Влияние комплексного фитосредства на углеводный обмен, морфофункциональное состояние поджелудочной железы при экспериментальном аллоксан-индуцированном сахарном диабете

Сахарный диабет (СД) объединяет комплекс широко распространенных заболеваний обмена веществ, характеризующихся такими состояниями, как гипергликемия и гликозурия, которые в последующем вызывают нарушения всех метаболических процессов в организме, дисфункции тканей и органов. По данным ВОЗ, в

2021 г. во всем мире было диагностировано около 600 млн человек с повышенным уровнем глюкозы и ежегодное количество больных продолжает увеличиваться [1].

Нарушение протеино-липидного метаболизма при СД и последующее развитие дислипопротеидемии и гиперлипидемии тесно связаны с нарушением мик-роциркуляторного русла. Указанные состояния являются основными факторами преждевременной инвалидизации и высокой летальности среди населения. Кроме этого, СД сопровождается интенсификацией окислительного стресса за счет чрезмерной продукции свободных радикалов и снижения активности эндогенной антиоксидантной системы организма. Перечисленные метаболические нарушения вызывают снижение интенсивности энергетического метаболизма и ведут к энергодефициту систем органов [6].

Перспективным фармакологическим направлением в данной области являются разработка и изучение противодиабетических средств, в том числе растительного происхождения, которые способствуют увеличению секреции инсулина или снижают поглощение глюкозы кишечником [10]. В связи с этим важным является изучение влияния исследуемых средств на процессы регенерации в поджелудочной железе и их способность корригировать метаболические процессы в исследуемом органе.

Комплексное растительное средство, исследуемое в данной работе, представляет собой экстракт сухой и включает пять видов растительного сырья: Vaccinium myrtillus L., Pentaphylloides fruticosa (L.) О.Schwarz, Inula helenium L., Rosa spp. и Zingiber officinale Rosc. Препаратом сравнения служил арфазетин (ФИТОФАРМ ПКФ, ООО), способный оказывать гипогликемическое действие, повышать толерантность к углеводам, усиливать гликогенобразующую функцию печени.

Цель: изучить влияние экстракта сухого на метаболизм углеводов и оценить морфофункциональный статус поджелудочной железы крыс Wistar при экспериментальном сахарном диабете.

Материал и методы исследования

Экспериментальные исследования проводились на 78 крысах Wistar обоего пола массой 180–200 г. Работа с использованием лабораторных животных осуществлялась согласно Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях (Страсбург, 1986).

Экспериментальный СД моделировали посредством однократного введения в брюшную полость аллоксана моногидрата (кат. № А7413, Sigma-Aldrich, США) в дозе 150 мг/кг [3].

Экспериментальные группы: интакт, получавший воду дистиллированную (Н 2 О дист. ); контроль — животные с аллоксановым СД, которые получали Н 2 О дист. (аллоксан+Н 2 О дист. ); опыт I — животные с аллоксановым СД, которые получали исследуемый экстракт сухой (аллоксан+экстракт сухой); опыт II — животные с аллоксановым СД, получавшие препарат сравнения арфазетин (ал-локсан+арфазетин). Водный раствор исследуемого экстракта и препарат сравнения в форме настоя вводили per os в дозе 300 мг/кг и в объеме 10 мл/кг соответственно один раз в день в течение 21 дня. Интактная и контрольная группы получали по аналогии с опытными группами Н 2 О дист. в объеме 10 мл/кг в течение 21

дня. Морфологические и биохимические исследования проводили на 7-е, 14-е и 21-е сутки.

Гипогликемическое действие оценивали по концентрации глюкозы в крови натощак и после гликемической нагрузки (4 г/кг) с использованием глюкометра «One Touch Select» (Johnson&Johnson, США). Функциональную активность поджелудочной железы оценивали по содержанию гликированного гемоглобина (HbA 1c ) в сыворотке крови [4]. Эффективность синтеза гликогена в печени животных оценивали по методу [5].

Поджелудочную железу помещали в 10%-ный забуференный формалин для проведения патоморфологических исследований. Орган проводили через стандартную гистологическую проводку с последующим изготовлением гистологических срезов, которые окрашивали гематоксилином и эозином [2]. Используя программное обеспечение для морфометрических исследований ZEN2012 (Германия) в поджелудочной железе, подсчитывали плотность островков Лангерганса (количество на квадратный сантиметр), среднее число эндокриноцитов в островках, а также площадь эндокринной части железы.

Нормальное распределение генеральной совокупности исходных данных подтверждено критерием Шапиро — Уилка. Статистический анализ проводили с помощью «Biostat-2006» с использованием t-критерия Стьюдента. Различия статистической значимости между сравниваемыми группами считали при р˂0,05.

Результаты и обсуждение

В эксперименте показано, что СД вызывает повышение содержание глюкозы в крови у крыс контрольной группы на всех сроках исследования в среднем в 2,5 раза при сравнении с аналогичным параметром у животных в интакте. Введение исследуемого экстракта в течение 21 дня вызывало снижение глюкозы в крови в среднем на 32%, а препарат сравнения — на 17% по сравнению с контрольной группой животных (рис. 1).

Рис. 1. Интенсивность углеводного метаболизма у крыс Wistar при экспериментальном сахарном диабете

Вероятно, что возможными механизмами выявленного гипогликемического действия исследуемого растительного средства являются повышение секреции инсулина β-клетками и доставка глюкозы к периферическим тканям за счет наличия в его составе Z. officinale. Такие растения, как I. helenium и V. myrtillus , обладающие выраженными антиоксидантными свойствам, обеспечивают защиту β-клеток поджелудочной железы от окислительного стресса, развивающегося на фоне аллоксан-индуцированного диабета [6; 10]. Повышенная концентрация глюкозы в крови является фактором, инициирующим реакцию Майера, в результате которой образуется гликированная форма гемоглобина (HbA 1c ). Уровень HbA 1c отражает уровень глюкозы в крови в течение 2–3 месяцев и является важным показателем гликемического контроля у больных СД и его компенсации. Нарушение углеводного и липидного обмена является причиной многочисленных осложнений при СД, прежде всего макро- и микрососудистых повреждений тканей. В работах [7–9] показано, что уменьшение содержания HbA 1с лишь на 1% снижает риск развития и прогрессирования таких заболеваний, как ишемические нарушения миокарда, церебрального кровообращения и атеросклероз.

Результаты наших исследований показали, что на фоне инъекции аллоксана уровень HbA 1c в крови контрольных животных на 14-е сутки увеличился на 4%, а на 21-е сутки возрос на 26% по сравнению с показателем интактных животных. Исследуемый экстракт ограничивал образование HbA 1c, вследствие этого его содержание в крови животных опытной группы было ниже на 8%, чем в контроле (рис. 1).

На фоне развития СД наблюдалось ингибирование процесса гликогеногенеза, о чем свидетельствует снижение во все сроки исследования содержание гликогена в гомогенате печени в среднем в 1,4 раза по сравнению с интактным показателем. Введение животным комплексного экстракта способствовало повышению в экспериментальные сроки содержания гликогена в среднем на 25% по сравнению с данными в контроле. Препарат сравнения оказывал менее значимое влияние на гликогеногенез, увеличивая содержание гликогена в печени в среднем только на 10% (рис. 2). Более значимое повышение уровня гликогена в печени крыс, получавших комплексное фитосредство, происходит, по-видимому, за счет частичного баланса между процессами гликогенеза и гликогенолиза.

Рис. 2. Содержание гликогена в печени крыс Wistar при экспериментальном сахарном диабете

На 7-е сутки эксперимента в поджелудочной железе контрольной группы отмечается отек стромы, микроциркуляторные нарушения в форме диффузновенозного полнокровия. В клетках паренхимы отсутствовал характерный контраст между апикальным и базальным полюсами, встречались вакуольная дистрофия цитоплазмы, а также изменения ядра в виде кариопикноза и кариолизиса. При этом для 33% контрольных животных были характерны очаги некроза, инфильтрированные полиморфно-ядерными лейкоцитами. Внутридольковые протоки были расширены, их эпителий десквамирован. На более поздних сроках сохранялись микроциркуляторные нарушения, при этом интерстициальный отек был менее выражен.

На фоне выраженных изменений экзокринной части паренхимы поджелудочной железы у животных контрольной группы отмечали дегенеративные нарушения инкреторного отдела: эндокринные островки имели неправильную форму, отмечались дилатация и кровенаполнение капилляров. Плотность островков в поджелудочной железе на 7-е сутки исследования была ниже интактного значения в 2,6 раза. Несмотря на стабилизацию данного показателя на 14-е сутки к концу эксперимента он был в 4,0 раза ниже, чем в интакте (рис. 3). О деструк- тивных изменениях инкреторного отдела также свидетельствовало снижение площади островков Лангерганса и количества эндокриноцитов в них. Так, площадь островков на 7-е и 21-е сутки эксперимента была в среднем ниже значения у интактных животных на 40% (рис. 4). Число эндокриноцитов в островках снижалось на 7-е и 14-е сутки в 1,3 раза, на 21-е сутки — в 1,6 раза относительно интактного показателя (рис. 5).

■ 7 сутки □ 14 сутки ■ 21 сутки

Рис. 3. Плотность островков в поджелудочной железе крыс Wistar при экспериментальном сахарном диабете

Рис. 4. Площадь эндокринных островков в поджелудочной железе крыс Wistar при экспериментальном сахарном диабете

Рис. 5. Количество клеток в островках Лангерганса крыс Wistar при экспериментальном сахарном диабете

Применение экстракта исследуемой растительной композиции способствовало поддержанию функциональной активности поджелудочной железы на фоне экспериментального СД. Так, на 7-е сутки в пищеварительной железе животных опытной группы наблюдались менее выраженный интерстициальный отек, неравномерное кровенаполнение сосудов, единично встречались панкреоциты с дистрофическими и некротическими изменениями. На более поздних строках отмечались локальные дистрофические изменения, в основном панкреоцитов, расположенных вблизи сосудов. Плотность островков Лангерганса у животных первой опытной группы на 7-е и 14-е сутки была выше в среднем в 1,5 раза, а на 21-е сутки — в 2,3 раза, чем в контроле. На фоне введения препарата сравнения плотность островков на 21-е сутки была выше контрольного значения только в 1,4 раза. Значительная часть островков поджелудочной железы крыс опытных групп имела характерную для них округлую форму. Средняя площадь островков у животных первой опытной группы на 7-е сутки была выше, чем в контроле, на 65%, количество клеток в них — на 35%, тогда как препарат сравнения повышал данные показатели в среднем на 32%. На 14-е и 21-е сутки площадь островков у животных опытных групп была выше контрольного показателя в среднем на 25%, количество клеток в них: на 14-е сутки — на 38 и 34%, на 21-е сутки — на 39 и 36% соответственно.

Заключение

Таким образом, экстракт сухой растительной композиции ( V. myrtillus, P. fruticosa, I. helenium , Rosa spp. и Z. officinale ) в условиях экспериментального сахарного диабета ограничивает развитие дистрофических и некротических изменений в поджелудочной железе, атрофических изменений ее инкреторного отдела и тем самым способствует нормализации углеводного обмена. Фармакоте-рапевтическая эффективность исследуемого экстракта по некоторым показателям превосходит таковую у арфазетина.