licinio J. and Frost P., 2000; Venihaki M. et al., 2001). Такие прямые и обратные влияния объяснимы, если учитывать наличие тесных связей между иммунной, нервной и эндокринной системами в регуляции различных функций организма (Акмаев И.Г., 2005).

Гранулематозный процесс является одним из вариантов течения хронического воспаления, развитие которого может реализовываться вне зависимости от биологических и физико-химических свойств его индукторов -прокариот, эукариот, факторов небиологической природы (Шкурупий В.А., 2007). Активация макрофагов при захвате ими агента воспаления проявляется в усилении синтеза первичных медиаторов воспаления, которые, в свою очередь, могут влиять на реактивность отдельных звеньев эндокринной системы. Сведения об изменении функциональной активности коры надпочечников и щитовидной железы экспериментальных животных при сочетании двух патологических процессов - диабета и гранулематозного воспаления, в литературе отсутствуют.

Следует также иметь в виду, что после индукции экспериментального диабета у животных развивается гипергликемия разной степени выраженности, анализ которой позволяет различать легкую или тяжелую формы заболевания (Баранов В.Г., 1983; Пальчикова H.A., и др., 1987; Jain D.K, Arya R.K., 2011). Учитывая роль глюкокортикоидных и тиреоидных гормонов в углеводном обмене, изменение реактивности коры надпочечников и щитовидной железы при экспериментальном диабете целесообразно исследовать в связи со степенью выраженности нарушений углеводного обмена.

Все вышесказанное послужило основой для формулирования цели и задач настоящего исследования.

Цель. Изучить динамику функционального состояния коры надпочечников и щитовидной железы крыс при экспериментальном диабете, гранулематозном воспалении, индуцированном диоксидом кремния, и их сочетании.

Задачи исследования:

1. Изучить индивидуальные характеристики углеводного обмена у экспериментальных животных на начальном этапе развития аллоксанового диабета.

2. Изучить функциональное состояние коры надпочечников экспериментальных животных в динамике аллоксанового диабета, по содержанию кортикостероидов в крови, моче и ткани надпочечников.

3. Изучить функциональное состояние щитовидной железы в динамике аллоксанового диабета по содержанию тиреоидных гормонов в крови и ткани щитовидной железы экспериментальных животных.

4. Исследовать функциональное состояние коры надпочечников и щитовидной железы экспериментальных животных в динамике гранулематозного воспаления, индуцированного диоксидом кремния.

5. Изучить функциональное состояние коры надпочечников и щитовидной железы экспериментальных животных при индукции гранулематозного воспаления диоксидом кремния на фоне аллоксанового диабета.

Научная новизна

Впервые показано, что тяжесть проявления симптомов экспериментального диабета у крыс низко - и высокочувствительных к диабетогенному действию аллоксана ассоциирована со степенью активации глюкокортикоидной функции коры надпочечников.

Впервые показано, что активация глюкокортикоидной функции коры надпочечников крыс в первые дни заболевания проявляется повышением экскреции с мочой неметаболизированного прогестерона (предшественника в биосинтезе кортикостероидных гормонов), а в более поздние сроки -увеличением экскреции кортикостерона в сочетании с повышением его содержания в надпочечниках и сыворотке крови. Снижение у высокочувствительных к действию аллоксана крыс относительной массы тимуса и повышение активности аминотрансфераз в печени по сравнению с контрольными и низкочувствительными к действию аллоксана крыс указывают физиологическую активность кортикостерона.

Впервые показано, что снижение концентрации трийодтиронина в сыворотке крови высокочувствительных к действию аллоксана крыс происходит на фоне увеличения относительной массы щитовидной железы, накопления в ней тироксина и повышения содержания тироксина в сыворотке крови.

Впервые показано, что в ответ на гранулематозное воспаление, индуцированное диоксидом кремния, характер реакций коры надпочечников первоначально здоровых животных и высокочувствительных к действию аллоксана крыс однотипен, несмотря на гиперкортицизм у животных с диабетом. В первые дни после индукции воспаления концентрация кортикостерона в сыворотке крови увеличивается, а через 2 недели - снижается, что ассоциировано с уменьшением выраженности гипергликемии у животных с диабетом.

Научно-практическая значимость работы

Получены новые фундаментальные знания об особенностях реагирования коры надпочечников и щитовидной железы при индукции экспериментального диабета, гранулематозного воспаления и при сочетании этих патологических процессов у экспериментальных животных. Полученные результаты расширяют современные представления о гормональных механизмах развития стойких нарушений углеводного обмена при сахарном диабете типа 1 и могут служить научно-методической базой дальнейших исследований, включая поиск новых более эффективных подходов к коррекции гипергликемии при сахарном диабете. Результаты диссертационного исследования могут быть использованы при чтении лекций студентам медико-биологических специальностей по курсам патофизиологии и эндокринологии.

Диссертационное исследование выполнено в рамках основной темы НИР лаборатории эндокринологии ФГБУ «НЦКЭМ» СО РАМН «Изучить реактивность интегративных систем организма при функциональных нарушениях инсулярного аппарата поджелудочной железы, обусловленных воздействиями повреждающих факторов экзогенной и эндогенной природы, разработать подходы к коррекции инсулинорезистентности и гипоинсулинемии», № гос. регистрации 01200955649.

Положения, выносимые на защиту:

1. У высокочувствительных к действию аллоксана животных активация глюкокортикоидной функции коры надпочечников проявляется повышением содержания кортикостерона в сыворотке крови и ткани надпочечников, усилением его синтеза в коре надпочечников in vitro, функциональной гипертрофией надпочечников, увеличением экскреции неметаболизированного гормона с мочой и повышением его физиологической активности на уровне тканей-мишеней. У низкочувствительных к действию аллоксана крыс отмечена лишь функциональная гипертрофия надпочечников.

2. У высокочувствительных к действию аллоксана крыс реакция щитовидной железы на индукцию экспериментального диабета проявляется снижением концентрации трийодтиронина в сыворотке крови, увеличением относительной массы щитовидной железы, содержания в ней и в сыворотке крови тироксина, что свидетельствуют о снижении активности процессов дейодирования тироксина в физиологически активный гормон трийодтиронин в печени при экспериментальном диабете. У низкочувствительных к действию аллоксана крыс подобная реакция выражена значительно в меньшей степени.

3. Гранулематозное воспаление, индуцированное диоксидом кремния, обладает свойством модулировать функцию коры надпочечников крыс, о чем свидетельствует увеличение в первые дни заболевания концентрации кортикостерона в сыворотке крови, сменяющееся в последующие дни резким снижением величины этого показателя на фоне нормализации содержания прогестерона и кортикостерона в ткани надпочечников. При гранулематозном воспалении, вызванном введением диоксида кремния, реакция щитовидной железы крыс в виде накопления тироксина и трийодтиронина в ткани железы проявилась только в первые дни после индукции воспаления.

Гранулематозное воспаление, индуцированное диоксидом кремния у высокочувствительных к действию аллоксана крыс, вызывает сходные с первоначально здоровыми крысами изменения функционального состояния коры надпочечников и щитовидной железы, которые сопровождаются снижением выраженности гипергликемии через 2 недели течения сочетанной патологии.

Апробация работы.

Материалы диссертации обсуждены на I Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Вопросы патогенеза типовых патологических процессов» (Новосибирск, 2009); Четвертой Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Фундаментальные аспекты компенсаторно-приспособительных процессов» (Новосибирск, 2009); на II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Вопросы патогенеза типовых патологических процессов» (Новосибирск, 2010); Пятой Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Фундаментальные аспекты компенсаторно-приспособительных процессов» (Новосибирск, 2011); VII Сибирском съезде физиологов с международным участием (Красноярск, 2012).

Публикации по теме диссертации. Всего по теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, в том числе 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ для публикации материалов диссертационных исследований и 1 статья в зарубежном журнале.

Объем и структура диссертации: Работа состоит из введения, обзора литературы; главы, содержащей описание материала и методов исследования; главы, содержащей результаты собственного исследования; обсуждения, выводов, и списка цитированной литературы. Диссертация изложена на 129 страницах машинописного текста, иллюстрирована 15 таблицами и 5 рисунками. Список литературы включает 210 источников, из них 134 иностранных.

выводы

1. Развивающаяся в первые дни после введения аллоксана глкжозурия в последующие дни у высокочувствительных к действию аллоксана экспериментальных животных нарастает, а у низкочувствительных - резко снижается.

2. У высокочувствительных к действию аллоксана крыс выявлена стойкая активация коры надпочечников, которая проявляется увеличением относительной массы надпочечников, повышением в них содержания кортикостерона, усилением экскреции неметаболизированных кортикостерона и прогестерона с мочой, а также увеличением продукции кортикостерона надпочечниками in vitro; у низкочувствительных к действию аллоксана крыс увеличивается только относительная масса надпочечников.

3. У высокочувствительных к действию аллоксана крыс в динамике заболевания в крови увеличивается концентрация физиологически активного кортикостерона, на что указывают снижение относительной массы тимуса и повышение активности аминотрансфераз в печени относительно контрольных и низкочувствительных к действию аллоксана крыс.

4. У высокочувствительных к действию аллоксана крыс снижение концентрации трийодтиронина в сыворотке крови на фоне увеличения относительной массы щитовидной железы, накопления в ней тироксина и повышения содержания тироксина в сыворотке крови, указывает на снижение активности процессов дейодирования тироксина в трийодтиронин.

5. При гранулематозном воспалении, вызванном введением диоксида кремния, как у здоровых крыс, так и у высокочувствительных к действию аллоксана крыс, в первые дни отмечен подъем содержания кортикостерона в сыворотке крови и ткани надпочечников на фоне снижения содержания в железе предшественника в биосинтезе кортикостероидных гормонов прогестерона.

6. Гранулематозное воспаление, вызванное введением диоксида кремния, способно модулировать глюкокортикоидную функцию надпочечников как у первоначально здоровых крыс, так и у животных с аллоксановым диабетом, у которых, несмотря на исходный гиперкортицизм, концентрация кортикостерона в сыворотке крови падала ниже контрольного уровня на фоне нормализации содержания прогестерона и кортикостерона в надпочечниках.

7. При гранулематозном воспалении, вызванном введением диоксида кремния, как у первоначально здоровых крыс, так и у высокочувствительных к действию аллоксана животных, реакция щитовидной железы проявилась накоплением тироксина и трийодтиронина в ткани железы только в первые дни после индукции воспаления.

8. Гранулематозное воспаление у первоначально здоровых животных и высокочувствительных к действию аллоксана крыс модулирует функциональное состояние коры надпочечников и щитовидной железы, что ассоциировано с уменьшением выраженности гипергликемии у животных с аллоксановым диабетом.