Недосугова Людмила Викторовна. Окислительный стресс при сахарном диабете 2-го типа и возможности его медикаментозной коррекции

Краткое описание

Недосугова Людмила Викторовна. Окислительный стресс при сахарном диабете 2-го типа и возможности его медикаментозной коррекции : диссертация ... доктора медицинских наук : 14.00.03 / Недосугова Людмила Викторовна; [Место защиты: ГОУДПО "Российская медицинская академия последипломного образования"].- Москва, 2006.- 375 с.: ил.

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОУ ВПО МОСКОВСКАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ
им. И. М. СЕЧЕНОВА
на правах рукописи
05.2.00 6 03209 -
НЕДОСУГОВА Людмила Викторовна
ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ СТРЕСС ПРИ САХАРНОМ ДИАБЕТЕ ТИПА 2 И ВОЗМОЖНОСТИ ЕГО МЕДИКАМЕНТОЗНОЙ КОРРЕКЦИИ
(14. 00. 03 — Эндокринология)
(03. 00. 04 - Биохимия)
Диссертация на соискание ученой степени доктора медицинских наук
Научные консультанты: доктор медицинских наук профессор Балаболкин М. И. доктор биологических наук профессор Ланкин В. 3.
Москва 2006
ОГЛАВЛЕНИЕ
Список использованных сокращений 6
Введение 7
Глава 1. Обзор литературы. Окислительный стресс при сахарном диабете типа 2 — общий патогенетический механизм
і
тканевого повреждения, ведущий к прогрессированию ангиопатий, инсулинорезистентности и инсулиновой
недостаточности 14
1.1. 1. Сахарный диабет и окислительный стресс 15
1.1. 2. Что понимать под термином «окислительный стресс и в чем
его особенность при сахарном^ диабете типа 2? 16
1.2:1. Окислительный стресс и диабетические ангиопатии 24
Г. 2. 2. Конечные продукты неферментного гликирования в
патогенезе диабетических ангиопатий 28
1. 2. 3. Эндотелиальная дисфункция и окислительный стресс 33
1. 2. 4. Окислительный стресс, ангиопатии и нарушения гемостаза .. 43
1. 2. 5. Нарушение структурно-функциональных свойств
клеточных мембран как причина сосудистых диабетических
осложнений 46
1. 2. 6. Окислительный стресс и роль Na+/H+ обмена в патогенезе
диабетических ангиапатий 54
1. 3. Окислительный стресс и инсулинорезистентность 60
1.3. 1. Взаимодействие инсулина с рецептором и
передача инсулинового сигнала в клетку 61
1.3. 2 Роль окислительного стресса в развитии
инсулинорезистентности 64
1. 4. 1 Окислительный стресс и дисфункция |3-клеток при СД 2.... 69
1. 4. 2. Механизмы глюкозотоксичности Р-клеток 73 
з
1. 4. З Липотоксичность и функция Р-клеток 75
1. 5. Применение антиоксидантной терапии при СД 2 78
1. 5. 1 Характеристика антиоксидантов, применяемых
при сахарном диабете типа 2 79
Глава 2. Материалы и методы исследования 87
2. 1. Характеристика обследованных больных 90
2. 2. Методы исследования 99
2. 3. Методы статистической обработки 117
Глава 3. Влияние компенсации углеводного обмена на
липидотранспортную систему крови, свободнорадикальное
окисление липопротеидов низкой плотности и активность ферментативной антиоксидантной системы при сахарном диабете типа 2 118
Глава 4. Влияние компенсации углеводного обмена на нитриты и нитраты крови, активность ферментов антиоксидантной защиты эритроцитов, функциональную активность тромбоцитов при СД типа 2 140
4. 1
Исследование продукции оксида азота по уровню нитритов и нитратов плазмы при декомпенсации и компенсации углеводного обмена в зависимости от выраженности ПОЛ и активности ферменов АО защиты в эритоцитах 141
4.2
Изучение влияния компенсации углеводного обмена на функциональные свойства тромбоцитов и реологию крови при сахарном диабете типа 2 151
Глава 5. Применение антиоксидантных препаратов в комплексной терапии сахарного диабета типа 2 160 
Влияние пробукола на липидотранспортную систему крови, состояние углеводного обмена и показатели окислительного стресса при сахарном диабете типа 2 161
5.1
5.2
5. 2. 1. 5. 2. 2. 5. 2. 3. 5. 2. 4.
5.2.5
5. 2. 6. 5.3.
5. 4.
5. 5.
Влияние флавоноидов диквертина и танакана на оксидантный статус, показатели углеводного и липидного обмена, эндотелиальную дисфункцию и функциональную активность тромбоцитов у пациентов с сахарным диабетом типа 2 166
Влияние антиоксидантной терапии на показатели углеводного обмена 170
Влияние антиоксидантной терапии на холестерин-транспортную систему крови 171
Влияние Танакана и Диквертина на ПОЛ и активность антиоксидантных ферментов эритроцитов 176
Нитриты и нитраты плазмы крови на фоне приема Танакана и Диквертина 179
t
Изучение функциональной активности тромбоцитов на фоне
приема Танакана и Диквертина 181
Влияние биофлавоноидов на активность NaVtT обменника у больных сахарным диабетом типа 2 194
Влияние Танакана и Диквертина на течение диабетической препролиферативной ретинопатии 201
Изучение гипогликемизирующего действия Дибикора
при сахарном диабете типа 2 207
Применение алликора при сахарном диабете типа 2 (двойное
слепое плацебо контролируемое исследование) 213
Глава 6. Влияние антиоксидантной терапии на чувствительность к инсулину 222
6.1. Влияние диквертина на чувствительность к инсулину 223
6. 2. Влияние пробукола на чувствительность к инсулину 225
Глава 7. Влияние антиоксидантной терапии на секреторные возможности инсулярного аппарата поджелудочной
железы 229
7. 1. Изучение влияния фенольного антиоксиданта пробукола на
секреторные возможности инсулярного аппарата
поджелудочной железы 230
7. 2. Изучение влияния антиоксиданта флавоноидного ряда диквертина на секреторные возможности инсулярного аппарата
поджелудочной железы 232
Глава 8. Заключение 236
Выводы 282
Практические рекомендации 285
Список использованной литературы 287
Список использованных сокращений
АГ Артериальная гипертензия 6-кето-ПГФ 1а Простациклин
АК Арахидоновая кислота (стабильный метаболит)
АД Артериальное давление СД 2 Сахарный диабет типа 2
АДФ Аденозиндифосфат СОД Супероксидцисмутаза
АЛТ Аланин-аминотрансфераза СР Свободные радикалы
АОЗ Антиоксидантная защита СЭФР Сосудистый эндотелиальный
ACT Аспартат-аминотрансфераза фактор роста
АФК Активные формы кислорода ТГ Триглицериды
ГХС Г иперхолестеринемия Тр Тромбоциты
ДН Диабетическая нефропатия . ТФР Трансформирующий
др Диабетическая ретинопатия фактор роста
жк Жирные кислоты ФС Фосфатидилсерин
ИБС Ишемическая болезнь сердца ФХ Фосфатидилхолин
имт Индекс массы тела ФЭА Фосфатидилэтаноламин
ИРИ Иммунореактивный инсулин ХС Холестерин
ИРС Инсулин-рецепторный субстат IGI Индекс высвобождения
КАТ Катал arm инсулина
КПНГ Конечные продукты IL-6 Интерлейкин- 6
неферментного гликирования МАРК Митогенактивирующая
ЛПВП : Липопротеиды высокой протеин киназа
плотности NFKB Ядерный фактор каппаВ
ЛНП Липопротеиды низкой плотности NO Оксид азота
МДА Малоновый диальдегид эЖ)-синтаза Эндотелиальная
НТГ Нарушенная толерантность NO-синтаза
к глюкозе РКС Протеинкиназа С
HbAlc Гликированный гемоглобин PI-3-киназа Фосфоинозитол-3 киназа
ОГТТ Пероральный глюкозо¬ ФНО-а Фактор некрозаопухолей-а
толерантный тест ТхВ2 Тромбоксан (стабильный
окси-ЛНП Окисленные ЛНП метаболит)
ПОЛ Перекисное окисление липидов

ВВЕДЕНИЕ.
Актуальность темы.
Прогрессирование распространенности сахарного диабета типа 2 на ; Земном шаре на рубеже XX —XXI столетий приобрело характер «неинфекционной эпидемии» и по прогнозам экспертов ВОЗ количество больных с СД типа 2 должно удвоится за период с 1997-по 2025 год со 143 до 300 млн. человек (WHO 1985, 1998). Сахарный диабет типа 2 — одно из наиболее распространенных заболеваний в мире, поражающее население как экономически развитых, так и развивающихся стран. Вместе с тем, по определению Reaven, сахарный диабет типа 2 — «хроническое, неизлечимое, прогрессирующее заболевание», течение которого осложняется развитием специфических сосудистых осложнений, так называемых микроангиопатий, и бурным прогресированием атеросклероза, приводящего к сердечно-сосудистой летальности больных сахарным диабетом типа 2 в 4-5 раз чаще по сравнению с общей популяцией (Hsueh 1998). Тяжесть сахарного диабета типа 2 с течением времени усугубляется не только прогрессированием микро- и макроангиопатий, но и нарастанием инсулиновой недостаточности, в результате приводящей к необходимости заместительной инсулинотерапии. По статистическим данным ежегодно 5-10% больных сахарным диабетом типа 2 нуждаются в переводе на инсулинотерапию, т.о. уже через 10-20 лет от начала болезни каждый больной СД типа 2 нуждается в инсулине.
В настоящее время общепризнанна роль хронической гипергликемии в развитии диабетических сосудистых осложнений и все больше появляется данных, подтверждающих повреждающий эффект «глюкозотоксичности» на секреторные возможности инсулярного аппарата. Механизмы повреждающего действия хронической гипергликемии остаются во многом неясными, однако предполагается, что важную роль в развитии этих нарушений играют свободные радикалы,
образующиеся при аутоокислении глюкозы. Мощный цитотоксический эффект свободных радикалов, используемых природой для уничтожения патогенных микроорганизмов и собственных дефектных клеток-мутантов, таит в себе потенциальную опасность, поскольку неконтролируемая утечка свободных радикалов может привести к необратимым повреждениям молекул липидов, белков и нуклеиновых кислот. Именно поэтому в живом организме существуют регуляторные механизмы, ограничивающие накопление этих высокотоксичных продуктов: это естественные
антиоксиданты, такие как витамины С, Е, глютатион и антиоксидантные ферменты. Чрезмерное накопление свободных радикалов, приводящее к развитию окислительного стресса, при сахарном диабете может быть обусловлено с одной» стороны самоокислением глюкозы в условиях гипергликемии, и снижением активности антиоксидантной, защиты — с другой. Литературные данные об этих изменениях противоречивы, во- первых, возможно в связи с тем, что измерение реакционно способных радикалов in vivo затруднено и обычно используют определение вторичных продуктов окислительного стресса, таких как МДА и диеновые конъюгаты, во-вторых, в связи с тем, что при проведении многих исследований измеряется ограниченное количество естественных антиоксидантов, что не может отражать реальный антиоксидантный статус сыворотки больных сахарным диабетом.
Исходя из вышеизложенного, на сегодняшний день не существует единого мнения о терапевтической тактике, необходимой для профилактики прогрессирования диабетических сосудистых осложнений и нарастания инсулиновой недостаточности при сахарном диабете типа 2. С одной стороны, как показали многочисленные исследования, компенсация углеводного обмена может снимать эффект «глюкозотоксичности» и выраженность окислительного стресса за счет снижения продукции свободных радикалов, образующихся при самоокислении глюкозы. Такой
. 9
подход к профилактике развития сосудистых осложнений и прогрессирования инсулиновой недостаточности отвергает возможность применения любых ангиотропных средств, что; в условиях развития «эпидемии сахарного диабета» является экономически обоснованным. С другой стороны, накоплено достаточное количество данных, свидетельствующих об эффективности применения антиоксидантов- ингибирующих процессы свободнорадикального окисления; при сахарном; диабете, благодаря? чему открываются перспективы не только замедлить прогрессирование сосудистых осложнений; но и сохранить секреторные возможности инсулярного аппарата. Вместе с тем, появление публикаций, отвергающих эффективность антиоксидантной; терапии, применяемой для: профилактики атеросклероза, вызвало определенную настороженность в отношении* целесообразности применения этих средств, что диктует необходимость, более детального изучения механизма действия этих препаратов* более дифференцированного подхода к их применению в качестве средств, направленных на уменьшение выраженности окислительного стресса при сахарном диабете типа 2.
Патогенез сахарного диабета' типа 2, по современным представлениям,
обусловлен; двумя: ключевыми нарушениями: развитием
инсулинорезистентности периферических тканей-мишеней и неадекватной; секрецией инсулина; необходимой^ для преодоления: барьера
нсулинорезистентности. Оба эти дефекта взаимоусиливают друг друга: за счет компенсаторной гиперинсулинемии усугубляется
инсулинорезистентность, за счет снижения чувствительности к инсулину возрастает потребность в секреции инсулина. Развивающаяся в итоге гипергликемия; вызывающая окислительный стресс за счет самоокисления глюкозы, приводит к повреждению фосфолипидного слоя плазматических мембран тканей-мишеней и (3-клеток, способствуя прогрессированию инсулинорезистентности и снижению секреторных возможностей
инсулярного аппарата за счет апоптоза |3-клеток. Уменьшая выраженность окислительного стресса с помощью антиоксидантной терапии, теоретически можно не только замедлить прогрессирование диабетических сосудистых осложнений, инсулиновую недостаточность, но и снизить инсулинорезистентность, способствуя тем самым лучшей компенсации углеводного обмена.
Цель и задачи настоящего исследования.
Целью нашего исследования явилось изучение возможностей медикаментозной коррекции процессов свободнорадикального окисления для профилактики прогрессирования диабетических сосудистых осложнений, инсулиновой недостаточности и инсулинорезистентности у больных сахарным диабетом 2 типа.
С этой целью предстояло решение следующих задач :
1. Сравнить выраженность процессов свободнорадикального окисления у пациентов с сахарным диабетом типа 2 и у больных с ИБС, в сочетании с ГХС и без нее, не страдающих сахарным диабетом.
2. Оценить параметры окислительного стресса при компенсации углеводного обмена у больных сахарным диабетом типа 2, достигаемой с помощью сахароснижающей терапии.
3. Провести оценку влияния природных (диквертин, танакан) и синтетических (пробукол) фенольных антиоксидантов на процессы свободнорадикального окисления в сравнении со стандартной сахароснижающей терапией
4. Оценить возможности достижения компенсации углеводного обмена с помощью антиоксидантной терапии у больных с впервые выявленным сахарным диабетом типа 2.
5. Оценить функциональные возможности инсулярного аппарата на фоне применения диквертина и пробукола у больных сахарным диабетом типа 2.
6. Оценить чувствительность к инсулину на фоне применения диквертина и пробукола у больных сахарным диабетом типа 2
7. Изучить влияние диквертина и танакана на состояние глазного дна при диабетической ретинопатии
8. Обосновать показания к применению фенольных антиоксидантов в комплексной терапии сахарного диабета типа 2. ,
Научная новизна работы:
В работе впервые проведена комплексная оценка проявлений- окислительного стресса не только по активности ферментов антиоксидантной защиты (СОД, каталазы, ГП) и уровню первичных (липопероксиды) и вторичных (МДА) продуктов свободнорадикального окисления липидов в плазме крови пациентов, страдающих сахарным диабетом типа 2, но и проведена сравнительная оценка выраженности окислительного стресса у пациентов с ИБС в сочетании с ГХС и без нее, не страдающих сахарным диабетом. Получены результаты, убедительно свидетельствующие о 2-3-х кратном превышении параметров проявлений окислительного стресса у больных с СД по сравнению с пациентами с атеросклерозом. Выявленная взаимосвязь между степенью компенсации углеводного обмена и проявлениями окислительного стресса подтверждает роль гипергликемии в прогрессировании сосудистых осложнений.
В нашей работе показано, что назначение фенольных антиоксидантов, как природных (диквертин, танакан), так и синтетических (пробукол) приводит не только к нормализации липидного спектра крови, но и достоверно снижает проявления окислительного стресса как на уровне плазмы, так и на уровне форменных элементов крови, приводя к нормализации функциональной активности эритроцитов (по скорости Ка+/Н+обмена) и тромбоцитов (по степени агрегации). Впервые в рамках двойного слепого плацебо контролируемого исследования показан сахароснижающий эффект флавоноидов чеснока, обладающих антиоксидантной активностью. Нами впервые продемонстрирован гипогликемизирующий эффект таурина и показана взаимосвязь его сахароснижающей активности с изменением фосфолипидного состава мембраны эритроцита и повышением чувствительности к инсулину. Впервые с помощью ОГТТ и расчета индекса чувствительности' к инсулину (ISI) и индекса инсулинорезистентности НОМА показано возрастание чувствительности к инсулину и секреторных возможностей инсулярного аппарата на фоне применения природных и* синтетических фенольных антиоксидантов. Динамическое наблюдение пациентов с препролиферативной ретинопатией, получавших биофлавоноиды диквертин и танакан, выявило стабилизацию офтальмоскопической картины глазного дна и улучшение функционального состояния сетчатки. Таким образом, проведенные нами исследования, доказывают, что
t
включение антиоксидантной терапии в комплексное лечение пациентов с сахарным диабетом типа 2 позволяет не только снизить риск прогрессирования сосудистых осложнений, но и повысить чувствительность к инсулину и улучшить секреторные возможности инсулярного* аппарата. Назначение антиоксидантов — новый подход к патогенетической терапии сахарного диабета 2 типа.
Практическая значимость.
Доказанная эффективность антиоксидантной терапии в комплексном лечении пациентов с СД 2 позволяет рекомендовать для внедрения в практическое здравоохранение назначение как природных (диквертин, танакан, алликор, таурин), так и синтетических (пробукол) антиоксидантов^ в качестве патогенетических средств, которые позволяют влиять на все основные пути развития и прогрессирования сахарного диабета и его осложнений, связанные с окислительным стрессом: инсулинорезистентность, нарушенную секрецию инсулина,
прогрессирование ангиопатий. Выявленный гипогликемизирующий эффект антиоксидантов дает основание использовать антиоксидантную терапию в качестве дополнительного средства для улучшения гликемического контроля у пациентов с СД типа 2. Разработанный в России антиоксидант биофлавоноидного ряда - диквертин по своей эффективности не уступает, а по влиянию на углеводный обмен даже превосходит известный антиоксидант того же ряда — танакан. Продемонстрировано свойство фенольных антиоксидантов способствовать снижению риска развития атеросклероза за счет снижения окисляемости липопротеидов и повышения продукции NO. Выявлена способность антиоксидантов флавоноидного ряд стабилизировать состояние глазного дна при диабетической препролиферативной ретинопатии.
Автор выражает глубочайшую признательность и благодарность
• М. И. Балаболкину - д.м.н., профессору, заведующему кафедрой эндокринологии ФППО ММА им. И. М. Сеченова — научному консультанту работы
• В. 3. Ланкину — д.б.н., профессору, руководителю лаборатории биохимии свободнорадикальных процессов РКНПК НИИ Кардиологии им. А. Л. Мясникова Росздрава — научному консультанту работы
• А. А. Кубатиеву - д.м.н., профессору, академику РАМН, зав. кафедрой патофизиологии РМАПО, директору института общей патологии РАМН
• И. А. Рудько - д.м.н., профессору кафедры патофизиологии РМАПО
• А. С. Бегляровой, М, В. Зуевой, И. В. Цапенко - научным сотрудникам лаборатории клинической физиологии зрения МНИИГБ им. Гельмгольца)
• Фармацевтическим кампаниям «Берлин-Хеми» и «Никомед» за спонсорскую помощь в проведении исследования

Список литературы

282 ВЫВ оды.
1. При декомпенсированом сахарном диабете типа 2 содержание окси- ЛНП в плазме крови в 25 раз превышает уровень в контроле и более чем в 3 раза (р<0,05) у больных ИБС с гиперхолестеринемией, не страдающих сахарным диабетом..
2. При декомпенсации углеводного обмена происходит повышение содержания МДА в мембране эритроцитов и тромбоцитов, функциональной активности кровяных пластинок, проявляющееся в возрастании агрегационной способности, внутриклеточного кальция, уровня тромбоксана, и снижение активности основных ферментов АО защиты, уровня нитритов и нитратов плазмы крови.
3. Достижение компенсации углеводного обмена при сахарном диабете типа 2 сопровождается достоверным снижением первичных (окси-ЛНП) и вторичных (МДА) продуктов свободнорадикального окисления липидов на 30% и 40% соответственно от исходного уровня и достоверным повышением активности СОД и ГП (в 2,2 и 1, 3 раза соответственно).
4. При достижении компенсации углеводного обмена отмечается достоверное снижение содержания МДА в мембране эритроцитов и тромбоцитов, спонтанной и индуцированной агрегации кровяных пластинок, уровня внутриклеточного кальция и тромбоксана и повышение активности ферментов АО защиты, уровня нитритов и нитратов плазмы крови.
5. Включение в комплексную терапию сахарного диабета типа 2 фенольного антиоксиданта пробукола способствует подавлению окисляемости липопротеидов и снижению содержания в них окси-ЛНП и МДА.
6. Антиоксиданты диквертин и танакан, включенные в комплексную терапию сахарного диабета типа 2, способствуют нормализации коэффициента атерогенности за счет достоверного снижения уровня общего ХС, ХСЛПНП, ТГ и повышения уровня ХС ЛПВП.
7. Диквертин, включенный в комплексное лечение больных сахарным диабетом типа 2, приводит к достоверному снижению HbAiC, без изменения дозы базовой сахароснижающей терапии и способствует нормализации повышенной скорости NaVH*- -обмена в мембране эритроцитов.
8. Двойное слепое плацебо контролируемое исследование алликора свидетельствует о достоверном снижении гликемии и фруктозамина как при монотерапии, так и в комбинации с производными сульфанилмочевины
9. Сульфоаминокислота — таурин (дибикор) в комплексной и монотерапии пациентов с сахарным диабетом типа 2 нормализует соотношение основных фосфолипидов клеточных мембран эритроцитов: ФЭ/ФХ, сопровождающееся достоверным улучшением гликемического контроля и снижением индекса инсулинорезистентности — IR-HOMA
10. Биофлавоноидные антиоксиданты — диквертин и танакан - способствуют достоверному снижению содержания МДА в ЛНП плазмы и в мембране эритроцитов и тромбоцитов, нормализуют агонист-индуцированную агрегацию и уровень цитоплазматического кальция, достоверно повышают активность ключевых ферментов АО защиты и уровень нитритов и нитратов, стабилизируют течение препролиферативной ретинопатии и улучшают
электро физиологические показатели сетчатки.
11. Пробукол и диквертин достоверно снижают индекс инсулинорезистентности (IR-HOMA) и повышают индекс чувствительности к инсулину (ISI), что прямо коррелирует со снижением окси-ЛНП и МДА в ЛНП плазмы крови.
12. Диквертин и пробукол достоверно повышают индекс высвобождения инсулина на фоне ОГТТ, что обратно коррелирует со снижением окси- ЛНП и МДА в ЛНП плазмы крови.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.
1. Для предупреждения развития грозных сосудистых осложнений сахарного диабета типа 2, снижения степени инсулиноезистентности и сохранения (3-клеточной функции необходимо раннее включение в комплексную терапию сахарного диабета типа 2 антиоксидантных препаратов: диквертина, танакана, алликора, пробукола, дибикора.
2. Учитывая полученный нами гипогликемизирующий эффект диквертина в дозе 120 мг/сутки, алликора в дозе 600 мг/сутки, дибикора в дозе 1000 мг/сутки, рекомендуется их применение в качестве дополнительных гипогликемизирующих средств в комплексной терапии сахарного диабета 2 типа
3. Для профилактики прогрессирования диабетической ретинопатии следует применять диквертин или танакан в суточной дозе 120 мг/курсами продолжительностью 3 месяца..
В алгоритм терапии впервые выявленного сахарного диабета типа 2, при неэффективности диетотерапии и расширенного режима физической активности, рекомендуется добавить прием антиоксидантных препаратов: дибикора в суточной дозе 1000 мг, или диквертина в суточной дозе 120 мг, или алликора в суточной дозе 600мг до перехода на пероральную терапию секретогенами — производными сульфонилмочевины или аминокислот. (Рис. 25)