Международный эндокринологический журнал 5(23) 2009

Вступ

Мелатонiн (МТ) є одним із сильних ендогенних поглиначів вільних радикалів, він стимулює поглинання глюкози тканинами, збільшує концентрацію АТФ і креатинфосфату, стимулює депонування глікогену в тканинах [7, 11]. Світло є потужним фізіологічним фактором, що інгібує синтез і секрецію МТ. У людей також спостерігається відмінність між рівнями синтезу та секреції денного та нічного МТ. Установлено, що в робітників, які працюють у нічну зміну, під час сну реєструється знижений, а під час неспання — підвищений рівень МТ у слині. Серед таких робітників більше осіб із шлунково­кишковими та серцево­судинними захворюваннями, із порушеннями метаболізму й толерантності до вуглеводів,  можливо, частіші випадки розвитку цукрового діабету (ЦД) [1]. Загальноприйнятим є визначення, що характеризує ЦД як хронічне ендокринно­обмінне захворювання, зумовлене абсолютною (порушення утворення) та відносною (порушення дії) недостатністю інсуліну внаслідок дії різноманітних ендогенних (генетичних) та екзогенних факторів, що супроводжується порушенням усіх видів обміну речовин, у першу чергу вуглеводного, з найбільш характерним його проявом — гіперглікемією, ураженням різних органів і тканин, перш за все судин та нервів [5]. Тому доцільним є поглиблене вивчення вищезазначених функцій МТ при ЦД.

Мета і завдання: з’ясувати вплив мелатоніну на рівень базальної глікемії в крові, уміст глікогену й активності глюкозо­6­фосфатдегідрогенази (Г­6­ФДГ), піруваткінази (ПК), лактатдегідрогенази (ЛДГ) та глюкозо­6­фосфатази (Г­6­Фази) в печінці щурів при алоксановому ЦД за умов гіпофункції епіфізу.

Матеріал і методи

Експерименти проведені на статевозрілих самцях непородистих білих щурів масою 0,18–0,20 кг. Фотоперіодичні зміни моделювали протягом 1­го тижня: 1) природна зміна світлової та темної фаз доби з 19 по 25 березня 2009 року в середньому становила 12 : 12 год; 2) штучна зміна світлової та темної фаз (світло з 08.00 до 20.00 год, освітленість на рівні кліток 500 лк) становила 12 : 12 год; 3) постійна темрява протягом доби [3]. Алоксановий діабет викликали шляхом уведення щурам 5% розчину алоксану моногідрату внутрішньоочеревинно в дозі 170 мг/кг одноразово, після 24­годинного голодування [9]. Кров для дослідження відбирали з хвостової вени. Визначення рівня базальної глікемії (БГ) проводили за допомогою приладу One Touch Ultra Easy. На третю (критичну) добу спостерігалася загибель 50 % алоксандіабетичних щурів. Дослідні тварини були розподілені на шість груп залежно від умов освітлення: 1) інтактні щури (контрольна група); 2) щури з явним цукровим діабетом; 3) щури з явним цукровим діабетом, яким починаючи з 5­ї доби після введення алоксану впродовж тижня щоденно о 8 годині ранку внутрішньоочеревинно вводили препарат мелатонін в дозі 5 та 10 мг/кг [14]; 4) щури з явним цукровим діабетом, які починаючи з 5­ї доби після введення алоксану отримували ін’єкції інсуліну з розрахунку, що 1 ОД інсуліну утилізує 2 ммоль/л глюкози [5]; 5) щури з прихованим ЦД; 6) щури з прихованим ЦД, яким упродовж тижня вводили мелатонін у дозі 5 та 10 мг/кг. У роботі був використаний препарат мелатонін, що вводили алоксандіабетичним щурам упродовж семи діб щоденно внутрішньоочеревинно в дозі 5 та 10 мг/кг починаючи з 5­ї доби після введення алоксану. Тварин забивали шляхом декапітації під легким ефірним наркозом на 12­ту добу від початку експерименту відповідно до етичних принципів експериментів на тваринах, ухвалених I Національним конгресом з біоетики (Київ, 2000), що узгоджується з положеннями Європейської конвенції про захист хребетних тварин, які використовуються для експериментальних та інших наукових цілей. У супернатанті, отриманому після центрифугування 5% гомогенату печінки при 900 g, визначали вміст глікогену та активність ферментів за стандартними методиками [2]. Статистичну обробку результатів дослідження проводили за допомогою статистичного модуля комп’ютерної програми Microsoft Office Excel 2007.

Результати дослідження

Алоксан, як відомо [9, 10, 15], вибірково ушкоджує значну частину бета­клітин острівкової тканини підшлункової залози. Згідно з отриманими результатами (табл. 1), незалежно від умов освітлення у частини щурів уведення алоксану моногідрату викликало різке зростання рівня базальної глікемії (БГ) натще (на 125 % порівняно з показниками контрольної групи тварин); такі тварини сформували групу щурів із явним ЦД (БГ ≥ 8,0 ммоль/л) [10]. У решти алоксандіабетичних тварин рівень базальної глікемії вірогідно не відрізнявся від показників інтактних щурів (БГ ≤ 6,9 ммоль/л); таких тварин було об’єднано у групу алоксандіабетичних щурів із прихованим ЦД [10]. У контрольній групі тварин, які перебували в умовах постійної темряви, показники БГ були вірогідно нижчими на 42 % порівняно з показниками контролю в умовах рівнодення. Проте рівень БГ у групі тварин із прихованим ЦД, які перебували в умовах постійної темряви, не перевищував вихідні показники в даній групі тварин на 4­ту добу і не відрізнявся від показників здорових тварин, які перебували в умовах рівнодення. Семиденне введення мелатоніну в дозі 5 мг/кг упродовж тижня сприяло зупинці росту рівня БГ у групі тварин із явним ЦД, у той час як рівень БГ у групі тварин із прихованим ЦД знижувався на 26 % порівняно з показниками на 4­ту добу і не відрізнявся від показників контролю за умов повної темряви.

Семиденне введення мелатоніну в дозі 10 мг/кг упродовж тижня алоксандіабетичним щурам, які перебували в умовах рівнодення, із явним ЦД сприяло нормалізації рівня базальної глікемії, а у групі тварин із прихованим ЦД — зменшенню рівня БГ на 30 % порівняно з показниками інтактних тварин. У групі тварин із явним ЦД, які перебували в умовах повної темряви, спостерігалося зниження рівня БГ під впливом аналогічної дози екзогенного МТ на 54 % порівняно з вихідним рівнем БГ та на 32 % порівняно з даними тварин із явним ЦД (останній показник під впливом ендогенного мелатоніну вірогідно відрізнявся і був меншим на 32 % порівняно з показниками щурів із явним ЦД на 4­ту добу) цей показник не відрізнявся від показників інтактних тварин за умов рівнодення. У той час як рівень БГ у щурів із прихованим ЦД під впливом екзогенного мелатоніну в дозі 10 мг/кг знизився на 35 % і вірогідно не відрізнявся від показників інтактних тварин в умовах повної темряви [13].

У печінці алоксандіабетичних щурів (табл. 2), які перебували в умовах рівнодення, із явним цукровим діабетом порівняно з контролем активність ЛДГ та Г­6­Фази зростає відповідно на 61 та 186 %, тоді як уміст глікогену, активність ПК та Г­6­ФДГ знижувалися на 15, 35 та 42 % відповідно. Уміст глікогену та активність ПК у печінці алоксандіабетичних щурів із прихованим діабетом (табл. 3) вірогідно не відрізнялися від показників інтактних щурів, проте активність Г­6­ФДГ, ЛДГ та Г­6­Фази була відповідно на 77, 20 та 34 % вищою, ніж у тварин контрольної групи [4, 8].

У печінці контрольних тварин, які перебували в умовах постійної темряви, активність Г­6­ФДГ зросла на 38 %, тоді як активність ЛДГ та Г­6­Фази  знизилась у середньому на 17 % порівняно з показниками інтактних тварин в умовах рівнодення. У печінці алоксандіабетичних щурів, які перебували в умовах постійної темряви, із явним ЦД (табл. 2) активність ЛДГ та Г­6­Фази зросла відповідно на 78 та 100 %, тоді як уміст глікогену, активність ПК та Г­6­ФДГ знижувалися відповідно на 18, 48 та 32% порівняно з контролем. Уміст глікогену та активність ПК у печінці алоксандіабетичних щурів із прихованим діабетом (табл. 3) вірогідно не відрізнялися від показників контролю, проте активність ЛДГ та Г­6­Фази була відповідно на 36 та 39 % вищою, ніж у тварин контрольної групи, які перебували в умовах рівнодення, тоді як активність Г­6­ФДГ зростала на 58 % порівняно з показниками інтактних тварин, які перебували в умовах повної темряви (даний показник на 115 % перевищував такий інтактних  щурів в умовах рівнодення) [1].

Уведення алоксандіабетичним щурам мелатоніну в дозі 5 мг/кг упродовж тижня сприяло нормалізації активності ПК та зниженню активності Г­6­ФДГ і Г­6­Фази порівняно з контролем відповідно на 29 та 16 % у групі тварин із прихованим діабетом (табл. 3) в умовах рівнодення. Семиденне введення цієї ж дози мелатоніну алоксандіабетичним щурам із явним цукровим діабетом (табл. 2) сприяло підвищенню вмісту глікогену, активності ПК, Г­6­Фази відповідно на 10, 47 та 38 %, а також зниженню активності ЛДГ та Г­6­Фази в печінці щурів у середньому на 12 % порівняно з контролем.

У тварин, які перебували в умовах повної темряви, уведення мелатоніну в дозі 5 мг/кг упродовж тижня сприяло: 1) нормалізації вмісту глікогену, активності ПК, ЛДГ та Г­6­Фази порівняно з показниками контролю в умовах рівнодення та зниженню активності Г­6­ФДГ на 42 % порівняно з контролем (проте даний показник залишався вищим на 27 %, ніж показники контролю в умовах рівнодення) у групі щурів із прихованим діабетом (табл. 3); 2) нормалізації вмісту глікогену, активності ПК, Г­6­ФД, а також зниженню активності Г­6­Фази на 18 % порівняно з контролем (проте даний показник залишався вищим на 100 % порівняно з показниками інтактних тварин) у печінці щурів із явним ЦД (табл. 2).

Уведення алоксандіабетичним щурам мелатоніну в дозі 10 мг/кг упродовж тижня сприяло нормалізації показників обміну вуглеводів у групі тварин із прихованим діабетом (табл. 3), які перебували в умовах рівнодення. Семиденне введення цієї ж дози мелатоніну алоксандіабетичним щурам із явним ЦД (табл. 2), які перебували в умовах рівнодення, сприяло нормалізації вмісту глікогену, активності ПК і ЛДГ у печінці щурів, а також суттєвому зниженню активності Г­6­Фази на 30 % порівняно з контролем та підвищенню активності Г­6­ФДГ, рівень якої перевищив на 40 % даний показник в інтактній групі тварин. Уведення аналогічної дози мелатоніну алоксандіабетичним щурам в умовах повної темряви призвело: 1) до нормалізації вмісту глікогену, активності ПК та ЛДГ, зниження активності Г­6­Фази на 31 %, а також підвищення активності Г­6­ФДГ на 55 % порівняно з контролем у щурів із явним ЦД (табл. 2); 2) нормалізації вмісту глікогену, активності ПК, Г­6­Фази та ЛДГ, а також зниження активності Г­6­ФДГ на 55 % порівняно з контролем (останній показник вірогідно не відрізнявся від показників інтактного контролю за умов рівнодення) у тварин із прихованим діабетом (табл. 3).

Позитивний вплив екзогенного мелатоніну на обмін вуглеводів у печінці алоксандіабетичних щурів ймовірно може опосередковуватися шляхом впливу на ферменти метаболізму вуглеводів у печінці (активація гліколізу, пригнічення глюконеогенезу, нормалізування інтенсивності перебігу ПФШ окислення глюкозо­6­фосфату) [6, 12]. Окремі дослідники припускають [14], що мелатонін має здатність регенерувати бета­клітини острівців Лангерганса підшлункової залози.

Висновок

Уведення мелатоніну в дозі 5 та 10 мг/кг щоденно впродовж 7 днів алоксандіабетичним щурам із явним і прихованим цукровим діабетом справляє корегуючий вплив на рівень базальної глікемії та показники обміну вуглеводів у печінці щурів як за умов рівнодення, так і за умов гіперфункції епіфізу.

Перспективи подальших досліджень. Надалі планується вивчення впливу мелатоніну на рівень базальної глікемії в крові, уміст глікогену й активності Г­6­ФДГ, ПК, ЛДГ та Г­6­Фази в печінці щурів при алоксановому цукровому діабеті за умов гіпофункції епіфізу.