Патогенетичне обґрунтування ефективності похідного янтарної кислоти – фенсукциналу в терапії цукрового діабету

Вплив фенсукциналу на розвиток діабетичної нефропатії та ретинопатії вив-чали також на моделі неонатального стрептозотоцинового діабету, яка за патогенетичним механізмом та метаболічним проявом подібна до ЦД 2 типу у людини. Встановлено, що застосування фенсукциналу протягом трьох місяців знижує виразність мікроальбумінурії (P<0,05), нефромегалії (P<0,01) та дифузного гломеру-лосклерозу (P<0,05) у діабетичних тварин. Виявлений ренопротекторний ефект фенсукциналу у тварин з відносною інсуліновою недостатністю супроводжувався поліпшенням глюкозного гомеостазу, про що свідчило зниження базальної гіперглікемії (P<0,05) та ППКг при проведенні тесту толерантності до глюкози (P<0,001).

Антиоксидантний ефект фенсукциналу проявлявся в пригніченні як аскорбат - (P<0,05), так і НАДФН-залежного ПОЛ (P<0,05).

Слід зазначити, що за протекторною дією на розвиток діабетичної нефропатії за умов відносної інсулінової недостатності фенсукцинал не поступався мінідіабу, але, на відміну від останнього, також виказував суттєвий антиоксидантний ефект.

Дослідження мікроструктури ока у тварин з неонатально-індукованим стрептозотоциновим діабетом показали, що застосування фенсукциналу активує білок-синтезуючу та транспортну функції ендотеліальних клітин і перицитів сітківки, викликаючи компенсаторно-відновлювальні та адаптаційні процеси, які підвищують резервні можливості клітин, їх здатність протистояти альтерації або відновлювати пошкоджені структури.

Отримані результати дозволяють зробити висновок про те, що пероральне застосування фенсукциналу протягом трьох місяців, подібно до мінідіабу, гальмує розвиток діабетичної ретинопатії у тварин з відносною інсуліновою недостатністю.

Таким чином, виявлений превентивний ефект фенсукциналу на розвиток діабетичної нефропатії та ретинопатії в поєднанні з позитивним впливом на глюкозний гомеостаз та оксидативний статус тварин з відносною інсуліновою недостатністю свідчить про перспективність його застосування з метою запобігання та/або гальмування мікросудинної патології у хворих на ЦД 2 типу.

Дослідження протекторного ефекту фенсукциналу відносно розвитку діабетичних макроангіопатій. Відповідно до «антиоксидантної гіпотези атерогенезу» зниження інтенсивності вільно-радикального окислення може ослабити розвиток діабетичних макросудинних ускладнень (West I.C., 2000).

Дослідження можливого антиатерогенного ефекту фенсукциналу за умов тривалого дитизонового діабету показало, що застосування препарату протягом трьох місяців призводить до зменшення концентрації жирних кислот більш ніж на 40 %, тригліцеридів - на 17 %, концентрації загального холестерину - на 14 % і ЛПНГ-ХС - на 29 % відносно діабетичного контролю (табл. 5).

Майже дворазове збільшення концентрації антиатерогенної фракції ЛПВГ-ХС у сироватці крові діабетичних кролів, що одержували фенсукцинал, також дозволило знизити атерогенний індекс до рівня відповідних показників у групі інтактних тварин.

Встановлено, що застосування фенсукциналу призводить до істотного зниження базальної гіперглікемії (P<0,001), хоча й не досягає показників, які спостерігаються у тварин без діабету. Підтвердженням ослаблення інсулінової недостатності в діабетичних тварин, що одержували фенсукцинал, було також підвищення коефіцієнта функції панкреатичних бета-клітин (P<0,001) і зниження гіперглікемічної реакції на навантаження глюкозою (P<0,001).

Слід зазначити, що за впливом на рівень базальної глікемії та інсулінемії фенсукцинал подібний до дії комплексу антиоксидантних вітамінів (Е+С, відповідно 100 мг та 200 мг на кроля), але переважає останні за ступенем поліпшення толерантності до вуглеводів.

Відомо, що хронічна гіперглікемія й оксидативний стрес здатні індукувати кількісні і якісні зміни у складі ліпідів і ліпопротеїнів, що може бути причиною прискореного атеросклерозу у хворих на ЦД.

Показано, що застосування фенсукциналу, на відміну від антиоксидантних вітамінів, сприяє нормалізації рівня первинних продуктів ПОЛ (тетраєнових, та оксидієнових кон'югатів) у сироватці крові кролів із дитизоновим діабетом.

Таблиця 5. Показники ліпідного обміну та активність параоксонази в сироватці крові кролів із дитизоновим діабетом, що отримували лікарську форму фенсукциналу або вітаміни (Е+С) протягом трьох місяців, (Х±S_х)

Останнім часом визнано важливу роль окислювання ЛПНГ у розвитку атеросклерозу, зниженню якого сприяє ЛПВГ- зв'язаний антиоксидантний фермент - параоксоназа, що є естеразою, яка гідролізує ефіри ароматичних карбонових кислот, органофосфати та карбамати.

У результаті проведених досліджень встановлено, що після введення фенсукциналу активність параоксонази підвищується на 57 % порівняно з діабетичним контролем, що підтверджує протекторний ефект препарату щодо атерогенних порушень у ліпідному профілі діабетичних тварин (див. табл. 5).

Таким чином, виявлений гальмуючий вплив фенсукциналу на розвиток діабетичної дисліпідемії в поєднанні з антиоксидантними властивостями та позитивним впливом на глюкозний обмін свідчить про перспективність застосування препарату для профілактики або ослаблення макросудинної патології у хворих на ЦД.

Відомо, що показники ЕКГ, які характеризують функціональний стан серцево-судинної системи, у хворих на ЦД мають істотні відхилення від норми, більшість із яких стосується інтервалу QT та зубця T. Так, між подовженням інтервалу QTс і ризиком раптової «кардіальної» смерті за умов ЦД існує прямий кореляційний зв'язок (Festa A., 1999).

Встановлено, що використання фенсукциналу на тлі дитизонового діабету, подібно до комплексу вітамінів (Е+С), сприяє нормалізації показників ЕКГ, зміна яких мала місце після індукції діабету. Слід зазначити, що величина корегованого інтервалу QTс у діабетичних тварин, що отримували плацебо, істотно підвищувалася порівняно з інтактним контролем (P<0,05), тоді як застосування фенсукциналу призводило до його нормалізації, що корелює з даними інших авторів про зниження величини цього інтервалу при використанні антиоксидантів, зокрема, б-ліпоєвої кислоти (Сергієнко О.О., Урбанович А.М., 1999).

Таким чином, можна констатувати, що фенсукцинал проявляє позитивний вплив на функціональну активність серцево-судинної системи та гальмує розвиток діабетичної кардіопатії у тварин із експериментальною інсуліновою недостатністю, що може бути підставою для його клінічного застосування у хворих на ЦД з макросудинною патологією.

Визначення можливих молекулярних механізмів реалізації антидіабетичних властивостей фенсукциналу. Проведені дослідження дозволили виявити наявність у фенсукциналу широкого спектра антидіабетичних властивостей: стимулюючого ефекту щодо регенерації та збереження функціональної активності панкреатичних бета-клітин, захисної дії щодо розвитку абсолютної інсулінової недостатності прямого бета-цитотоксичного та аутоімунного генезу, здатності до зниження метаболічних проявів синдрому інсулінорезистентності, ангіопротекторного та антиатерогенного ефектів.

Можливі молекулярні механізми реалізації комплексної антидіабетичної активності фенсукциналу досліджувалися з урахуванням сучасних уявлень про патофізіологічні та патобіохімічні зміни, які лежать в основі розвитку ЦД та його судинних ускладнень.

Останнім часом усе більше уваги приділяється ролі функціональних порушень однієї з найбільш важливих для життєдіяльності клітини органел - мітохондрії, у патогенезі інсулінової недостатності та діабетичних ангіопатій.

Дослідження впливу фенсукциналу на біоенергетичні процеси та перекисне окислення ліпідів у мітохондріях печінки щурів із стрептозотоциновим діабетом показало, що введення препарату запобігає розвитку «оксидативного стресу», про що свідчив вміст гідроперекисів (0,320±0,029) проти (0,552±0,042) нмоль МДА/мг білка (Р<0,001) та активність глутатіонредуктази (40,3±2,2) проти (29,7±4,5) нмоль НАДФН/ мг білка/ хв (Р<0,01), які не відрізнялися від відповідних показників у інтактних тварин.

Антиоксидантний ефект фенсукциналу в мітохондріях також супроводжувався істотним збільшенням швидкості АДФ-стимульованого дихання V₃ при використанні в якості субстрату глутамату з малатом та сукцинату відносно показників у групі діабетичного контролю (P<0,05). Крім того, застосування фенсукциналу також спричиняло вірогідне підвищення (P<0,05) швидкості окислення ФАД-залежного субстрату - сукцинату в метаболічному стані чотири (за Чансом - V₄), що свідчить про поліпшення процесів окисного фосфорилювання під впливом препарату (табл. 6).

Таким чином, отримані результати дозволяють зробити висновок про те, що введення фенсукциналу призводить до поліпшення функціонального стану мітохондрій печінки щурів із стрептозотоциновим діабетом, нормалізуючи швидкість дихання та рівень продуктів вільно-радикального окислення ліпідів.

Ураховуючи гіпотезу, яка розглядає нормалізацію мітохондріального рівня вільних радикалів як один із способів ослаблення деструктивної дії гіперглікемії (Nishikawa Т. et al., 2000), перспективними є клінічні дослідження фенсукциналу як фармакологічного засобу для лікування ЦД та його судинних ускладнень.

Вважається, що ендотеліальні дисфункції, які виступають головним чинником в розвитку діабетичних ангіопатій, виникають унаслідок модифікації гіперглікемією цілої низки ферментативних реакцій, зокрема, пов'язаних із активацією альдозоредуктази, протеїнкінази С, полі (АДФ-рибозо) полімерази (Hink U., Li H., Mollnan H., 2001).

У той же час активація процесів неферментативного глікозилювання, які залежать від концентрації глюкози та тривалості гіперглікемії, також істотно впливає на погіршення ендотеліальних функцій за умов ЦД. Слід зазначити, що не тільки кінцеві, але й початкові та проміжні (Амадорі) продукти неферментативного глікозилювання спричиняють ендотеліальні дисфункції. Наприклад, відомо, що глікозильований оксигемоглобін порушує ендотелій-залежну релаксацію через утворення супероксидного радикала (Rodrigiuz-Manas J. et al., 2003).

Таблиця 6. Вплив фенсукциналу на інтенсивність дихання та окисного фосфорилювання в мітохондріях печінки щурів із стрептозотоциновим діабетом, (X±Sx), n=6

Встановлено, що застосування фенсукциналу протягом місяця у кролів із дитизоновим діабетом, подібно до метформіну, призводить до зниження рівня HbА_1c на 40 % (P<0,02), а фруктозаміну на 47 % (P<0,02) відносно показників у групі діабетичних тварин, які отримували плацебо, що збігається з даними про поліпшення глікемічного контролю під впливом цього препарату.

Крім того, при введенні фенсукциналу, на відміну від метформіну, спостерігалася нормалізація рівня первинних продуктів ПОЛ у сироватці крові діабетичних кролів, що може бути результатом активації антиоксидантної системи, про що свідчить зниження перекисного гемолізу еритроцитів (P<0,02), підвищення концентрації відновленого глутатіону (P<0,05) та загальної антиоксидантної активності (P<0,02).

Таким чином, отримані результати дозволяють зробити висновок про гальмуючий вплив фенсукциналу на початкові реакції неферментативного глікозилювання, який, можливо, реалізується як за рахунок поліпшення метаболічного контролю, так і в результаті зниження оксидативного стресу в діабетичних тварин.

Виявлена здатність фенсукциналу до пригнічення синтезу продуктів Амадорі (глікозильованого гемоглобіну, фруктозаміну) може бути одним із механізмів реалізації його ангіопротекторних властивостей за умов ЦД.

Таким чином, проведені дослідження обґрунтовують перспективність використання оригінального похідного янтарної кислоти як фармакологічного засобу, який не тільки впливає на ключові патогенетичні ланки ЦД, але й знижує ризик та ослаблює розвиток діабетичних мікро- й макроангіопатії, що створює передумови для поліпшення якості та тривалості життя хворих.

ВИСНОВКИ

Експериментально обґрунтовано концепцію перспективності мультифакторної антидіабетичної терапії, згідно з якою створена теоретична та методична основа для розробки нових антидіабетичних засобів, які не тільки впливають на головні патогенетичні ланки цукрового діабету, але й суттєво знижують основні чинники ризику серцево-судинної патології.

Визначено широкий спектр фармакологічних властивостей (гіпоглікемічних, гіполіпідемічних, антиоксидантних, імуномодулюючих та ангіопротекторних), прогнозований для амідів та імідів янтарної кислоти, що свідчить про доцільність пошуку серед них антидіабетичних сполук.

За даними первинного фармакологічного скринінгу, серед похідних янтарної кислоти встановлено, що бета-фенілетиламіду 2-оксисукцинанілової кислоти (фенсукциналу) притаманна найбільш виразна антигіперглікемічна та антиоксидантна активність.

Фенсукцинал у дозі 25 мг/кг маси тіла стимулює регенерацію панкреатичних бета-клітин та запобігає розвитку їх функціональної неповноцінності після субтотальної деструкції стрептозотоцином у неонатальному віці.

Профілактичне введення фенсукциналу гальмує морфологічні та метаболічні прояви абсолютної інсулінової недостатності аутоімунного та прямого бета-цитотоксичного генезу, що проявляється у зменшенні порушень гістоструктури підшлункової залози, поліпшенні глюкозного гомеостазу та оксидативного статусу експериментальних тварин.

Використання фенсукциналу відвертає розвиток первинної (не індукованої гіперглікемією) інсулінорезистентності, відтвореної введенням дексаметазону. Пре-вентивний ефект фенсукциналу реалізується за рахунок поліпшення ліпідного обміну та зниження інтенсивності ліпідної пероксидації.

Уведення фенсукциналу запобігає розвитку вторинної інсулінорезистентності в щурів зі стрептозотоциновим діабетом, що є результатом наявності у сполуки не тільки виразних антиоксидантних властивостей, а й позитивного впливу на секреторну функцію панкреатичних бета-клітин.

Фенсукцинал гальмує метаболічні прояви синдрому інсулінорезистентності, індукованого хронічним уведенням фруктози, за рахунок поліпшення толерантності до вуглеводів та підвищення чутливості до інсуліну, зниження рівня жирних кислот і тригліцеридів у сироватці крові, пригнічення вільно-радикального окислення ліпідів та глюконеогенезу в печінці експериментальних тварин.

Фенсукцинал ослаблює розвиток діабетичної нефропатії та ретинопатії у тварин із абсолютною та відносною інсуліновою недостатністю внаслідок поліпшення глюкозного гомеостазу, гемореологічних показників, нормалізації ліпідного обміну та оксидативного статусу.

Фенсукцинал проявляє антиатерогенний ефект у кролів із дитизоновим діабетом, знижуючи концентрацію НЕЖК, тригліцеридів, ЛПНГ-ХС та підвищуючи рівень ЛПВГ-ХС і активність зв'язаного з ЛПВГ антиоксидантного ферменту - параоксонази.

Молекулярні механізми комплексної антидіабетичної дії фенсукциналу, можливо, пов'язані з поліпшенням біоенергетичних процесів і пригніченням оксидативного стресу в мітохондріях та зниженням неферментативного глікозилювання в діабетичних тварин.

Виявлені фармакологічні властивості фенсукциналу зумовлюють доцільність його клінічної апробації як препарату для гальмування клінічної маніфестації цукрового діабету 1 типу, корекції інсулінорезистентних станів, у тому числі метаболічного синдрому, запобігання або ослаблення діабетичних мікро- та макроангіопатій.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Изменения оболочек глаза при экспериментальном диабете и их фармакологическая коррекция / Л.Т. Кашинцева, Э.В. Мальцев, Н.Е.Думброва, В.В. Полторак, А.И. Гладких, Н.И. Горбенко, Н.И. Нестерук, С.И. Ильина // Офтальмол. журн. - 1997. - № 5. - С. 366-371.

Ренопротекторний ефект фенсукциналу у кролів з абсолютною інсуліновою недостатністю / В.В. Полторак, Н.І. Горбенко, О.І. Гладких, О.В. Іванова // Ендокринологія. - 1999. - Т. 4, № 2. - С. 128-134.

Превентивний вплив фенсукциналу на розвиток нефропатії у щурів з інсуліннезалежним цукровим діабетом / Н.І. Горбенко, В.В. Полторак, О.І. Гладких, О.В. Іванова // Буковинський мед. вісн. - 1999. - Т. 3, № 4. - С. 150

Протективний ефект фенсукциналу щодо розвитку дитизонового діабету у кролів / Н.І. Горбенко, В.В. Полторак, О.І. Гладких, О.В. Іванова // Вісн. фармації. - 2000. - Т. 21, № 1. - С. 44-46.

Синтез та гіпоглікемічна активність похідних 3-аміно-1,2,4-триазоліл та 1,2,4-триазоло[1,5-a]піримідин-2-іл-сукцинамінових кислот / В.В. Ліпсон, Н.І. Горбенко, В.В. Полторак, М.Г. Широбокова, О.В. Іванова, Т.М. Карножицька, С.М. Десенко, В.Д. Орлов, М.В. Корольова // Фізіологічно активні речовини. - 2000. - Т. 30, № 2. - С. 4-9.

Вплив метформіну на розвиток інсулінорезистентності, індукованої дексаметазоном у щурів / В.В. Полторак, Н.І. Горбенко, О.В. Іванова, М.Ю. Горшунська // Ендокринологія. - 2000. - Т. 5, № 2. - С. 249-251.

Влияние витамина Е на развитие нефропатии у кроликов с дитизоновым диабетом / В.В. Полторак, Н.И. Горбенко, А.И Гладких, О.В. Иванова // Пробл. эндокринол. - 2000. - Т. 46, № 6. - С. 41-44.

Превентивний ефект фенсукциналу щодо розвитку абсолютної інсулінової недостатності аутоімунного генезу / Н.І. Горбенко, В.В. Полторак, О.І. Гладких, О.В. Іванова // Ліки. - 2000. - № 3-4. - С. 106-110.

Влияние фенсукцинала на развитие экспериментальной инсулинрезистентности / Н.И. Горбенко, В.В. Полторак, А.И. Гладких, О.В. Иванова // Бюл. эксперим. биол. и мед. - 2000. - Т. 130, № 7. - С. 42-44.

Вплив нікотинаміду на глюкозний гомеостаз та оксидативний статус кролів з дитизоновим діабетом / В.В. Полторак, Н.І. Горбенко, О.І. Гладких, О.В. Іванова // Ендокринологія. - 2001. - Т. 6, № 2. - С. 167-171.

Влияние фенсукцинала на функциональное состояние панкреатических в-клеток у крыс с неонатально-индуцированным стрептозотоциновым диабетом / Н.И. Горбенко, В.В. Полторак, А.И. Гладких, О.В. Иванова // Бюл. эксперим. биол. и мед. - 2001. - Т. 132, № 7. - С. 55-58.

Влияние фенсукцинала на развитие вторичной инсулинорезистентности у крыс со стрептозотоциновым диабетом / Н.И. Горбенко, В.В. Полторак, А.И. Гладких, О.В. Иванова // Експерим. і клініч. мед. - 2001. - № 3. - С. 8-10.

Горбенко Н.І. Антиоксидантна активність похідного янтарної кислоти - фен-сукциналу in vitro та in vivo // Фізіологічно активні речовини. - 2002. - Т. 34, № 2. - С. 83-86.

Горбенко Н.І., Полторак В.В. Молекулярні механізми порушення інсулінової секреції у хворих на цукровий діабет 2 типу та можливість їх корекції за допомогою похідних бурштинової кислоти (огляд літератури та результати власних досліджень) // Ендокринологія. - 2002. - Т. 7, № 2. - С. 233-241.

Влияние сочетанного применения витаминов Е и С на липидный профиль и активность параоксоназы в сыворотке крови кроликов с дитизоновым диабетом / Н.И. Горбенко, В.В. Полторак, А.И. Гладких, О.В. Иванова // Вопросы биол. мед. и фарм. химии. - 2002. - № 4. - С. 41-44.

Влияние фенсукцинала на липидный обмен, перекисное окисление липидов и активность антиоксидантной системы кроликов с дитизоновым диабетом / Н.И. Горбенко, В.В. Полторак, А.И. Гладких, О.В. Иванова // Эксперим. и клинич. фармакол. - 2003. - Т. 66, № 4. - С. 39-42.

Горбенко Н.І. Вплив фенсукциналу на функціональний стан мітохондрій печінки щурів із стрептозотоциновим діабетом // Експерим. та клініч. фізіол. і біохімія. - 2003. - № 3. - С. 92-96.

Горбенко Н.І. Вплив фенсукциналу на розвиток метаболічного синдрому, індукованого хронічним введенням фруктози, у щурів // Ендокринологія. - 2003. - Т. 8, № 2. - С. 180-186.

Горбенко Н.И. Влияние фенсукцинала на показатели оксидативного стресса в митохондриях печени диабетических крыс // Пробл. ендокрин. патології. - 2004. - № 2. - С. 91-95.

Липсон В.В., Полторак В.В., Горбенко Н.И. Современные средства для лечения сахарного диабета типа ІІ: достижения и перспективы поиска (обзор) // Хим.-фарм. журн. - 1997. - № 11. - С. 5-9.

Полторак В.В., Горбенко Н.І. Сучасна концепція пероральної фармакотерапії цукрового діабету та його судинних ускладнень // Клінічна фармація. - 1999. - Т. 3, № 2. - С. 31-35.

Горбенко Н.И. Современные аспекты фармакологической коррекции гипергликемии у больных инсулиннезависимым сахарным диабетом (тип 2) // Эксперим. и клинич. фармакол. - 1999. - Т. 62, № 5. - С. 71-78.

Горбенко Н.І. Роль «карбонільного стресу» в патогенезі діабетичних ангіопатій та засоби його корекції (огляд літератури) // Експерим. та клініч. фізіол. і біохімія. - 1999. - № 3. - С. 84-88.

Полторак В.В., Горбенко Н.І. Клініко-фармакологічні аспекти збереження за-лишкової функції бета-клітин на ранній фазі цукрового діабету І типу // Клініч. фармація. - 1999. - Т. 3, № 1. - С. 16-19.

Горбенко Н.И. Молекулярные механизмы развития диабетических микроангиопатий и их фармакологическая коррекция // Вопросы биол. мед. и фарм. химии. - 2000. - № 1. - С. 17-23.

Полторак В.В., Горбенко Н.И., Сакало Е.А. Профилактика сахарного диабета І типа: патофизиологическое обоснование, стратегия и клиническая реализация // Укр. мед. часопис. - 2001. - Т. 22, № 2. - С. 83-91.

Полторак В.В., Горбенко Н.І. Експериментальне вивчення нових гіпоглікемічних засобів // Доклінічні дослідження лікарських засобів / За ред. член-кор. АМН України О.В.Стефанова. - К., 2001. - С. 396-408.

Пат. 38418 А Україна, МПК7 А61К31/165. Засіб для стимуляції регенеративних процесів в інсулінпродукуючому апараті підшлункової залози / В.В. Полторак, Н.І. Горбенко, О.І. Гладкіх, О.В. Іванова (UA); Інститут проблем ендокринної патології (UA). - № 2000063870; Заяв. 30.06.00; Опубл. 15.05.01, Бюл. № 4. - 3 с.

Пат. 37895 А Україна, МПК7 А613/10, А61К31/165. Засіб для профілактики і лікування діабетичних мікроангіопатій / В.В. Полторак, Н.І. Горбенко, Л.П. Пивоваревич, В.В. Ліпсон, Т.В. Васильєва, Т.С. Божко, О.І. Гладкіх, Ю.І. Караченцев, К.Х. Кулеш, В.І. Чепелюк, Ф.К. Максумджанов, В.О. Заболотний, С.Ф. Прокопович, О.В. Холодний (UA); Інститут проблем ендокринної патології (UA). - № 200042456; Заяв. 28.04.00; Опубл. 15.05.01, Бюл. № 4. - 5 с.

Размещено на Allbest.ru