Внутриклеточные сигнальные каскады, активируемые инсулином в мозге, в целом сходны с инсулин-зависимыми каскадами в периферических органах и тканях. Однако между ними имеются существенные различия, которые связаны с различиями в паттерне компонентов инсулиновой системы в мозге и на периферии, а также с различиями в их микроокружении и внутриклеточной локализации.
Важно и то, что инсулиновая сигнальная система в мозге не является изолированной и тесно взаимосвязана с другими сигнальными каскадами, которые активируются широким спектром гормонов и нейромедиаторов. Вследствие этого ее функциональная активность в центральной нервной системе (ЦНС) имеет свои особенности в сравнении с клетками периферических органов и тканей — гепатоцитами, адипоцитами, мышечными клетками, которые являются основными мишенями действия инсулина.
На начальном этапе сигнальной трансдукции молекула инсулина специфично взаимодействует с лигандсвязывающим сайтом а-субъединицы инсулинового рецептора (ИР), что приводит к изменению конформации как а-субъединицы, так и функционально связанной с ней В-субъединицы рецептора. Результатом конформационных изменений является активация тирозинкиназного домена, расположенного в цитоплазматической части В-субъединицы, что ведет к его аутофосфорилированию по трем остаткам тирозина — Tyr1146, Tyr1150 и Tyr1151. Этот процесс является эволюционно древним и одинаково протекает как в клетках периферических тканей, так и в нейронах.
Фосфорилированная по остаткам тирозина В-субъединица ИР специфично взаимодействует с белками, субстратами инсулинового рецептора (IRS), а также с рядом других регуляторных и адапторных белков, содержащих фосфотирозинсвязывающие участки, что приводит к запуску внутриклеточных сигнальных каскадов и лежит в основе регуляции транскрипции зависимых от инсулина генов.
Наибольшее значение для передачи инсулинового сигнала имеют IRS-белки, которых в настоящее время известно шесть изоформ — четыре полноразмерных (IRS-1-IRS-4) и две укороченных с С-конца (IRS-5 и IRS-6).
Ключевую роль играют IRS-1 и IRS-2, которые экспрессируются практически во всех типах клеток и тканей. IRS-1 опосредует регуляторные эффекты инсулина на метаболические и ростовые процессы на периферии, в то время как IRS-2 в большей степени ответственен за центральные эффекты инсулина, включая контроль роста и дифференцировки нейрональных клеток, центральную регуляцию пищевого поведения, глюкозного гомеостаза и эндокринных функций.
Белки IRS-1 и IRS-2 представляют собой значительные по размеру белковые молекулы, в N-концевой части которых расположен плекстрингомологичный (pleckstrin homology, PH) домен и непосредственно следующий за ним фосфотирозинсвязывающий (phosphotyrosine-binding, PTB) домен. Основными функциями PH-домена являются обеспечение локализации IRS-белка вблизи плазматической мембраны, в основе чего лежит его специфическое взаимодействие с 3-фосфорилированными фосфоинозитидами, а также обеспечение эффективного взаимодействия IRS-белка с активированным ИР.
PTB-домен отвечает за эффективность взаимодействия между фосфорилированным инсулиновым рецептором и IRS-белком и за стабильность димерного комплекса ИР/IRS -белок. В основе этого лежит специфическое связывание PTB-домена с фосфорилированными NPXY-мотивами В-субъединицы ИР, в том числе с остатком Tyr972, который локализован в расположенном вблизи мембраны (юкстамембранном) домене инсулинового рецептора. Вслед за PTB-доменом следует протяженный трансдукторный домен, содержащий более 20 сайтов для тирозинового фосфорилирования, большинство из которых расположено в центральной части молекулы IRS-белка.
В С-концевой части IRS-1 и IRS-2 располагается С-концевой домен, который вовлечен в функциональное взаимодействие с SH2-доменсодержащими белками, которые являются основными эффекторами инсулиновой сигнальной системы. В этой связи следует отметить, что IRS-5 и IRS-6, лишенные С-концевого домена, плохо фосфорилируются и не способны передавать сигнал на SH2-доменсодержащие белки. В центральной области молекулы IRS-2 расположен уникальный участок (kinase regulatory-loop binding, KRLB), включающий остаток Tyr628. KRLB-участок после фосфорилирования при взаимодействии с активированным ИР подавляет дальнейшее фосфорилирование IRS-2, обеспечивая, таким образом, его функциональное взаимодействие только с определенными типами SH2-доменсодержащих белков.
В структуре IRS-белков имеются сайты для фосфорилирования по остаткам серина и треонина. Их фосфорилирование c-Jun N-концевой киназой-1 (JNK1) и другими протеинкиназами приводит к ингибированию активности IRS-белков и выключает их из сигнальной трансдукции, что может вызывать инсулиновую резистентность. В IRS-1 крысы мишенью для протеинкиназы JNK1 является локализованный в PTB-домене остаток Ser307 (Ser312 в IRS-1 человека), фосфорилирование которого нарушает ассоциацию между IRS-1 и тирозинкиназным доменом активированного гормоном ИР и блокируют передачу инсулинового сигнала к внутриклеточным мишеням.
Pelle-подобная протеинкиназа мышей (mouse Pelle-like kinase, mPLK), гомолог ассоциированной с рецептором интерлейкина-1 киназы человека (human IL-1 receptor-associated kinase, IRAK), осуществляет фосфорилирование IRS-1 по остатку Ser24, расположенному в PH-домене. Следствием этого является нарушение транслокации IRS-1 к плазматической мембране в ответ на инсулин-индуцируемую активацию инсулинового рецептора, что препятствует образованию функционально активного комплекса между ИР и IRS-1. В этой связи необходимо отметить, что замена остатка Ser24 на аспарагиновую или глутаминовую кислоту, которые мимикрируют фосфорилированный остаток серина, приводит к ингибированию IRS-1 и вызывает инсулиновую резистентность.
Имеются данные о том, что в синапсах, обеспечивающих контакты между нейронами, имеется еще один класс IRS-белков — IRS-p53, которые ассоциированы с инсулиновым рецептором и фосфорилируются вследствие их активации инсулином. Белок IRS-p53 играет важную роль в реорганизации цитоскелета в процессе роста нейритов, а его отсутствие приводит к развитию нейродегенеративных заболеваний, что является одним из молекулярных механизмов, связывающих центральную инсулиновую резистентность и нейродегенерацию.
Фосфорилирование IRS-1 и IRS-2 по остаткам тирозина приводит к активации большого числа эффекторных белков, которые содержат SH2-домены, обеспечивающие их специфичное взаимодействие с фосфотирозинсодержащими сайтами IRS-белков (рис. 1). Среди них ферменты — фосфатидилинозитол-3-киназа (PI3K), SH2-доменсодержащая протеинфосфотирозинфосфатаза 2-го типа (SHP2), нерецепторная тирозинкиназа Fyn, адапторные белки — супрессоры-1 и -3 цитокинового сигналинга (suppressor of cytokine signaling, SOCS), белок-2, связанный с рецепторами факторов роста (growth factor receptor-bound protein 2, GRB2), онкогенный Nck-белок.
Результатом активации SH2-доменсодержащих белков является запуск нижележащих сигнальных каскадов, которые ответственны за регуляцию зависимых от инсулина транскрипционных факторов, вовлеченных в контроль роста, дифференцировки, апоптоза и других фундаментальных клеточных процессов.
Основной мишенью IRS-белков являются гетеродимерные изоформы PI3K — фермента, катализирующего образование вторичных посредников — 3-фосфоинозитидов. Функционально активный комлекс IRS-PI3K образуется вследствие специфичного взаимодействия фосфорилированных по тирозиновым остаткам мотивов YXXM, которые локализованы в трансдукторном домене IRS-1 и IRS-2, и двумя SH2-доменами, локализованными в регуляторной субъединице PI3K. Гетеродимерные PI3K состоят из одной регуляторной (p85a, p85В или p55y) и одной каталитической (p110a, p110В или p1105) субъединиц, и катализируют образование фосфатидилинозитол-3,4,5-трифосфата (PI-3,4,5-P3) из PI-4,5-P2.
Образовавшийся липофильный посредник, PI-3,4,5-P3, связывается с PH-доменами серин/треониновых протеинкиназ — 3-фосфатидилинозитол-зависимых протеинкиназ 1-го и 2-го типов (3-phosphatidylinositol-dependent protein kinase 1/2, PDK1/2) и протеинкиназы B, обычно обозначаемой как AKT-киназа (v-akt murine thymoma viral oncogene homolog), что вызывает их транслокацию к плазматической мембране. Будучи ассоциирована с мембраной, протеинкиназа PDK1 фосфорилирует AKT-киназу по остатку Thr308, расположенному в каталитическом сайте фермента (рис. 2).
Другие протеинкиназы — комплекс mTORC2 (mammalian target of rapamycin (mTOR) Complex 2) и ДНК-зависимая протеинкиназа (DNA-dependent protein kinase, DNA-PK) фосфорилируют AKT-киназу по остатку Ser473, расположенному в С-концевом домене фермента.
Рисунок 1. Регулируемые инсулином сигнальные каскады
Фосфорилирование AKT-киназы сразу по двум сайтам приводит к полной ее активации, в результате чего в дальнейшем она фосфорилирует значительное число эфекторных белков, которые имеют окруженный гидрофобными аминокислотными остатками серин/треонин-содержащий мотив RXRXX(S/T). Эти белки вовлечены в регуляцию генной экспрессии, роста, метаболических процессов, клеточной выживаемости, ангиогенеза, дифференцировки, что указывает на исключительно важную роль AKT-киназы в контроле жизнедеятельности клеток. Нарушение функциональной активности AKT-киназы ведет к опухолевым заболеваниям, нейродегенерации, эндокринным и метаболическим расстройствам.
Одним из важнейших результатов активации AKT-киназы инсулином является транслокация в плазматическую мембрану инсулинзависимого транспортера GLUT4, что ведет к стимуляции захвата глюкозы клетками. В этом процессе участвует протеинкиназа С (PKC), одна из мишеней AKT-киназы (рис. 1). Транслокация GLUT4 может осуществляться и по независимому от AKT-киназы пути, вследствие активации регуляторных белков APS и c-Cbl, которые, как и IRS-белки, взаимодействуют с активированным ИР, но этот путь не является основным и функционирует, как правило, в условиях ослабления функциональной активности AKT-киназы.
Другими мишенями AKT-киназы являются протеинкиназный комплекс mTORC1 (mammalian target of rapamycin (mTOR) Complex 1), киназа-3 гликогенсинтетазы (GSK3), транскрипционные факторы BAD (BCL2 Antagonist of Cell Death), FKHRL1 (ForKHead-ReLated Family of Mammalian Transcription Factor-1), FBP-1 (forkhead-box protein-1) (рис. 1). Установлено, что AKT-киназа фосфорилирует по остаткам Ser939 и Thr1462 фактор TSC2 (tumor suppressor tuberous sclerosis factor 2), который является негативным регулятором протеинкиназного комплекса mTORC1, и таким образом, стимулирует активность mTORC1.
mTORC1, в свою очередь, активирует рибосомальную p70-S6-киназу (ribosomal protein S6 kinase, p70-S6K) и транскрипционный фактор eIF4E (eukaryotic translation initiation factor 4E), через которые осуществляется регуляция биогенеза рибосом, а также контролируются транскрипция, инициация трансляции и деградация белков. Активированная форма AKT-киназы фосфорилирует GSK3 по остатку Ser21 в случае изоформы GSK-3а или по остатку Ser9 в случае изоформы GSK3P. Оба этих остатка локализованы в N-концевом сегменте GSK3, и их фосфорилирование ведет к инактивации фермента. Таким образом, AKT-киназа ингибирует активность GSK3, что приводит к блокированию как негативного, так и позитивного влияния GSK3 на активность гликогенсинтетазы — ключевого фермента синтеза гликогена.
Наряду с этим ингибирование активности GSK3 блокирует ее регуляторное влияние на активность множества транскрипционных факторов и их регуляторов, включая ядерный фактор kB (nuclear factor kB, NF-kB), фактор Snail (transcriptional repressor of E-cadherin expression), forkhead-транскрипционный фактор FKHRL1 (FOX3a) и родственный ему фактор FKHR (FOXOla), фактор BAD (Bcl-2 associated death promoter). Это обусловливает ключевую роль каскада IRS-1/PI3K/AKT-киназа/GSK3 в реализации эффектов инсулина на генную экспрессию, апоптоз и выживаемость клеток.
Имеется несколько механизмов негативной регуляции 3-фосфоинозитидного сигнального пути, что, с одной стороны, обеспечивает эффективный контроль реализуемых через него регуляторных эффектов инсулина, и с другой, может стать причиной нарушений инсулинового сигналинга и инсулиновой резистентности (рис. 2). Функции таких негативных регуляторов, как правило, выполняют фосфатазы — протеинфосфатаза-2 (protein phosphatase 2, PP2A), фосфатаза PTEN (phosphatase and tensin homolog, PTEN) и протеинфосфатазы-1 и -2, содержащие PH-домен и участки, обогащенные остатками лейцина (PH-domain leucine-rich-repeat-containing protein phosphatases, PHLPP1/2).
При этом фосфатаза PTEN предотвращает накопление в клетке 3-фосфоинозитидов, осуществляя гидролиз PI-3,4,5-P3, в то время как фосфатазы PP2A и PHLPP1/2 дефосфорилируют AKT-киназу, переводя ее в неактивное состояние. Недавно было показано, что негативным регулятором 3-фосфоинозитидного пути также является SH2-доменсодержащая инозитол-5′-фосфатаза 2-го типа (SH2-containing inositol 5′-phosphatase 2, SHIP2), которая экспрессируется в различных отделах мозга. Повышение экспрессии фосфатазы SHIP2 обнаружено в условиях СД 2-го типа и МС, а также при старении, что указывает на ее роль в развитиицентральной инсулиновой резистентности в условиях метаболических расстройств и при повышении возраста.
Рисунок 2. Позитивная и негативная регуляция активируемого инсулином 3-фосфоинозитидного каскада
Наряду с IRS-зависимыми путями, инсулин активирует сигнальные каскады, которые ведут к стимуляции митогенактивируемых протеинкиназ (МАПК) (рис. 1). В основе этого процесса лежит взаимодействие ИР с различными классами адапторных белков, в первую очередь с SHC-белком (Src homology-2/a-collagen-related protein, SHC). В результате происходит активация адапторных белков и образование между ними функционально активных комплексов, в частности комплекса между SHC-белком, GRB2-белком (growth factor receptor-binding protein 2, GRB2) и обменным фактором SOS (son-of-sevenless, SOS), что приводит к ускорению ГДФ/ГТФ-обмена в гуаниннуклеотидсвязывающем сайте малых G-белков Ras-семейства, их активации и Ras-опосредуемой стимуляции Raf-киназы.
Активация Raf-киназы приводит к запуску каскада фосфорилирования нижележащих протеинкиназ, компонентов МАПК каскада — MEK-киназы (MAPK/ERK kinase, MEK) и ERK-киназ (extracellular signal-regulated kinases). ERK-киназы фосфорилируют и активируют множество цитозольных белков, включая 90 кДа рибосомальную S6-киназу (p90-S6K), фосфолипазу А2, белки цитоскелета, а также различные типы тирозинкиназ.
ERK-киназы способны проникать в ядро, где непосредственно контролируют экспрессию генов, осуществляя фосфорилирование и активацию эстрогенового рецептора ESR, транскрипционного фактора Elk-1, родственных ему белков Ets-семейства, транскрипционных факторов STAT-семейства (signal transducer and activator of transcription proteins), транскрипционных факторов CREB, c-Fos и c-Jun. Способность инсулина активировать МАПК каскад существенно расширяет спектр его биологических эффектов и обеспечивает взаимодействие инсулиновой системы с другими сигнальными системами, включающими компоненты митогенактивируемых протеинкиназ каскада.
научная статья по теме ПРОТЕИНКИНАЗА С: ОТ ОСОБЕННОСТЕЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ СТРУКТУРЫ ДО ВОЗМОЖНОЙ РОЛИ ПРИ РАЗВИТИИ ДИАБЕТИЧЕСКОЙ НЕЙРОПАТИИ Медицина и здравоохранение
Авторы работы:
Научный журнал:
Текст научной статьи на тему «ПРОТЕИНКИНАЗА С: ОТ ОСОБЕННОСТЕЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ СТРУКТУРЫ ДО ВОЗМОЖНОЙ РОЛИ ПРИ РАЗВИТИИ ДИАБЕТИЧЕСКОЙ НЕЙРОПАТИИ»
НЕЙРОХИМИЯ, 2009, том 26, № 1, с. 19-28
ПРОТЕИНКИНАЗА С: ОТ ОСОБЕННОСТЕЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ СТРУКТУРЫ ДО ВОЗМОЖНОЙ РОЛИ ПРИ РАЗВИТИИ ДИАБЕТИЧЕСКОЙ НЕЙРОПАТИИ
© 2009 г. Г. С. Варданян*, А. Р. Алавердян
Кафедра биохимии Ереванского государственного медицинского университета, Республика Армения
Протеинкиназа С (ПКС) — семейство ферментов, играющих важнейшую роль при передаче сигнала внутрь клетки путем фосфорилирования белков. За последние 20 лет сведения о роли этого семейства в физиологии и патологии клетки значительно расширились. В данном обзоре сделана попытка обобщить результаты многочисленных исследований о структурных особенностях ПКС и регуляции ее активности. Особое внимание уделено возможной роли ПКС в развитии диабетической нейропатии. Сформулированы возможные перспективы применения ингибиторов ПКС с целью коррекции нейропатических нарушений при диабете.
Ключевые слова: диабет, нейропатия, протеинкиназа С.
Роль протеинкиназы С (ПКС) довольно многообразна. ПКС участвует в сигнальной транс-дукции, регуляции ионных каналов и высвобождении нейротрансмиттеров, контроле роста клетки и дифференцировке, изменениях морфологии клетки и генной экспрессии и т. д.
Существуют по меньшей мере 11 изоформ ферментов этого семейства, фосфорилирующих сери-новые и треониновые остатки белков-субстратов. Ключевым моментом в функционировании системы ПКС является ее активация. В неактивной форме ПКС находится в цитозоле, а после активации транслоцируется в клеточную мембрану.
1. ПРОТЕИНКИНАЗА С, СТРУКТУРА И РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ
Изоформы ПКС принято объединять в три группы.
1. Классические изоформы, активируемые ди-ацилглицеролом (ДАГ) и Са2+ при наличии фосфатидилсерина (ФС), обозначаемые греческими буквами: а, Р1 и Р2, у.
2. Новые Са2+-независимые изоформы, активируемые ДАГ при наличии ФС, обозначаемые как п, 5, £ и 6.
3. Атипичные Са2+- и ДАГ-независимые изоформы, активируемые при наличии ФС, обозначаемые как £ и т. О путях активации этих изоформ на сегодняшний день мало известно [1]. Некоторые авторы отмечают наличие других
* Адресат для корреспонденции: Республика Армения, 0025, Ереван, ул. Корюна, 2, e-mail: gaya_ysmu@yahoo.com
Свойство активироваться через связывание с Са2+, ДАГ и ФС или другими путями обусловливается молекулярной структурой и наличием соответствующих доменов.
Молекула ПКС имеет четыре константных участка (С1-С4) и пять вариабельных участков (У1-У5).
С1-домен — небольшая глобулярная структура (приблизительно 8 кДа), содержащая мотив «цинковый палец» и связывающаяся с ДАГ. У классических и новых изоформ присутствуют два С1-до-мена (С1а и С1Ь). Связывание ДАГ с С1-доменом не меняет конформацию, но повышает гидро-фобность поверхности, что имеет важное значение для транслокации ПКС [3]. Эфиры форбола, широко применяемые в экспериментах в качестве активаторов ПКС, связываются с тем же участком, что и ДАГ, однако имеют более длительное действие ввиду медленной, по сравнению с ДАГ, инактивацией [4]. С1-домен у атипичных ПКС не связывается с ДАГ или эфирами форбола. Существуют также другие белки, содержащие С1-домен: ДАГ-киназа, га!», п-сЫшаепп. Некоторые из них также активируются ДАГ [5]. Пример подобных белков — протеинкиназа Б, однако различия в структуре активного центра не позволяют включить этот фермент в состав семейства ПКС [4]. Таким образом, анализируя данные, полученные в экспериментах с использованием эфиров форбола, следует учитывать, что воздействие эфиров форбола обусловлено не только активацией ПКС.
Следующий домен — С2 (12 кДа), ответственный за связывание с Са2+, — присутствует у классических и новых ПКС. Предполагается, что этот домен связывается с кислыми фосфолипидами (например, с фосфатидилсерином (ФС)) мембраны Са2+-зависимым способом, хотя С2-домен не наделен Са2+-связывающей активностью у новых ПКС и отсутствует у атипичных изоформ. Показано, однако, что ФС-связывающую функцию выполняет Уо-регион [6]. Помимо этого, С2-до-мен, например у piI-изоформы ПКС, связывается со специальными белками — рецепторами ПКС (RACK), которые расположены в мембранах [7]. Взаимодействие С2-доменов или С2-подобных фрагментов ПКС с RACK-белками не только объясняет, каким образом, связываясь с лиганда-ми, активированная молекула фермента трансло-цируется из цитозоля в мембрану, но и дает ответ на вопрос о том, каким образом происходит специфичная активация именно данной изоформы, учитывая отсутствие у активаторов специфичности в отношении этой изоформы. Этим, возможно, объясняется, почему повышение концентрации ДАГ и Са2+ в клетке не во всех случаях приводит к активации классических и новых изоформ ПКС.
Таким образом, по всей видимости, именно наличие соответствующее RACK-белка и белок-белковых взаимодействий играет роль в изофор-ма-специфичной активации ПКС. Существуют также другие механизмы, обеспечивающие специфичность и эффективность фосфорилирова-ния белков ПКС [1].
Все изоформы ПКС имеют также псевдосубстратный домен — фрагмент, структурно сходный с субстратом. Благодаря этой схожести, данный домен в неактивной молекуле фермента связан с активным центром и, таким образом, доступ для субстратов к активному центру закрыт. Конфор-мационные изменения в С1- и С2-доменах могут привести к отделению псевдосубстратного домена от активного центра.
Каталитически активная часть ПКС состоит из АТР-связывающего домена С3 и киназного домена С4. Весьма интересен факт большого сходства между активными центрами ПКС, ПК В и ПК А (40%-ная гомологичность)[8].
1.3. Регуляция активности протеинкиназы С 1.3.1. Роль липидов
Показано, что ДАГ и ноны кальция активируют ПКС независимо друг от друга, т.е. их совместный эффект синергичен. ДАГ, эфиры фор-бола и ионы кальция повышают аффинность молекулы к кислым фосфолипидам мембран, таким образом снижая соотношение свободной/мембра-носвязанной фракции ПКС [9].
Концентрации ДАГ и Са2+ повышаются в результате активации фосфолипазы С, которая гидролизует фосфатидилинозитолфосфаты в ДАГ и инозитолфосфаты. Последние, открывая кальциевые каналы на мембранах эндоплазмати-ческой сети, повышают концентрацию кальция в цитозоле. Альтернативными источниками ДАГ в клетке могут быть синтез de novo, а также гидролиз фосфатидной кислоты.
Существуют две гипотезы, объясняющие роль фосфатидилсерина (ФС) при активации ПКС. Согласно первой, ФС обладает уникальным свойством максимально эффективно обеспечивать взаимодействие ДАГ с С1-доменом. Согласно второй, ФС соединяется со специальным участком на молекуле ПКС, таким образом способствуя транслокации [10].
Ряд исследований свидетельствует о том, что на активность ПКС могут влиять также ненасыщенные жирные кислоты, в частности арахидо-новая кислота, и полифосфоинозитиды. Экспериментальные данные показывают, что активированная ПКС не транслоцируется в искусственную мембрану из фосфолипидов, не содержащих ненасыщенные жирные кислоты. Таким образом, как отдельные фракции липидов, так и их соотношение в составе мембран могут играть модулирующую роль при регуляции ПКС [10].
1.3.2. Другие факторы. Роль фосфорилирования и окислительного стресса
Установлено, что все изоформы ПКС имеют по меньшей мере три консервативных участка фосфорилирования. Фосфорилирование этих участков играет важную роль при созревании молекулы ПКС, и только после фосфорилирования ПКС оказывается подверженной липидзависи-мой активации.
Данные, полученные благодаря ряду исследований, доказывают существование другого, ли-пиднезависимого, пути активации ПКС. Фосфорилирование некоторых тирозиновых остатков регуляторных доменов ПКС, сопровождающееся активацией этого фермента, продемонстрировано под влиянием активных форм кислорода [11, 12]. Показано также активирующее влияние супероксида на активность ПКС путем окисления тиоловых групп и высвобождения иона цинка из мотива «цинковый палец» регуляторного домена [13]. Интересно, что высвобождение иона цинка вовлечено также в липидзависимый путь активации ПКС [14].
2. ДИАБЕТ И ПРОТЕИНКИНАЗА С
2.1. Патогенетические пути диабетических осложнений
На сегодняшний день выявлены и сравнительно хорошо изучены несколько патохимических механизмов, вместе составляющих мозаику метаболических нарушений при диабете [15, 16], звеньями которой являются:
1. Повышение интенсивности окислительного стресса. Одним из ранних последствий гипергликемии является окислительный стресс.
2. Гликозилирование белков. Гликозилирова-ние белков — это неферментативное присоединение разных альдегидов к аминогруппам белков и последующие модификации.
3. Активация пути синтеза полиолов. При этом альдозоредуктаза превращает глюкозу в сор-битол, повышенная концентрация которого сопровождается осмотическим стрессом. Повышение активности синтеза полиолов сопровождается смещением соотношения NAD+/NADH в пользу последнего.
4. Активация гексозаминного шунта. В 90-е годы были описаны повышенное образование гексозаминов при диабетических условиях и его патологическое значение.
5. Активация протеинкиназы С. Активация протеинкиназы С считается одним из основных звеньев патофизиологических изменений при диабете.
6. Дефицит ростовых факторов. Большое значение при развитии нейропатии придается также развивающемуся дефициту NGF и других ростовых факторов в периферических тканях и, возможно, в ЦНС.
Данные, полученные при клинических испытаниях (Diabetes Control and Complications Trial [17]), подтверждают, что тщательный контроль уровня глюкозы снижает риск развития диабетических осложнений, в том числе и диабетической нейропатии. Таким образом, хотя и имеются сведения относительно нарушений жизнедеятельности нейронов как непосредственном результате дефицита инсулина или С-пептида, однако в качестве основного повреждающего фактора и инициатора разных патогенетических механизмов, лежащих в основе диабетических осложнений, рассматривается гипергликемия.
2.2. Активация протеинкиназы С при диабетических осложнениях
Уже в конце 80-х годов была выявлена определенная роль а
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.
АЛАВЕРДЯН А.Р., ВАРТАНЯН Г.С. — 2012 г.
БОЛЕЕВА Г.С., МОЧАЛОВ С.В., ТАРАСОВА О.С. — 2014 г.
ДРЕМЗА И.К., ЗАВОДНИК И.Б., ЛАПШИНА Е.А., ЧЕЩЕВИК В.Т. — 2011 г.
ЛУНИН С.М., НОВОСЁЛОВА Е.Г., НОВОСЁЛОВА Т.В., ПАРФЕНЮК С.Б., ФЕСЕНКО Е.Е., ХРЕНОВ М.О. — 2014 г.
Влияние ингибитора протеинкиназы с на состояние внутриклеточного сигнального пути eNOS- протеинкиназа g тромбоцитов крыс при сахарном диабете Текст научной статьи по специальности «Медицина и здравоохранение»
Аннотация научной статьи по медицине и здравоохранению, автор научной работы — Баринова М. Э., Григорян Х. В., Сулаева О. Н., Хламанова Л. И.
Целью данной работы стало изучение модулирующих эффектов ингибитора протеинкиназы С на состояние внутриклеточной сигнальной системы eNOS-протеинкиназа G при сахарном диабете у животных с различной исходной резервной мощностью eNOS. На основании оценки эффекта L-аргинина в in vitro тесте, отражающего резервную мощность eNOS, крысы были разделены на нормореактивных (1 группа) и гипореактивных (2-я без коррекции и 3-я группа с использованием Рубоксистаурина). Проведенное исследование показало, что ингибирование протеинкиназы , С предотвращает раннее развитие эндотелиальной дисфункции при сахарном диабете у крыс с низкой исходной резервной мощностью eNOS и снижает степень ее выраженности в течение 2 месяцев после моделирования сахарного диабета .
Похожие темы научных работ по медицине и здравоохранению , автор научной работы — Баринова М. Э., Григорян Х. В., Сулаева О. Н., Хламанова Л. И.,
EFFECT OF PROTEIN KINASE C INHIBITOR ON CONDITION OF eNOS-PROTEIN KINASE SIGNALING PATHWAY OF G THROMBOCYTES IN RATS WITH DIABETES MELLITUS
The present research was aimed to study the modulating effect of protein kinase C inhibitor on condition of eNOS-protein kinase signaling pathway of G thrombocytes under diabetes mellitus in animals with various eNOS initial standby power. On the basis of estimation of L-arginine effect in vitro test reflecting eNOS standby power the rats were divided into normoreactive (1st group) and hyporeactive (2nd group without correction and 3rd group with applying of ruboxistaurin). The research has shown the inhibition of protein kinase C prevented the early development of endothelial dysfunction under diabetes mellitus in rats with low initial eNOS standby power and reduced the level of its intensity for 2 months intensity after diabetes mellitus modeling.
Текст научной работы на тему «Влияние ингибитора протеинкиназы с на состояние внутриклеточного сигнального пути eNOS- протеинкиназа g тромбоцитов крыс при сахарном диабете»
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬН! ТА МОРФОЛОГ1ЧН1
ВЛИЯНИЕ ИНГИБИТОРА ПРОТЕИНКИНАЗЫ С НА СОСТОЯНИЕ ВНУТРИКЛЕТОЧНОГО СИГНАЛЬНОГО ПУТИ ENOS-ПРОТЕИНКИНАЗА G ТРОМБОЦИТОВ КРЫС ПРИ САХАРНОМ ДИАБЕТЕ
Баринова М.Э., Григорян Х.В., Сулаева О.Н., Хламанова Л.И.
Донецкий национальный медицинский университет им. М. Горького
Целью данной работы стало изучение модулирующих эффектов ингибитора протеинкиназы С на состояние внутриклеточной сигнальной системы eNOS-протеинкиназа G при сахарном диабете у животных с различной исходной резервной мощностью eNOS. На основании оценки эффекта L-аргинина в in vitro тесте, отражающего резервную мощность eNOS, крысы были разделены на нормореактивных (1 группа) и гипореактивных (2-я — без коррекции и 3-я группа — с использованием Рубоксистаурина). Проведенное исследование показало, что ингибирование про-теинкиназы С предотвращает раннее развитие эндотелиальной дисфункции при сахарном диабете у крыс с низкой исходной резервной мощностью eNOS и снижает степень ее выраженности в течение 2 месяцев после моделирования сахарного диабета. Ключевые слова: протеинкиназа, тромбоциты, сахарный диабет
Среди причин альтерации тканей при сахар-
ном диабете (СД) ведущее место занимает нарушение внутриклеточного метаболизма и сигнализации, одним из проявлений которого является активация протеинкиназы С (ПкС) [4, 6]. Последняя играет важную роль в реализации ряда морфогенетических процессов, включая пролиферацию, гипертрофию клеток, их миграцию и реализацию воспалительной реакции [7, 10]. Избыточная активация ПкС на сегодняшних день рассматривается в качестве одного из ведущих патогенетических факторов развития микрососудистых осложнений СД, включая ретинопатию, нефропатию и нейропатию [8, 9]. Патогенетические эффекты высокой активности ПкС связывают с нарушением метаболических процессов в митохондриях, внутриклеточного обмена Са2+, повышением продукции цитокинов, включая ИЛ-6, и развитием инсулиновой резистентности [6, 8]. Одной из системы защиты клеток от действия патогенетических факторов СД является повышение продукции эндотелиально-го фактора — оксида азота за счет активации еЫОЭ [1, 4]. Доказана роль полимфорфизма экспрессии гена данного фермента в детерминации выского риска развития сердечнососудистых заболеваний [5]. В первую очередь это связано с иницацией синдрома эндотели-
альной дисфункции. Однако, современная медицина не располагает исчерпывающей информации относительно взаимосвязи между ПкС и вариабельностью параметров работы сигнальной системой eNOS-протеинкиназа G, что при СД, по сути, определяет риск развития осложнений и их прогноз.
Целью данной работы стало изучение модулирующих эффектов ингибитора ПкС на состояние внутриклеточной сигнальной системы eNOS-Протеинкиназа G при СД у животных с различной исходной резервной мощностью eNOS.
Работа выполнена на 105 белых крысах-самцах массой 220±25 г, содержащихся в режиме свободного доступа к воде и пище. Моделирование СД 1 типа проводили после 18-часового голодания путем введения аллоксана (16 мк/кг) в хвостовую вену животного. Показателем развития инсулярной недостаточности считали повышение уровня глюкозы в крови в пределах 1224 ммоль/л на 14 сутки эксперимента.
Для оценки состояния внутриклеточной сигнальной системы eNOS-протеинкиназа G использовали тест in vitro с индуцированной агрегацией тромбоцитов (AT). Выбор в качестве
* Работа выполнена в рамках НИР кафедры гистологии, цитологии и эмбриологии ДонНМУ «Вивчити роль внутр1Ш-ньокл/тинних сигнальних систем пд час реалзацп запальнево-репаративних процессе в органах, що забезпечують гомео-стаз орган/зму» (№ держреестрацп 010вй01840)
BiCHHK Украгнсъког жедичног стоматологгчног акадежШ
объекта исследования тромбоцитов мотивирован широким спектром рецепторов и высоким уровень экспрессии eNOS, аналогичным таковому в эндотелиальных клетках [2]. В качестве индуктора агрегации использовали АДФ в конечной концентрации бмкМ, вызывающей 50% AT. Для оценки функционирования внутриклеточной системы eNOS-Протеинкиназа G использовали комбинацию АДФ со стимулятором или ингибитором в следующих концентрациях: трифтазин (ТФЗ, ингибитор системы Са2+-кальмодулин) — 2 мкМ, L-аргинин (субстрат, стимулирующий активность eNOS) — 2О0 мкМ; L-NAME (ингибитор eNOS) — 1 мкМ, ODQ (1H-[1,2,4]оксадиазоло[4,3-а]квиноксалин-1 (ингибитор ГЦ) — 10мкМ, теофиллин — (ингибитор фос-фодиэстераз) — 5 мкМ [2]. Определяли степень изменения AT в каждой пробе, выражая ее в процентах относительно показателя при инкубации с АДФ. Эффект L-NAME отражал реальную активность eNOS, тогда как изменение AT при добавлении L-аргинина позволяло судить о резервной мощности фермента. Оценку активности различных звеньев внутриклеточных сигнальных систем проводили у интактных крыс до моделирования диабета, а также через 14 суток, 1 и 2 месяца после введения аллоксана.
На основании анализа in vitro эффекта L-аргинина до начала эксперимента, все подопытные животные были разделены на две группы: с нормальной (1 группа, n=45, индуцированная AT снижалась на 15-20% — нормореактивные животные) и сниженной резервной мощностью eNOS (n=60; индуцированная AT изменялась на 5-8% — гипореактивные животные). Данную популяцию крыс разделили на две группы: 2-ю (n=27, без какой-либо фармакологической коррекции) и 3-ю (n=33, с введением ингибитора ПкС — Рубоксистаурина, который назначали животным в дозе 10мг/кг через 2 недели после введения аллоксана. В исследованиях использованы реактивы фирмы «Sigma» (США). Полученные результаты обрабатывали статистически с использованием пакета компьютерных прикладных программ [3].
Результаты исследования и их обсуждение
У интактных крыс 1-й группы добавление ТФЗ в инкубационную смесь тромбоцитов, выделенных из крови крыс 1-й группы, приводило к повышению АДФ-индуцированной AT на 16,3±0,6% (р
Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-52970
Для цитирования: Галстян Г.Р. Хронические осложнения сахарного диабета: этиопатогенез, клиника, лечение // РМЖ. 2002. №27. С. 1266
Эндокринологический научный центр РАМН, Москва
Х ронические осложнения сахарного диабета можно подразделить на микрососудистые, свойственные исключительно состоянию нарушения углеводного обмена и макрососудистые, которые могут быть и у лиц без диабета. К микрососудистым осложнениям относят диабетическую ретинопатию, нефропатию и нейропатию. Микрососудистые осложнения развиваются с одинаковой частотой как при сахарном диабете типа 1, так и типа 2, являясь результатом взаимодействия ряда метаболических, генетических и других факторов, среди которых наибольшее значение имеет фактор гипергликемии. Эпидемиологические и проспективные исследования свидетельствуют о наличии прямой зависимости между уровнем гликемии и степенью прогрессирования микрососудистых осложнений. Свидетельством того, что в основе различных проявлений микрососудистых осложнений лежит фактор гипергликемии, являются данные о сочетанном поражении глазного дна и почек, периферической нервной системы. Так, риск развития пролиферативной стадии диабетической ретинопатии в 5–10 раз выше у пациентов с протеинурической стадией нефропатии.
Каково влияние таких факторов, как возраст, пол, длительность заболевания? Пациенты с сахарным диабетом 1 типа, у которых дебют заболевания приходится на возраст до пубертата, имеют более высокий риск развития диабетической нефропатии и сопряженной с этим ранней летальности [1]. У пациентов с сахарным диабетом типа 2, с учетом пожилого возраста, (когда, как правило, развивается диабет) имеет место ряд дополнительных факторов, определяющих скорость прогрессирования микрососудистых осложнений диабета. Например, артериальная гипертония и дислипидемия часто могут предшествовать нарушению толерантности к углеводам, что значительно повышает риск ранних микроциркуляторных изменений. Влияние пола на частоту и степень микрососудистых нарушений являлось предметом интереса многих исследований, однако следует отметить, что существует ассоциация лишь в отношении более высокого риска развития диабетической полинейропатии у мужчин. Наряду со степенью компенсации длительность сахарного диабета является наиболее важным фактором, влияющим на частоту развития микроангиопатии. Данную ассоциацию было бы ошибочно упрощать до постулата – чем больше длительность, тем больше вероятность развития осложнений. Так, у больных с сахарным диабетом 2 типа уже в дебюте в 20–24% случаев выявляются клинически значимые проявления микрососудистых осложнений. Вместе с этим прослеживается очевидная зависимость развития сосудистых осложнений от длительности заболевания. Так, у пациентов с сахарным диабетом типа 1 с длительностью заболевания свыше 15–20 лет в 95% случаев регистрируются изменения глазного дна.
Патофизиология микрососудистых осложнений при сахарном диабете
Изменения в системе мелких сосудов, объединяемые термином микроангиопатии, носят функциональный и структурный характер. Характерной особенностью структурных изменений является утолщение базальной мембраны капилляров. Наиболее значительными функциональными нарушениями являются повышение проницаемости сосудистой стенки, гемодинамические нарушения, изменение вязкости крови, нарушение функции тромбоцитов. Толщина базальной мембраны коррелирует с давлением внутри капиллярной системы. У больных с сахарным диабетом происходит накопление коллагена типа IV, снижение сульфат протеингликана, хондроитин и дерматан сульфата, а также таких гликопротеинов, как ламинин, фибронектин и энактин [2]. Гипергликемия приводит к повышению внутриклеточных запасов протеинкиназы С путем синтеза de novo диацилглицерола из глюкозы [3]. Протеинкиназа С играет важную роль в обеспечении функции клеток в целом ряде ключевых направлений, включая передачу сигнала от гормонов, факторов роста, нейротрансмиттеров, лекарственных препаратов на внутриклеточные структуры. В гладкомышечных клетках сосудистой стенки протеинкиназа С модулирует синтез ДНК, гормон–рецепторную активность.
Повышение проницаемости капилляров и гемодинамические нарушения предшествуют структурным изменениям стенки капилляров. Наиболее показательным являются повышение внутриклубочкового давления и экскреция альбумина с мочой в ответ на гипергликемию при плохом метаболическом контроле заболевания. Тщательный контроль гликемии в течение 12 месяцев может нормализовать клубочковую фильтрацию [4]. Повышение кровотока отмечается также и в сетчатке. Подтверждением того, что гемодинамические нарушения, приводящие к повышению внутрикапиллярного давления, могут способствовать развитию и прогрессированию диабетической ретинопатии, является тот факт, что диабетическая ретинопатия у лиц с повышенным систолическим давлением встречается в 2 и более раз чаще, чем у нормотоников [5]. Более того, в ряде наблюдений показано, что снижение ретинального кровотока, имеющего место у лиц с повышением внутриглазного давления, замедляет развитие диабетической ретинопатии на стороне внутриорбитальной гипертензии [6].
Повышение проницаемости капилляров
Роль повышенной клубочковой проницаемости в патогенезе диабетической нефропатии не вызывает сомнения. При сахарном диабете как 1, так и 2 типа субклиническая микроальбуминурия является предиктором последующей протеинурии и развития почечной недостаточности. Источником избыточной экскреции альбумина и IgG являются почечные клубочки, в то время как экскреция b 2–микроглобулина, индикатора функции канальцевого аппарата почек, остается нормальной. Повышение экскреции альбумина с мочой является не только показателем высокого риска развития нефропатии, ретинопатии, нейропатии, но и летальности от сердечно–сосудистых катастроф. Таким образом, повышенная экскреция альбумина с мочой является отражением сосудистой дисфункции в широком смысле, включая как капилляры клубочков, сетчатки, так и интимы крупных сосудов.
Важными составляющими микроангиопатии при сахарном диабете являются нарушение вязкости крови и дисфункция тромбоцитов. В основе нарушения функции тромбоцитов лежит нарушение баланса между системой простагландинов и простациклином, а также нарушение синтеза тканевого активатора плазминогена. У пациентов с проявлениями микроангиопатии выявлено также повышение фактора Вилленбрандта, гликопротеина, синтезируемого эндотелиальными клетками, определяющего степень адгезивности тромбоцитов к эндотелиоцитам [7].
Таким образом формированию микрососудистых аномалий при сахарном диабете способствует ряд метаболических и других факторов. На схеме 1 представлен патогенетический механизм развития ангиопатий, вызванных гипергликемией.
Схема 1. Патогенетический механизм развития микроангиопатии при сахарном диабете
Этиопатогенетические подходы к профилактике и лечению сосудистых осложнений сахарного диабета
На основе представлений о нарушениях метаболизма глюкозы – как важнейшего этиологического фактора диабетической макро– и микроангиопатии, а также с учетом результатов проспективных исследований по влиянию контроля диабета на предотвращение развития хронических осложнений диабета (DCCT, UKPDS), сложилась стратегия лечения, в том числе с определением целевых значений гликемии, уровня гликированного гемоглобина, артериального давления и показателей липидного спектра для больных с сахарным диабетом 1 и 2 типа, а также у детей и подростков с сахарным диабетом 1 типа (таблица 1, 2, 3). Применение данной тактики ведения пациентов действительно позволило заметно снизить частоту, скорость прогрессирования и тяжесть сосудистых осложнений. Однако, к сожалению, в реальной клинической практике мы вынуждены констатировать факт, что близких к нормальным показателей гликемии, артериального давления удается достичь лишь у небольшого процента больных. Следует напомнить также о возможных рисках, связанных с жестким контролем диабета. Прежде всего это риск гипогликемических ком, частота которых, при достижении больными состояния нормогликемии, может возрасти в 2–3 раза. Другим важным аспектом в связи со стремлением быстрой нормализации гликемии является вероятность ухудшения состояния глазного дна. Анализ работ, посвященных данному вопросу, позволяет сделать вывод, что так называемое раннее ухудшение состояния глазного дна имеет место у пациентов с исходно имеющимися изменениями на глазном дне, у которых снижение гликемии происходило достаточно быстро (в течение нескольких дней/недель) с исходно высоких показателей гликемии (свыше 13 ммоль/л). Обратимость изменений зависела от исходного состояния глазного дна. Если у пациентов имели место признаки начальной стадии диабетической ретинопатии, то ухудшения носили обратимый характер, более того, поддержание хорошего уровня гликемии в длительной перспективе позволяло замедлить последующее прогрессирование диабетической ретинопатии. В тех случаях, когда у пациентов имели место признаки препролиферативной или пролиферативной стадии ретинопатии, быстрое и значительное снижение гликемии приводило к необратимому ухудшению состояния глазного дна, вплоть до потери остроты зрения. Существуют гипотетические теории, объясняющие патофизиологические механизмы отрицательной динамики на глазном дне. Е. Kohner cчитает, что быстрое снижение гликемии сопровождается значительными изменениями гемодинамики в сосудистой системе сетчатки, что приводит к существенному снижению кровотока, а следовательно, к развитию ишемии сетчатки, последующей стимуляции ангиогенеза (рис. 1). По наблюдениям E. Chantelau, у пациентов с резким снижением уровня гликированного гемоглобина имело место повышение уровня инсулинподобного фактора роста (IGF–1), который, как известно, стимулирует процессы пролиферации сосудов глазного дна (рис. 2). На основании вышесказанного следует сделать следующие выводы: нормализация или компенсация углеводного обмена у больных сахарным диабетом является абсолютным условием профилактики и замедления прогрессирования сосудистой патологии. Вместе с тем, у пациентов, имеющих достаточно высокие показатели гликированного гемоглобина (HbA1c >10%), снижение гликемии должно осуществляться постепенно, в течение нескольких месяцев. Планируемой интенсификации лечения диабета должен предшествовать осмотр глазного дна офтальмологом. При наличии выраженных изменений глазного дна лазерфотокоагуляция должна предшествовать нормализации гликемии (а не наоборот).
На основе представлений о нарушениях метаболизма глюкозы – как важнейшего этиологического фактора диабетической макро– и микроангиопатии, а также с учетом результатов проспективных исследований по влиянию контроля диабета на предотвращение развития хронических осложнений диабета (DCCT, UKPDS), сложилась стратегия лечения, в том числе с определением целевых значений гликемии, уровня гликированного гемоглобина, артериального давления и показателей липидного спектра для больных с сахарным диабетом 1 и 2 типа, а также у детей и подростков с сахарным диабетом 1 типа (таблица 1, 2, 3). Применение данной тактики ведения пациентов действительно позволило заметно снизить частоту, скорость прогрессирования и тяжесть сосудистых осложнений. Однако, к сожалению, в реальной клинической практике мы вынуждены констатировать факт, что близких к нормальным показателей гликемии, артериального давления удается достичь лишь у небольшого процента больных. Следует напомнить также о возможных рисках, связанных с жестким контролем диабета. Прежде всего это риск гипогликемических ком, частота которых, при достижении больными состояния нормогликемии, может возрасти в 2–3 раза. Другим важным аспектом в связи со стремлением быстрой нормализации гликемии является вероятность ухудшения состояния глазного дна. Анализ работ, посвященных данному вопросу, позволяет сделать вывод, что так называемое раннее ухудшение состояния глазного дна имеет место у пациентов с исходно имеющимися изменениями на глазном дне, у которых снижение гликемии происходило достаточно быстро (в течение нескольких дней/недель) с исходно высоких показателей гликемии (свыше 13 ммоль/л). Обратимость изменений зависела от исходного состояния глазного дна. Если у пациентов имели место признаки начальной стадии диабетической ретинопатии, то ухудшения носили обратимый характер, более того, поддержание хорошего уровня гликемии в длительной перспективе позволяло замедлить последующее прогрессирование диабетической ретинопатии. В тех случаях, когда у пациентов имели место признаки препролиферативной или пролиферативной стадии ретинопатии, быстрое и значительное снижение гликемии приводило к необратимому ухудшению состояния глазного дна, вплоть до потери остроты зрения. Существуют гипотетические теории, объясняющие патофизиологические механизмы отрицательной динамики на глазном дне. Е. Kohner cчитает, что быстрое снижение гликемии сопровождается значительными изменениями гемодинамики в сосудистой системе сетчатки, что приводит к существенному снижению кровотока, а следовательно, к развитию ишемии сетчатки, последующей стимуляции ангиогенеза (рис. 1). По наблюдениям E. Chantelau, у пациентов с резким снижением уровня гликированного гемоглобина имело место (IGF–1), который, как известно, стимулирует процессы пролиферации сосудов глазного дна (рис. 2). На основании вышесказанного следует сделать следующие нормализация или компенсация углеводного обмена у больных сахарным диабетом является абсолютным условием профилактики и замедления прогрессирования сосудистой патологии. Вместе с тем, у пациентов, имеющих достаточно высокие показатели гликированного гемоглобина (HbA >10%), снижение гликемии должно осуществляться постепенно, в течение нескольких месяцев. Планируемой интенсификации лечения диабета должен предшествовать осмотр глазного дна офтальмологом. При наличии выраженных изменений глазного дна лазерфотокоагуляция должна предшествовать нормализации гликемии (а не наоборот).
Рис. 1. Предполагаемый механизм влияния IGF-1 на прогрессирование диабетической ретинопатии
Рис. 2. Динамика уровня IGF плазмы (А); уровня HbA1c (B) до и после улучшения гликемического контроля у больных сахарным диабетом 1 типа
Проблема диабетических ангиопатий требует новых подходов к диагностике, лечению и профилактике, включая выявление генетического риска и прогнозирование развития диабетической ангиопатии. Согласно теоретической модели соотношения между генетической предрасположенностью и метаболическими факторами развития сосудистых осложнений, приблизительно у 20% пациентов генетическая предрасположенность к развитию осложнений достаточно низка. Это означает, что несмотря на уровень гликемии, осложнения диабета развиваются крайне редко или в достаточно отдаленные сроки от момента начала заболевания. Идентификация таких пациентов позволила бы ставить более конкретные цели лечения, то есть главным в лечении данной категории больных было бы устранение симптомов гипергликемии, профилактика кетоацидотической и гипогликемической комы. Эти пациенты не нуждаются в интенсивном лечении, требующем больших затрат и усилий. У 5% пациентов, к сожалению, развитие сосудистых осложнений носит прогрессирующий характер вне зависимости от степени компенсации заболевания. Скорее всего, что именно в этой группе пациентов необходимо применение всего арсенала патогенетически оправданной терапии, направленной на устранение негативного влияния гипергликемии, других факторов, способствующих развитию ангиопатий. В этом ряду следует отметить препараты, уже применяемые в клинической практике: ингибиторы альдозоредуктазы, использование которых в связи с неоднозначными данными по эффективности и безопасности было временно ограничено. К другой группе препаратов относятся препараты a–липоевой кислоты. Липоевая кислота относится к группе нативных антиоксидантов. a -липоевая кислота способствует восстановлению интраневрального кровообращения путем восстановления запасов NO–синтазы, а значит, повышения продукции NO, регулирующего тонус сосудов в системе интраневрального кровообращения. Окислительный стресс, как известно, активирует ядерный фактор транскрипции NF–kB, который, в свою очередь, повышает продукцию эндотелина–1 и тканевого эндотелиального фактора, участвующих в формировании и прогрессировании ангиопатий. a -липоевая кислота, обладая способностью нейтрализовать свободные радикалы, в значительной мере может снизить их негативное влияние на клетки эндотелия, а также воспрепятствовать развитию необратимых структурных изменений сосудистой стенки капилляра, снизить вероятность окклюзионной микроангиопатии.
Наконец, оставшееся большинство пациентов (около 75%) имеют разную степень генетической предрасположенности. В каждом конкретном случае следует учитывать индивидуальные особенности пациента, в том числе обращая особое внимание на психосоциальный статус больного.
1. Kofoed–Enevoldsen A., Borch–Johnsen K. Declining incidence of persistent proteinuria in Type 1 diabetic patients in Denmark. Diabetes 1987; 36: 205–209.
2. Williamson JR, Tilton RG, Chang K. Basement membrane abnormalities in diabetes mellitus: relationship to clinical microangiopathy. Diabetes Metabolism reviews; 1998; 4:339–370.
3. Lee T., Saltsman A., Ohashi H., King G. Activation of protein kinase C by elevation of glucose concentration; proposal for a mechanism in the developement of diabetic vascular complications. Proc Ntl Acad Sci 1989; 86: 5141–5145.
4. Wiseman MJ, Saunders AJ, Keen H, Viberty G. Effect of glomerular filtration rate and kidney size in insulin–dependent diabetics. N Engl J Med 11985; 312: 617–621.
5. Knowler W., Bennett T., Ballintine E.: Increased incidence of retinopathy in diabetics with elevated blood pressure. N Engl J Med 1989; 302: 903–908.
6. Behrendt T., Duane T. Unilateral complications in diabetic retinopathy. Trans Am Acad Ophthalmol Otol 1990; 74:28–32.
7. Jenssen T., Feldt–Rasmusеn B.. Features of endothelial dysfuntion in early diabetic nephropathy. Lancet 1999; I: 461–463.
8. DCCT Research Group. Diabetes Control and Complications Trial (DCCT): results of feasibility study. Diabetes Care 1987; 10: 1–19.
9. Raskin P., Rosenstock J. Blood glucose control and diabetic complications. Ann. Intern. Med. 1986; 105: 254–63.