Введение
В терапевтической стратегии метаболического синдрома (МС) немедикаментозное лечение является основой для восстановления патологически нарушенных регуляторных сигнальных взаимодействий, закрепленных в виде инсулинорезистентности и лептинорезистентности [1]. Их коррекция возможна при изменении пищевого поведения, увеличении двигательной активности с приростом мышечной массы, отказе от вредных привычек. При недостаточной эффективности указанных мероприятий проводят лекарственную терапию ожирения, дислипидемии, нарушенной толерантности к глюкозе и других патологических состояний, определяющих риск развития коморбидных патологий, а именно сахарного диабета 2-го типа (СД2) и сердечно-сосудистых заболеваний [2]. СД2 определяется в 4 раза чаще у пациентов с МС, и его развитие, как известно, связано с прогрессированием инсулинорезистентности и формированием относительного дефицита инсулина.
Первая патогенетическая стадия компенсации СД2 относится к преддиабетическому состоянию и характеризуется повышенным уровнем гликемии натощак (НТГ) и компенсаторным увеличением массовой доли β-клеток поджелудочной железы (ПЖ). Дальнейший рост НТГ сопровождается снижением 1-й фазы стимулированной секреции инсулина, но сохранением 2-й фазы. Установлено, что 1-я фаза может быть восстановлена неглюкозными стимулами, к которым относят «инкретиновый эффект», обусловленный гастроинтестинальными гормонами, преимущественно глюкагоноподобным пептидом 1 (ГПП1) и желудочным ингибирующим пептидом [3]. Использование лекарственного аналога ГПП1 ранее считалось перспективным, однако были получены данные о его причастности к развитию гипертрофии ПЖ, хроническому панкреатиту и активации канцерогенеза в железе. В последнее время появляются доказательства наличия связи между МС и заболеванием раком различной локализации под влиянием гипергликемии и липотоксичности, а также других нарушений, связанных с изменениями метаболома в клетках печени, желудочно-кишечного тракта, гонад, эндометрия, щитовидной железы [4].
Таким образом, расширение спектра немедикаментозной коррекции основных нарушений углеводного и липидного обмена становится важным в лечении пациентов с МС. В этой связи необходимо отметить значительный опыт ученых Пятигорского НИИ курортологии ФФГБУ СКФНКЦ ФМБА России по применению минеральных вод ессентукского типа в санаторно-курортном лечении МС и СД2 [5, 6]. Влияние этих вод в основном связано с восстановлением ранней секреции инсулина за счет активации энтеропанкреатической оси и последующим влиянием на предрецепторный путь коррекции нарушенной инсулиновой регуляции гомеостаза глюкозы. Кроме того, были проведены экспериментальные исследования, обосновывающие превентивное действие минеральных вод, преимущественно ессентукского типа, в первичной и вторичной профилактике язвенно-эрозивных заболеваний желудочно-кишечного тракта за счет стимуляции гормонов гастероэнтеропанкреатической системы [7].
Однако, если рассматривать дальнейший патогенез СД2, а именно переход 2-й стадии в 3-ю, то уменьшение базальной секреции инсулина происходит за счет снижения пластичности инсулярных островков ПЖ и ингибирования перехода проинсулина в инсулин. Поэтому в экспериментальных исследованиях по оценке эффективности различных средств в отношении инсулинорезистентности необходимо использовать модели животных, на которых возможно воспроизводить совокупность расстройств метаболизма, приближая их к началу формирования коморбидной МС-патологии, в частности, СД2 [8]. Так, например, у крыс возможно инициировать НТГ путем длительного применения гиперкалорийной диеты (ГД) в комбинации с субдиабетогенными дозами стрептозотоцина [9 — 14]. Важно отметить, что стрептозотоцин приводит к массивной гибели β-клеток и гипергликемии. Последующее восстановление пула β-клеток сопровождается восстановлением уровня глюкозы натощак, но сохранением сниженной чувствительности к глюкозе и преобладанием секреции проинсулина [15].
Кроме того, в такой модели МС определяется митохондриальная дисфункция, связанная с повреждением клеток окислительным стрессом и истощением антиоксидантной системы и сопровождающаяся высоким потреблением глутатиона и накоплением НАД+, что также имеет большое значение в патогенезе развития СД2. В этой связи целесообразно использовать минеральные воды, потенциально влияющие на восстановление редокс-потенциала клеток, подверженных окислительному стрессу. В качестве расширения спектра применения природных минеральных вод можно использовать серосодержащие сульфатные воды как альтернативный источник восполнения сульфатных ионов.. А также необходимо усиление биопотенциала природной минеральной воды Ессентуки №4 в отношении ее антиоксидантной активности путем обогащения биологически активными элементами, например, селеном.
Цель исследования — провести сравнительный анализ влияния внутреннего приема минеральных вод различного физико-химического состава, в том числе обогащенных селеном, на основные патогенетические звенья метаболического синдрома в эксперименте.
Материал и методы
Исследование выполняли на 68 половозрелых белых беспородных крысах-самцах массой 280—320 г. Животных содержали в стандартных условиях вивария ПНИИК ФФГБУ СКФНКЦ ФМБА России в Пятигорске (далее — ПНИИК), регламентируемых СП 2.2.1.3218-14 «Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев)»; ГОСТ 33215-2014 «Руководство по содержанию и уходу за лабораторными животными». Все животные находились по 6—8 особей в клетках и имели свободный доступ к питьевой воде, лабораторному корму. Работа с животными проводилась по принципам гуманного обращения с животными в соответствии с требованиями Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых в эксперименте и других научных целях (ETS №123, Strasbourg, 1986) с изменениями от 22.06.98.
Исследования были проведены в условиях отдела изучения механизмов действия физических факторов ПНИИК.
Моделирование МС осуществляли на протяжении 3 мес путем сочетанного применения ГД и диабетогенного стрептозотоцина (СТЦ). Начиная с 2,5-месячного возраста животные получали ГД (свиное сало по 10 г для каждого животного и 5% раствор фруктозы в свободном доступе) в течение 2 мес с последующим двукратным введением СТЦ, внутрибрюшинно, по 30 мкг/кг массы тела животного, с интервалом 14 сут и дальнейшим 10-дневным периодом формирования патологических изменений под действием ГД и СТЦ.
Неустойчивость к токсическому действию СТЦ привела к гибели 30% животных, у остальных состояние стабилизировалось. На 11-е сутки после повторного введения СТЦ животным начинали проводить 21-дневное курсовое поение исследуемых минеральных вод.
Завершение эксперимента осуществлялось на 22-е сутки, через 1 сут после окончания курса поения.
Лечебное курсовое поение было проведено среднеминерализованными минеральными водами различного физико-химического состава:
— минеральная вода (МВ1), минерализация 6,7 г/дм3 хлоридно-сульфатного натриевого состава, щелочной реакции с содержанием кремниевой кислоты H2SiO3 0,0136 г/дм3 и селена в следовых концентрациях 0,003 мкг/л (скважина №1/2000, находящаяся на территории ФГБУЗ Медицинский центр «Решма» ФМБА России, Кинешемский район, Ивановская область);
— минеральная вода Ессентуки №4 (МВ2), минерализация 8,7 г/дм3, углекислая, хлоридно-гидрокарбонатного натриевого состава в нативном виде и обогащенная селеном (МВ2Se).
Для обогащения МВ2 применяли селен в виде субстанции «Селекор» (диметилдипиразолилселенид) в дозировке Se 3 мкг/кг.
Курс поения животных в опытных группах составлял 21 сут. Воду вводили внутрижелудочно в дозе 1,5 мл на 100 г массы животного.
В соответствии с условиями эксперимента животные были распределены на 5 групп. В 1-й контрольной группе интактные животные (КГ1; 10 крыс) и во 2-й контрольной группе животные с моделью МС (КГ2; 14 крыс) получали только питьевую воду. Животные 1-й опытной группы (ОГ1; 14 крыс) получали МВ1, 2-й (ОГ2; 15 крыс) — МВ2, 3-й (ОГ3; 15 крыс) — МВ2Se.
Животных выводили из эксперимента путем декапитации под эфирным наркозом. Проводили забор крови для получения сыворотки.
В результате моделирования МС сочетанным применением ГД и диабетогенного вещества СТЦ были воспроизведены нарушения углеводного обмена, определяемые по данным орального глюкозотолерантного теста (ГТТ), и повреждение экзокринной части ПЖ, установленное по повышению активности α-амилазы крови. Учитывая повреждающее действие СТЦ на β-клетки путем активации в них окислительного стресса с нарушением секреции инсулина, а также снижением чувствительности тканей к гликемическому стимулу, животным были проведены лечебные курсы внутреннего приема минеральных вод различного физико-химического состава для немедикаментозной коррекции описанных нарушений. В результате лечебных курсов минеральными водами в нативном виде у экспериментальных животных в разной степени восстанавливалась нарушенная толерантность к глюкозе и снижалась повышенная активность α-амилазы, при этом обогащенная селеном минеральная вода повышала базальный уровень инсулина.
Для оценки нарушений углеводного обмена у животных выполняли оральный ГТТ: определяли содержание глюкозы в периферической крови натощак и после внутрижелудочного введения 1 мл раствора глюкозы (2 г/кг массы тела животного) через 30, 60, 90, 120 мин с использованием глюкометра и тест-полосок («Сателлит экспресс»).
У всех животных осуществляли забор крови для получения сыворотки и проведения иммуноферментного анализа и биохимических исследований на полуавтоматическом биохимическом анализаторе ChemWell (США). В сыворотке крови определяли содержание кортизола, инсулина, С-пептида, глюкозы, уровень активности аспартатаминотрансферазы (АСТ) и аланинаминотрансферазы (АЛТ), щелочной фосфатазы, α-амилазы с использованием наборов реактивов фирмы «Ольвекс» и «Компании Алкор Био» (Россия). Антиоксидантный статус сыворотки крови определяли фотометрическим методом с использованием набора реактивов Immundiagnostik ImAnOx (TAS/TAC).
Протокол исследования был одобрен на заседании Комиссии по биоэтике ФГБУ СКФНКЦ ФМБА России в г. Ессентуки (протокол от 27.06.19 №1).
В ходе проведения экспериментального исследования нежелательных явлений не наблюдалось.
Для оценки результатов исследования использовали пакет программ Statistica 6.0. (США). Полученные данные оценивали с применением критерия Ньюмана—Кейсла для множественных межгрупповых сравнений и многофакторного дисперсионного анализа. Для анализа статистически значимых связей между количественными показателями использовали критерий ранговой корреляции Спирмена. Показатели представлены в виде медианы (Ме) и квартилей [Q25; Q75]. Различия считали достоверными при минимальном уровне значимости p<0,05.
Результаты и обсуждение
Для формирования стойких нарушений углеводного обмена, характерных для МС, у беспородных белых крыс был использован СТЦ в субдиабетической дозировке на фоне ГД.
Динамику нарушений углеводного гомеостаза, характеризующего экспериментальный МС, оценивали по уровню глюкозы натощак и показателям ГТТ (табл. 1).
Таблица 1. Показатели гликемии натощак и орального глюкозотолерантного теста у здоровых животных при обычном рационе, после 2 мес высококалорийной диеты, а также на 1-е и 10-е сутки после внутрибрюшного введения стрептозотоцина на фоне гиперкалорийной диеты
Показатель/Indicator | КГ1/CG1 | КГ2/CG2 | КГ2 1-е сутки СТЦ CG2 1day STZ | КГ2 10-е сутки СТЦ CG2 10day STZ |
Исходный уровень Глюкозы/Baseline glucose | 3,4 [3,3; 3,4] | 4,9 [3,1; 5] | 5,7 [5,4; 6,1]* | 3,9 [3,6; 4,7]# |
Через 30 мин.In 30 minutes | 8,5 [7,3; 9,8] | 9,4 [9; 10,1] | 9,6 [8,3; 11] | |
Через 60 мин/In 60 minutes | 7,5 [6; 8,9] | 9,3 [8,7; 9,9] | 9,8 [8,7; 10,9] | 11,2 [9; 11,7]* |
Через 90 минут/In 90 minutes | 5,8 [4,9; 6,8] | 8,5 [7; 9]* | 8,2 [6,5; 10] | |
Через 120 мин/In 120 minutes | 5 [4,9; 5,2] | 8,7[8,4; 10]** | 7,6 [5,5; 7,6]* | 7,9 [5,5; 8,2]* |
Примечание. ГД — гиперкалорийная диета; СТЦ — стрептозотоцин; КГ1 — 1-я контрольная группа, КГ2 — 2-я контрольная группа через 2 мес ГД; КГ2 1-е сутки СТЦ — через 2 мес ГД и 1 сут после двукратного введения СТЦ, КГ2 1-е сутки СТЦ — через 2 мес ГД и 10 сут после двукратного введения СТЦ. * — вероятность различий между контрольной и опытными группами с использованием критерия Ньюмана—Кейлса (p<0,05); ** — вероятность различий между контрольной и опытными группами с использованием критерия Ньюмана—Кейлса (p<0,01); # — вероятность различий между опытными группами с использованием критерия Ньюмана— Кейлса (p<0,05).
Через 2 мес кормления животных ГД уровень глюкозы в крови натощак в группе КГ2 не изменился, а после углеводной нагрузки на 90-й и 120-й минутах ГТТ был выше на 30%, чем в КГ1, что можно расценить как начало формирования нарушения толерантности к глюкозе. После двукратного введения СТЦ, а именно через 1 сут, исходный уровень глюкозы натощак повысился на 50—80% (КГ2, 1-е сутки СТЦ) по сравнению с КГ1. Однако после внутрижелудочного введения глюкозы ее уровень в крови через 30, 60, 90 мин в КГ2 достоверно не отличался от значений КГ1, а к 120-й минуте ГТТ был достоверно выше, чем в КГ1. У 30% животных наступала гибель на 2-е и 3-и сутки после введения СТЦ, что свидетельствует об их низкой резистентности к диабетогенному фактору — СТЦ. У выживших животных через 10 сут после двукратного введения СТЦ (КГ2, 10-е сутки СТЦ) уровень глюкозы натощак снижался, однако к 60-й и 120-й минутам ГТТ был выше контрольных значений, что является результатом развития глюкозотолерантности и подтверждает формирование экспериментальной модели МС.
Лечебный курс поения минеральными водами начинался с 11-го дня после двукратного введения СТЦ и проводился 21 сут. За 2 сут до выведения животных из эксперимента в КГ2 и опытных группах проводили ГТТ, в результате которого определена высокая дисперсия показателей уровня глюкозы через 60 и 120 мин после внутрижелудочного введения глюкозы, что позволяет внутри каждой группы выделить две подгруппы по реакции на проведение орального ГТТ (табл. 2, рис. 1).
Таблица 2. Показатели гликемии натощак и при проведении орального глюкозотолерантного теста у здоровых животных при обычном рационе и с дието- и стрептозотоцин-индуцированном метаболическом синдромом после курсового поения минеральными водами
Показатель/Indicator | КГ1/CG1 | КГ2/CG2 | ОГ1/EG1 | ОГ2/EG2 | ОГ3/EG3 |
Исходный уровень глюкозы/Baseline glucose | 3,9 [3,7; 4] | 4,1 [3,9; 4,2] | 4,1 [3,8; 4,2] | 3,7 [3,4; 4] | 4,5 [4,3; 4,9]# |
Через 60 мин/In 60 minutes | 8 [7,5; 9] | 10,2[10,1; 20,7]* | 11[9,4; 16,5]* | 10,1[9,8; 12,8]* | 10,8 [9,1; 20,4]* |
Через 120 мин/In 120 minutes | 6 [5,5; 6] | 7,2 [6,7; 18,6]* | 6,5[6,4; 8,6]* | 7,8[6,4; 8,1]* | 7,5 [6,3; 10,7]* |
Примечание. * — вероятность различий между контрольной и опытными группами с использованием критерия Ньюмана—Кейлса (p<0,05); # — вероятность различий между 2-й и 3-й опытными группами с использованием критерия Ньюмана—Кейлса (p<0,05).
Рис. 1. Содержание глюкозы в крови у животных в группах и подгруппах при проведении орального глюкозотолерантного теста.
КГ1 — 1-я контрольная группа; КГ2/1 — 1-я и КГ2/2 — 2-я подгруппа 2-й контрольной группы; ОГ1/1 — 1-я и ОГ1/2 — 2-я подгруппа 1-й опытной группы; ОГ2/1 — 1-я и ОГ2/2 — 2-я подгруппа 2-й опытной группы; ОГ3/1 — 1-я и ОГ3/2 — 2-я подгруппа 3-й опытной группы.
* — вероятность различий содержания глюкозы на 60-й и 120-й минутах теста соответственно между контрольной (КГ1) и группами животных с метаболическим синдромом с использованием критерия Ньюмана—Кейлса (p<0,01); *** — вероятность различий содержания глюкозы на 60-й и 120-й минутах теста соответственно между контрольной (КГ1) и группами животных с метаболическим синдромом с использованием критерия Ньюмана—Кейлса (p<0,001); # — вероятность различий содержания глюкозы на 120-й минуте теста во вторых подгруппах между животными 2-й контрольной группы и опытными группами с использованием критерия Ньюмана—Кейлса (p<0,0001).
Исходный уровень глюкозы в периферическом кровотоке натощак у животных всех групп не отличался от контрольных значений (КГ1) и соответствовал эугликемии. В группах, где у животных моделировали дието- и стрептозотоцин-индуцированный МС, были выделены две подгруппы по уровню гликемии на 60-й минуте: 1-я — уровень гликемии выше контрольных значений (КГ1) не более, чем в 1,2 раза, 2-я — гликемия выше уровня контроля (КГ1) в 3—4 раза.
Соотношение животных 1-й и 2-й подгрупп в каждой группе животных с МС было одинаковым и составляло 3:2. Так, в группах животных КГ2, ОГ1 и ОГ3 2-й подгруппы на 60-й минуте уровень гликемии находился в пределах значений от 16 до 26 ммоль/л, а в ОГ2 — от 10 до 15 ммоль/л. К 120-й минуте уровень глюкозы в 1-й подгруппе животных с МС (КГ2 и ОГ1, ОГ3) снижался, однако не достигал уровня КГ1. У животных 2-й подгруппы КГ2 с выраженной гипергликемической реакцией, зарегистрированной на 60-й минуте, уровень гликемии к 120-й минуте ГТТ практически не менялся. В ОГ1—ОГ3 у животных 2-й подгруппы уровень гликемии снизился в 2—2,3 раза к 120-й минуте по сравнению с его максимальными значениями на 60-й минуте ГТТ. Дисперсионный двухфакторный анализ в оценке гликемической реакции показал достоверные различия между группами и подгруппами на 60-й минуте (F(3,16)=4,31, p=0,02) и на 120-й минуте (F(3,16)=29,43, p=0,00000) (рис. 2).
Рис. 2. Аппроксимация различий между группами по содержанию глюкозы через 60 и 120 мин после ее внутрижелудочного введения в подгруппах с разной толерантностью к глюкозе.
Анализ уровня глюкозы по подгруппам позволил определить не только индивидуальную чувствительность к факторам формирования МС, но и оценить влияние курсового приема минеральных вод на регуляцию гликемии. Так, во всех группах животных с МС уровень глюкозы в крови во 2-й подгруппе увеличивался по сравнению с исходным на 60-й минуте в несколько раз и только в КГ2 не снижался к 120-й минуте, оставаясь высоким в течение 2 ч. В опытных группах 2-й подгруппы уровень глюкозы значительно снизился, однако был выше, чем в 1-й подгруппе на 120-й минуте теста, при этом между группами определялись различия в динамике восстановления глюкозы. В опытных группах ОГ1 и ОГ3 2-й подгруппы гликемия превышала исходные значения в 4,5—6,0 раза и в последующем к 120-й минуте снижалась в 2—3 раза от ее максимального уровня. В ОГ2 2-й подгруппы уровень гликемии увеличивался на 60-й минуте в 2,5—3,0 раза и снижался к 120-й минуте незначительно, не более чем в 1,2—1,3 раза от максимального. Следовательно, по данным динамики гликемии ГТТ можно выделить два фенотипа чувствительности тканей к гипергликемическому стимулу, описанных в 1-й и 2-й подгруппах. Важно отметить, что в КГ2 у 2-й подгруппы повышенный уровень гликемии на 60-й минуте теста не менялся в течение 2 ч. В свою очередь поение минеральными водами в разной степени повлияло на динамику гликемии после 60-й минуты теста у животных во 2-й подгруппе опытных групп, снижая ее повышенный уровень, что свидетельствует о наличии механизмов влияния минеральных вод на чувствительность β-клеток к глюкозе и периферических тканей к инсулину.
Динамика гликемии в 1-й подгруппе во всех группах животных с МС не различалась между собой, но уровень глюкозы был выше, чем в контроле, на 60-й и 120-й минутах ГТТ. При оценке реакции на введение глюкозы животным 1-й подгруппы можно предполагать, что, как и во 2-й подгруппе, у крыс была снижена чувствительность β-клеток к стимулирующему действию глюкозы, но в значительно меньшей степени. Было установлено нарушение толерантности к глюкозе, которое, по-видимому, связано со снижением чувствительности периферических тканей к меняющемуся уровню инсулина.
Изначально гибель β-клеток ПЖ под влиянием СТЦ на фоне ГД приводит к повышенному выбросу инсулина с последующим снижением его секреции на оне массивной гибели клеток. Одновременно происходит активация репаративной системы ПЖ и восстановление пула β-клеток, которые преимущественно продуцируют проинсулин. Неконтролируемые механизмы репарации β-клеток создают основу глюкозотолерантности и инсулинорезистентности. Кроме того, СТЦ способен проникать в клетки печени и эпителий канальцев почек, в которых есть переносчики GLUT2, и повреждать их [3, 13]. В связи с этим были оценены интегративные показатели устойчивости мембран к окислительному стрессу по уровню активности в сыворотке крови ферментов печени и антиоксидантной активности крови натощак. У животных определяли инкреторную активность β-клеток по уровню инсулина и с-пептида, а состояние экзокринной части ПЖ оценивали по уровню активности α-амилазы в крови натощак (табл. 3).
Таблица 3. Биохимические и гормональные показатели в крови животных после курсового поения минеральными водами
Показатель/Indicator | КГ1/CG1 | КГ2/CG2 | ОГ1/EG1 | ОГ2/EG2 | ОГ3/EG3 |
α-амилаза, Ед/л/α-amylase, U/l | 295 [273; 323] | 640 [505; 719]** | 384 [336; 446]*# | 416 [325; 524] * | 426 [334; 478]*# |
Инсулин, мЕд/л/Insulin, µmol/l | 3,2 [3,2; 5,0] | 3,8 [3,5; 4,3] | 1,85 [0,15; 6,2] | 1,6 [0,5; 3,8] | 7,05 [0,9; 15,7] |
С-пептид, пмоль/л/C-peptide, pmol/l | 32,5 [18,3; 44,0] | 37,4 [14,6; 42,4] | 16,6 [8,69; 27,2] | 20,4 [1,1; 31,8] | 30,7 [20,5; 48,3] |
Кортизол, нмоль/л/Cortisol, nmol/l | 84 [63; 92] | 97 [86; 136] | 112 [89; 136] | 75 [65; 91] | 71,9 [63; 79]# |
Глюкоза, ммоль/л/Glucose, mmol/l | 4,5 [4,4; 5,2] | 7,1 [6,2; 8,4]* | 6,6 [6,0; 7,0]* | 6,2 [5,5; 6,6]* | 6,1 [5; 6,7] |
ЩФ, Ед/л / AP, U/l | 262 [248; 290] | 200 [169; 217]* | 327 [215; 587] | 206 [173; 277] | 256 [238; 285] |
АЛТ, Ед/л / ALT, U/l | 39,7 [38,5; 41,3] | 36,4 [32,6; 53,2] | 39,7 [30; 46,6] | 33,9 [30,7; 64,0] | 31,7* [28,9; 36,3] |
АСТ, Ед/л / AST, U/l | 122,5 [118; 128] | 123 [118; 143] | 117 [98; 142] | 132 [117; 277] | 128 [115; 135] |
Антиоксидантный статус крови, мМ Total antioxidant status,µM | 0,74 [0,64; 0,79] | 0,65 [0,62; 0,85] | 0,69 [0,58; 0,79] | 0,73 [0,68; 0,87] | 0,62 [0,56; 0,85] |
Примечание. * — вероятность различий между КГ1 и опытными группами с использованием критерия Ньюмана—Кейлса (p<0,05); ** — вероятность различий между КГ1 и опытными группами с использованием критерия Ньюмана—Кейлса (p<0,01); # — вероятность различий между КГ2 и опытными группами с использованием критерия Ньюмана—Кейлса (p<0,05).
Содержание инсулина и с-пептида в сыворотке крови у животных не различалось между контрольными и опытными группами, однако наблюдалась высокая дисперсия показателя базальной секреции инсулина в опытных группах. В отличие от содержания глюкозы в периферической крови, где у животных была определена эугликемия натощак (за 2 сут до выведения их из эксперимента), в смешанной крови, полученной при декапитации животных, уровень глюкозы был достоверно выше в группах с моделью МС (КГ2, ОГ1 и ОГ2), чем в КГ1. Уменьшение активности щелочной фосфатазы в КГ2 может являться результатом снижения интенсивности обменных процессов, поскольку в клетках печени под влиянием СТЦ формируется митохондриальная дисфункция. В настоящем исследовании активность трансаминаз (АЛТ и АСТ) в сыворотке крови у животных с МС не повышалась, и только у животных после курса поения минеральной водой Ессентуки №4, обогащенной селеном (ОГ3), уровень активности АЛТ в сыворотке опускался ниже контрольных значений. Состояние общего антиоксидантного статуса, определяемого по его активности в сыворотке крови, не различалось между группами, что свидетельствует о компенсированном нарушении углеводного метаболизма у животных с моделью МС.
Как уже было отмечено, в основе повреждающего действия СТЦ лежит проникновение его в β-клетки эндокринной части ПЖ с последующей их деструкцией. В месте деструкции развиваются реактивная лейкоцитарная инфильтрация, полнокровие и стаз с распространением на прилежащую экзокринную часть, что определяется по данным морфологических исследований [8, 11]. В настоящей работе определяли состояние экзокринной части ПЖ по уровню активности α-амилазы в сыворотке крови. Активность α-амилазы была выше в 2,0—2,3 раза в КГ2, чем в КГ1, что подтверждает вовлечение в патологический процесс экзокринной части ПЖ. В группах после курсового поения животных минеральными водами было зарегистрировано достоверное снижение активности α-амилазы, по сравнению с КГ2, при этом ее уровень был выше, чем КГ1.
При анализе зависимости между уровнем инсулина и состоянием экзокринной части ПЖ был применен факторный дисперсионный анализ, где фактором являлся уровень активности α-амилазы в сыворотке крови (1-й уровень меньше 400 Ед/л, 2-й уровень более 400 Ед/л) во всех исследуемых группах (рис. 3).
Рис. 3. Аппроксимация различий между группами по содержанию инсулина в крови животных в зависимости от активности α-амилазы в сыворотке крови.
Дисперсионный факторный анализ позволил установить, что только у животных, получавших курс минеральной воды Ессентуки №4, обогащенной селеном (ОГ3), при активности α-амилазы в сыворотке крови меньше 400 Ед/л базальный уровень инсулина был выше, чем в других группах. Полученные данные свидетельствует не только о меньшем вовлечении в патологический процесс экзокринной части ПЖ, но и о влиянии обогащенной селеном минеральной воды Ессентуки №4 на секреторную активность β-клеток.
Заключение
Изучение влияния природных минеральных вод: хлоридно-сульфатного натриевого состава с щелочной реакцией (скважина 1/2000, Ивановская область) и углекислой хлоридно-гидрокарбонатного натриевого состава (Ессентуки №4) в нативном виде, а также Ессентуки №4, обогащенной селеном, на углеводный гомеостаз у животных проведено на модели дието- и стрептозотоцин-индуцированного МС. В результате моделирования были воспроизведены некоторые нарушения углеводного обмена, которые в разной степени корригировались курсовым внутренним приемом исследуемых минеральных вод.
Во-первых, при проведении орального ГТТ у животных с МС были определены два варианта гликемической реакции, по которым в каждой группе были выделены 2 подгруппы. 1-я подгруппа характеризовалась умеренным повышением уровня глюкозы на 60-й минуте и последующим снижением к 120-й минуте теста. Во 2-й подгруппе отмечалось выраженное повышение уровня глюкозы на 60-й минуте, а дальнейшие изменения уровня глюкозы к 120-й минуте теста различались между КГ2 и ОГ1—3. У животных с МС без лечебного курсового поения (КГ2) не происходило снижения глюкозы к 120-й минуте в отличие от животных опытных групп, получавших минеральные воды, где глюкоза снижалась в 1,5—2,0 раза к 120-й минуте по сравнению с ее максимальным подъемом на 60-й минуте. Полученные данные свидетельствует о сниженной чувствительности β-клеток к стимулирующему действию глюкозы и возможному влиянию исследуемых минеральных вод на нарушенную толерантность к глюкозе.
Во-вторых, установлена повышенная активность α-амилазы крови у животных с МС без лечебных курсов минеральных вод в 2 раза по сравнению с интактными животными, что свидетельствует о вовлечении в патологический процесс экзокринной части ПЖ. В свою очередь снижение повышенной активности α-амилазы крови установлено во всех группах, получавших минеральную воду. Кроме того, в группе животных с МС, принимавших курс Ессентуки №4, обогащенной селеном, при уровне активности α-амилазы, приближенной к уровню интактных животных, выявлен повышенный в 2 раза уровень инсулина в крови, по сравнению с контрольными значениями.
Таким образом, под влиянием внутреннего приема исследуемых минеральных вод повышается чувствительность тканей к стимулирующему гипергликемическому сигналу, определяемому по оральному ГТТ, однако имеются различия в динамике гликемии и других показателей регуляции углеводного обмена.
Работа проведена на базе ПНИИК филиала ФГБУ СКФНКЦ ФМБА России в г. Пятигорске за счет средств ФГБУ СКФНКЦ ФМБА России.
Участие авторов: концепция и дизайн исследования — Г.Н. Тер-Акопов, Н.В. Ефименко; сбор и обработка материала — А.В. Абрамцова, В.Ф. Репс; написание текста — А.В. Абрамцова, В.Ф. Репс; редактирование — Н.В. Ефименко.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.