Обмін ліпідів при експериментальному цукровому діабеті та його корекція ніацин-оксіетилідендифосфонатогерманатом

Abstract

Розроблення методів контролю порушень обміну ліпідів, а також вмісту глюкози крові при цукровому діабеті може здійснюватись шляхом застосування германій-вміщувальних біологічно активних речовин. Однією з перспективних сполук є ніацин-оксіетилідендифосфонатогерманат (МІГУ-4), що ефективно коригує стан ліпідного шару мембран мітохондрій печінки на моделі стрептозотоцин-індукованого діабету. Мета роботи – визначення динаміки вмісту загального холестерину, загальних фосфоліпідів, їхнього молярного співвідношення та спектра фосфоліпідів мембран еритроцитів і мітохондрій печінки при експериментальному цукровому діабеті та його корекції комплексною сполукою германію з нікотиновою кислотою – МІГУ-4 та препаратом інсуліну. Матеріали та методи. Діабет викликали в щурів-самців лінії Вістар внутрішньоочеревинно застосуванням стрептозотоцину (50,0 мг/кг). МІГУ-4 застосовували внутрішньоочеревинно дозою ЕД50, що становила 25,0 мг/кг. Мембрани клітин отримували з еритроцитів, а мембрани мітохондрій – за допомогою диференційного центрифугування тканини печінки. Ліпідні екстракти виділяли з 1 мл еритроцитів і 200 мг тканини печінки, фракціонування фосфоліпідів виконали методом одномірної висхідної тонкошарової хроматографії. Вміст окремих фосфоліпідів оцінювали шляхом «згорання» плям за допомогою 72% хлорної кислоти при 200 °С до їх повного знебарвлення з наступним визначенням ліпідного фосфору. Вміст загальних фосфоліпідів розраховували за сумою окремих фракцій. Результати. Через два тижні після відтворення моделі стрептозотоцинового цукрового діабету суттєво збільшувався рівень загального холестерину та зменшувався вміст загальних фосфоліпідів у мембранах еритроцитів, мітохондрій печінки щурів, що призводило до зростання молярного коефіцієнта холестерин/фосфоліпіди. Ці зміни досягали максимальних величин на другому місяці дослідження. Водночас відбувалось зміщення спектра різних фракцій фосфоліпідів: підвищувався вміст важкоокиснюваних (лізофосфатидилхоліну та сфінгомієліну) при катастрофічному зменшенні легкоокиснюваних (фосфатидилхоліну, фосфатидилетаноламіну), що свідчило про напруженість компенсаторних механізмів підтримки стабільності «плинності» мембран. Профілактично-лікувальне введення окремо препарату інсуліну та біологічно активної речовини МІГУ-4 дещо зменшувало негативний вплив проявів цукрового діабету на вміст загальних фосфоліпідів та їхніх фракцій. Сумісне застосування цих речовин достеменно запобігало дискоординації у клітинних мембранах як вмісту загальних фосфоліпідів, їхніх фракцій, так і загального холестерину та коефіцієнта холестерин/фосфоліпіди. Висновки. Застосування МІГУ-4 запобігає виникненню порушень ліпідного обміну – вмісту загальних фосфоліпідів та їхніх фракцій у мембранах клітин і мітохондрій при стрептозотоцин-індукованому діабеті.

Разработка методов контроля нарушений обмена липидов, а также содержания глюкозы в крови при сахарном диабете может осуществляться путём применения германий-содержащих биологически активных веществ. Одним из перспективных соединений является ниацин-оксиэтилидендифосфонатогерманат (МИГУ-4), который эффективно корригирует состояние липидного слоя мембран митохондрий печени на модели стрептозотоцин-индуцированного диабета. Цель работы – определить динамику содержания общего холестерина, общих фосфолипидов, их молярного соотношения, спектра фосфолипидов мембран эритроцитов и митохондрий печени при экспериментальном сахарном диабете, а также в условиях коррекции применением комплексного соединения германия с никотиновой кислотой – МИГУ-4 и препаратом инсулина. Материалы и методы. Диабет вызывали у крыс-самцов линии Вистар внутрибрюшинно применением стрептозотоцина (50,0 мг/кг). МИГУ-4 применяли внутрибрюшинно в дозе ЕД50, которая составляла 25,0 мг/кг. Мембраны клеток получали из эритроцитов, а мембраны митохондрий – с помощью дифференциального центрифугирования ткани печени. Липидные экстракты выделяли из 1 мл эритроцитов и 200 мг ткани печени, фракционирование фосфолипидов проводили методом одномерной восходящей тонкослойной хроматографии. Содержание отдельных фосфолипидов оценивали путём «сгорания» пятен с применением 72 % хлорной кислоты при 200 °С до их полного обесцвечивания с последующим определением липидного фосфора. Содержание общих фосфолипидов рассчитывали путём суммирования показателей отдельных фракций.

Introduction. The development of approaches for effective control of diabetes-induced deterioration of lipid metabolism and plasma glucose level could be implemented by the applying of germanium-contained biologically active substances. Among others such compound as niacin – oxyethylidendiphosphonatogermanate (MIGU-4) should be mentioned, which is able to correct effectively the lipid layers of liver mitochondrial membranes on models of streptozotocin – induced diabetes. Aim. To investigate the dynamic changes of the total cholesterol, total phospholipids level along with their molar ratio; fractions of phospholipids of both erythrocyte membranes and liver mitochondria membranes in experimental diabetes mellitus and to investigate the mentioned indices under conditions of complex correction by MIGU-4 and insulin. Materials and methods. Diabetes was induced in male Wistar rats with streptozotocin injection (50.0 mg/kg, i. p.). ED50 of MIGU-4 (25.0 mg/kg, i. p.) was used. Cellular membranes were obtained from erythrocytes, and mitochondrial membranes were obtained through differential centrifugation of liver tissue. Lipid extracts were isolated from 1 g of erythrocyte mass and from 200 mg of liver tissue; phospholipids fractionation was carried out by method of ascending one-dimensional thin-layer chromatography. Content of certain phospholipids was estimated by method of spots “burning out” using the 72 % chloride acid at 200 °С up to their complete bleaching with the consequent determination of lipids phosphate. The level of total phospholipids was calculated by summing up all fractions content. Results. The total cholesterol level substantially elevated along with the decreasing of phospholipids content in both erythrocyte and mitochondrial membranes obtained from liver tissue in two weeks after experimental streptozotocin diabetes induction in rats. It resulted in an increase of the cholesterol/ phospholipids ratio. These changes reached the maximal expression of mentioned deteriorations during the second month from the moment of diabetes induction. This was paralleled by a shift of phospholipids fractions which manifested in the increase of fractions which were relatively resistant to oxidation (lysophosphatidylcholine, sphingomyelin) along with the drastic dropping down of fractions which were easily oxidized (phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine), and that indicated violation of membrane fluidity maintaining compensatory mechanisms. Separate administration of insulin and MIGU-4 slightly decreased the negative influence of diabetes-induced deteriorations on both total phospholipids and their fractions content. Combined administration of insulin and MIGU-4 was resulted in significant prevention of the diabetes-induced disturbances of total and fractional phospholipids as well as disturbances of cholesterol/ phospholipids coefficient. Conclusions. The application of MIGU-4 prevents the streptozotocin diabetes-induced lipid metabolism disturbances in a form of total phospholipids and their fractions content violation in cellular and mitochondrial membranes.