Патофізіологічні зміни водно-електролітного балансу при початкових порушеннях вуглеводного обміну та принципи їх корекції мінеральними водами в експерименті

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство охорони здоров'я України

Луганський державний медичний університет

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

Патофізіологічні зміни водно-електролітного балансу при початкових порушеннях вуглеводного обміну та принципи їх корекції мінеральними водами в експерименті

14.03.04 - патологічна фізіологія

Гуща Сергій Геннадійович

Луганськ-2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Українському науково-дослідному інституті медичної реабілітації та курортології МОЗ України.

Науковий керівник: Доктор медичних наук, професор Бабов Костянтин Дмитрович, Український науково-дослідний інститут медичної реабілітації та курортології МОЗ України, директор.

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук, професор Смірнов Сергій Миколайович, Луганський державний медичний університет МОЗ України, професор кафедри медичної біології;

доктор медичних наук, професор Кубишкін Анатолій Володимирович, Кримський державний медичний університет ім. С.І. Георгієвського МОЗ України, завідувач кафедри патофізіології.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В сучасній патофізіології значна увага приділяється вивченню механізмів різних видів обмінів речовин з концептуальних позицій системного підходу до патологічних процесів (Годлевський Л.С., Ненова О.М., 2006; Крижанівський Г.Н., 2007; Григорова И.А. 2008; Bredenoord A.J., 2003). Актуальність виконаних досліджень зумовлена тим, що останні десятиріччя спостерігають зростання захворюваності на цукровий діабет (ЦД). На думку Комітету експертів Всесвітньої організації охорони здоров'я, ЦД є актуальною проблемою сучасної медицини. За захворюваністю населення на ЦД Україна посідає одне з перших місць у світі (Калмиков С.А., 2009).

Сукупність нозологічних форм, які називають ЦД, пов'язана з порушенням толерантності до глюкози та потенціальною можливістю розвитку ускладнень у результаті обміну глюкози та ліпідів (Kostuk E.P., 2002; Berger M., 2003). Чисельні експериментальні роботи на моделях ЦД дозволяють вважати, що одним з найважливіших метаболічних факторів, які беруть участь у розвитку судинної патології при цьому захворюванні, є гіперглікемія (Вербова Н.И., Лебедева Е.А., 1997; Балоболкін М.И., 2000; Federici M., Hrilal M., Perego L., 2001).

Однак хвороба не починається з моменту виявлення «великих» симптомів, а є результатом тривалого перебігу процесу автоімунної деструкції в-клітин острівцевого апарату підшлункової залози, який призводить до зменшення продукції інсуліну. У зв'язку з цим можна визначити дві фази захворювання: доклінічну (предіабет), яка проникає до моменту клінічного розпізнання; та клінічну - явний ЦД (Тронько Н.Д., 2001; Наумчук Н.С., Ефимов А.С., 2002).

Порушена толерантність до глюкози не є окремим класом, а розглядається як стадія у природному процесі розвитку патологічного процесу - порушення вуглеводного обміну (ВО). Цей стан є фактором ризику у плані майбутнього розвитку ЦД. Виявлення патологічних процесів на ранніх стадіях може бути корисним, якщо прогресуванню у більш вираженій стадії можна запобігти (Ефімов А.С. та співавт., 2003; Жестовский С.С. та співавт., 2007).

Розвиток сучасних методів доклінічної діагностики ЦД дозволив Mogensen С.Е. запропонувати ще у 1983 році широко використовувану у теперішній час класифікацію, яка відбиває етапи формування уражень нирок при ЦД. У класифікації виділено 5 стадій, які послідовно змінюють одна одну по мірі прогресування патологічних змін. Першою в цій класифікації є стадія гіперфункції нирок, яка є повністю зворотною при адекватному глікемічному контролі. Однак нами не знайдено даних щодо факторів, які впливають на функцію нирок в цій фазі захворювання та нормалізують їх функцію. Відсутні також дані відносно стану водно-електролітного обміну (ВЕО) в організмі на стадії порушень ВО, які характеризуються змінами толерантності до глюкози при збереженні нормальної концентрації в крові натще. Між тим, стабілізація ВЕО та нормалізація проявів гіперфункції нирок при застосуванні мінеральних вод (МВ) може попередити розвиток наступних фаз розвитку ЦД.

Вищевикладене свідчить про актуальність проведених наукових досліджень в такому напрямі експериментальної патофізіології, як патогенетичне обґрунтування доцільності застосування МВ з метою корекції сечоутворюючої та іонорегулюючої функції нирок на початкових стадіях порушення ВО за умов розвитку алоксанової інтоксикації.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційне дослідження є фрагментом планових науково-дослідних робіт Інституту медичної реабілітації та курортології МОЗ України: «Патогенетичне обґрунтування застосування МВ різного складу у хворих на патологію нервової, серцево-судинної, травної та опорно-рухової систем на підставі вивчення механізму їх дії при порушеннях ВО», № державної реєстрації 0101U002095; та «Медико-біологічне значення деяких біогеохімічних мікроелементів МВ України», № державної реєстрації 0101U002093, в яких автор був співвиконавцем.

Мета і задачі дослідження: Обґрунтувати вплив кремнієвих та борних лікувально-столових МВ на ВЕО та функціональний стан нирок у щурів при початковому порушенні ВО.

Для досягнення зазначеної мети були поставлені наступні задачі:

1. Створити на щурах модель початкових порушень ВО та дослідити зміни показників ВЕО та функції нирок.

2. Вивчити вплив курсових навантажень борними та кремнієвими лікувально-столовими МВ у щурів з алоксановою інтоксикацією на показники ВЕО та функціональний стан нирок при лікувальному їх використанні.

3. Дослідити вплив курсових навантажень борними та кремнієвими лікувально-столовими МВ у щурів з алоксановою інтоксикацією на показники ВЕО та функціональний стан нирок при профілактичному режимі їх використання.

4. Обґрунтувати використання борних та кремнієвих лікувально-столових МВ різного хімічного складу та різної мінералізації для лікувально-профілактичного застосування у хворих з початковими порушеннями ВО.

Об'єкт дослідження -- ВЕО, функціональний стан нирок білих щурів на стадії початкових порушень ВО.

Предмет дослідження -- патогенез ниркових дисфункцій та змін ВЕО в період початкових порушень ВО, корекція їх МВ різного хімічного складу та різної мінералізації у лікувально-профілактичних режимах застосування.

Методи дослідження: фізіологічні, патофізіологічні, біохімічні та статистичні.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше розроблено модель початкових порушень ВО у щурів, яка полягає у порушенні толерантності до глюкози зі збереженням нормальної концентрації глюкози у крові натще. Вперше визначені особливості функціонального стану канальцевого та клубочкового апарату нирок у щурів з алоксанової інтоксикацією. Вперше досліджений ВЕО у початковому періоді порушень ВО на стадії змін толерантності до глюкози.

Вперше обґрунтовано можливість корекції порушень толерантності до глюкози, функціонального стану нирок та ВЕО у щурів з алоксанової інтоксикацією шляхом використання курсового водного навантаження борними та кремнієвими МВ у лікувально-профілактичних режимах.

Практичне значення одержаних результатів. Обґрунтовано доцільність використання лікувально-столових МВ у хворих з порушеннями толерантності до глюкози до клінічних проявів ЦД з метою нормалізації ВЕО та функції нирок, що запобігає подальшому розвитку патології ВО. Розроблена оригінальна модель алоксанової інтоксикації, яка відповідає стану порушення толерантності до глюкози у людей та може бути використана при вивчені корегуючого впливу інших лікувально-профілактичних засобів. Результати дослідження впроваджені у практику роботи лабораторії біохімії ДУ «Інститут очних хвороб та тканинної терапії ім. В.П. Філатова» АМН України і лабораторії експериментальної та клінічної патології ДП «Інститут медицини транспорту» (Одеса), та стали основою для проведення клінічних випробувань, які були відображені у центрі стандартизації Інституту медичної реабілітації та курортології (Одеса), та були науковою підставою для включення у лікувальний комплекс МВ «Дана» в санаторії «Псьол» (Полтавська область).

Особистий внесок здобувача. Дисертація є особистою науковою працею автора. Внесок автора полягає у виборі напрямку наукового дослідження, проведенні патентно-інформаційного пошуку, обґрунтуванні схем дослідження, розробці експериментальних моделей, виборі обсягів та методів дослідження. Дисертант самостійно здійснював експериментальні дослідження, статистичну обробку, аналіз, узагальнення та інтерпретацію отриманих результатів, сформулював основні положення та висновки дисертації.

Апробація роботи. Основні положення роботи докладено та обговорено на засіданнях: II національного конгресу фізіотерапевтів та курортологів України «Курортні природні ресурси та фізичні фактори в медичній реабілітації» (Слов'янськ, 2002); VI Міжнародної науково-практичної конференції «Вода и здоровье - 2003» (Одеса, 2003); регіональної науково-практичної конференції, присвяченої 125-річчю курорту Моршин «Актуальні проблеми медичної реабілітації хворих природними та преформованими фізичними факторами» (Моршин, 2003); наукової конференції «III-і читання ім. В.В. Підвисоцького» (Одеса, 2004); V науково-практичної конференції з міжнародною участю «Рання медична реабілітація: здобутки, проблеми, перспективи» (Ужгород, 2004); V Підсумкової науково-практичної конференції Інституту медичної реабілітації та курортології (Одеса, 2005); науково-практичної конференції з міжнародною участю (Євпаторія, 2005); IX Підсумкової науково-практичної конференції Інституту медичної реабілітації та курортології (Одеса, 2009).

Публікації. Основні положення дисертації викладені у 22 роботах, в тому числі у 11 статтях у провідних фахових журналах, які рекомендовані Вищою атестаційною комісією України; та у 2 патентах на винахід.

Обсяг і структура дисертації. Дисертаційна робота викладена на 186 сторінках комп'ютерного тексту та складається із вступу, огляду літератури, матеріалів та методів досліджень; чотирьох розділів власних досліджень, розділу аналізу та обговорення отриманих результатів, висновків, списку використаних першоджерел. Робота ілюстрована 58 таблицями, одним рисунком та однією схемою. Список використаних першоджерел містить 315 посилань, з них 68 іноземні.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали та методи досліджень. Робота проведена на 250 статевозрілих щурах II категорії відповідно до міжнародних рекомендацій. До неї відносять щурів, вільних від патогенної мікрофлори, яких утримують з елементами бар'єра в поліпшеній конвекціальній системі. Тварини були отримані з Київського розплідника, який має державну реєстрацію та відповідний дозвіл на розведення лабораторних тварин на продаж. Вони утримувались в умовах експериментально-лабораторної клініки Інституту медичної реабілітації та курортології. Годували щурів повноцінним гранульованим комбікормом ПК 121-10 за нормами годівлі з вільним доступом до питної води. Підготовку тварин до експериментів, всі інвазивні втручання і виведення з досліду здійснювалися відповідно до національних «Загальних етичних принципів досліджень на тваринах» (К., 2001), які узгоджені з положеннями «Європейської конвенції про захист хребтових тварин, які використовуються для експериментальних та інших наукових цілей» (Страсбург, 1986).

Для вирішення поставлених у роботі задач було необхідно відтворити експериментальну патологію ВО, яка б відповідала стану предіабету у людей. Тому ми модифікували відомий спосіб і шляхом підбору доз алоксану створили модель патології, яка характеризується порушеннями тесту толерантності до глюкози (ТТГ) при збереженні її нормальної її концентрації натще. Ця модель (алоксанова інтоксикація) відтворюється підшкірним введенням свіжо приготованого 5 % водного розчину алоксану у дозі 0,075 г/кг маси тварин. Контролем був ТТГ у інтактних тварин. Отримана модель захищена деклараційним патентом України 63252А 7G09В 23/28. ТТГ проводили методом внутрішньочеревного глюкозного навантаження щурів у вигляді 40 % розчину дозою 0,4 г глюкози на 100 г маси тіла тварини. Концентрацію глюкози у крові визначали глюкозооксидантним методом за допомогою наборів реактивів «Хромоглюкоза» фірми «Лахема» (Чехія). Рівень глюкози в крові визначали натще, через 1, 2 та 3 години після її введення в організм.

Показниками стану ВЕО в організмі тварини були: загальна тканинна вода та концентрація іонів натрію та калію у печінці, нирках, скелетних м'язах та кришталику ока, в крові і добовій сечі. Підбір тканин для досліджень провели, враховуючи ВЕО та залежність від інсуліну. Масову частину тканинної води визначали методом висушування до постійної маси та перераховували вмісті води на 100 г сирої тканини. Концентрацію натрію та калію у тканинах, крові та добовій сечі визначали методом полум'яної фотометрії з використанням приладу ПАЖ-3 (Україна).

Функціональний стан нирок оцінювали за об'ємом добового діурезу, станом сечоутворення та кислотно-лужною реакцією сечі. Для вимірювання добового діурезу тварин розміщували у спеціальні індивідуальні клітки для збирання сечі без твердих конкрементів. У зібраній добовій сечі визначали концентрацію креатиніну. Після визначення його концентрації за кольоровою реакцією Яффе у плазмі крові методом Понтера розраховували кліренс креатиніну і за відповідними формулами швидкість фільтрації плазми при утворенні первинної сечі у клубочках ниркових нефронів та відсотку канальцевої реабсорбції. Кількісні показники функціонування нирок, які виражені коефіцієнтами очищення, залежать від маси тварин для порівнювальних даних отримані величини були для уніфікації віднесені до одиниці маси.

Величину рН добової сечі визначали потенціометричним методом на приладі типу ЕВ-74 (Польща).

Для корекції порушень ВЕО були відібрані методом моніторингу фізико-хімічного складу 4 МВ, з яких 2 відносили до борних, а 2 - до кремнієвих з різними мінералізаціями. Борні води були: (1) МВ «Поляна Купель» - високомінералізована гідрокарбонатна натрієва борна вода свердловини № 5К Полянського родовища, вміст ортоборної кислоти 158 мг/л; (2) МВ «Планета» - слабкомінералізована гідрокарбонатно-хлоридна натрієва борна вода свердловини № 5 ділянки Євпаторії (АР Крим), вміст борної кислоти 47 мг/л. Кремнієві води були: (1) МВ «Аквавіта плюс» - слабкомінералізована гідрокарбонатна магнієво-кальцієва кремнієва вода свердловини № 2023 ділянки Вінниці, вміст кремнієвої кислоти 68 мг/л; (2) «Дана» - слабкомінералізована хлоридно-гідрокарбонатна магнієво-кальцієво-натрієва кремнієва вода свердловини № 2 Тростяничів Тростянецького району Вінницької області), вміст кремнієвої кислоти 48 мг/л. МВ вводили щурам перорально додатково до звичайного питного режиму спеціальним зондом у дозі 1 % від маси тіла. Ця доза була відібрана не випадково, а на підставі вивчення впливу МВ на обмінні процеси на функції органів з застосуванням суворо визначених по відношенню до маси тварин кількості МВ. Водне навантаження проводили 1 раз на добу ввечері з урахуванням біологічних ритмів цього виду тварин. Курс навантажень складав 2 тижні.

Відбір біологічного матеріалу для подальших досліджень здійснювали через 16-18 годин після навантаження водою, сечу збирали за добу у спеціальних клітках. Використані у дослідах щури були рівномірно поділені на 14 груп. Кожна група складалась з 17-18 щурів і приймала участь у одній серії дослідів. У I серії знімали вихідний фон усіх визначених показників, які характеризують стан ВО та ВЕО. У другій серії ці ж показники аналізувалися у тварин з моделлю алоксанової інтоксикації. У третій та четвертій серіях здоровим тваринам були проведені курсові навантаження борними МВ «Поляна Купель», та «Планета». У п'ятій та шостій серіях на здорових тваринах вивчали вплив курсових навантажень кремнієвими МВ «Аквавіта плюс» та «Дана». У наступних чотирьох серіях дослідів вивчали вищезазначені показники у тварин при поєднаному впливі алоксану та МВ. Так, у сьомій, восьмій, дев'ятій та десятій серіях МВ підключали через тиждень після введення в організм алоксану, коли вже розвинулась експериментальна патологія ВО (відповідно МВ «Поляна Купель», «Планета», «Аквавіта плюс» і «Дана») в так званому «лікувальному» режимі. А у 11, 12, 13 та 14 серіях навантаження МВ проводили до введення діабетичного фактору в організм щурів в так званому «профілактичному» режимі.

Статистичну обробку цифрових даних, отриманих в результаті досліджень, проводили за загальноприйнятими методами. Вірогідність відмін між середніми значеннями визначали за критерієм Ст'юдента, оцінюючи імовірність одержаних результатів на рівні значимості не менше ніж 95 % (р?0,05). Математичні розрахунки робили за допомогою пакету прикладних статистичних програм «Exсel» на ІВМ РС-РП.

Результати досліджень та їх обговорення. Нами встановлено, що динаміка змін концентрації глюкози під впливом алоксану зберігала характер кривої, властивої інтактним тваринам, але відрізнялась більшим рівнем та відсутністю нормалізації через 3 години після навантаження глюкозою, яка відмічалась у інтактних щурів.

Була виявлена гіперфункція нирок, яка виражалась у збільшенні добового діурезу у 2,7 разу у порівнянні з інтактними тваринами. Механізм такого збільшення обумовлений інтенсифікацією парціальних процесів сечоутворення. Суттєво зростала як клубочкова фільтрація первинної сечі, так і відсоток реабсорбуємої рідини від фільтрації.

У наших дослідженнях відзначено зміни співвідношення між іонами натрію та калію у порівнянні з контрольною групою тварин. Суттєво збільшувалась добова екскреція натрію і калію, однак у крові знижувалась в основному тільки концентрація натрію. Спостерігали депонування натрію у печінці. Суттєві порушення відзначено з боку тканинного калію, який збільшувався в нирках, скелетних м'язах та кришталику та не змінювався у печінці. Перерозподіл тканинних електролітів відбувався на фоні стабільного вмісту тканинної води.

Патологічний стан у тварин, отриманий при моделюванні, ми назвали алоксановою інтоксикацією. Ми вважаємо, що ця модель відповідає доклінічній фазі ЦД, яка протікає до моменту клінічної маніфестації захворювання. Було вивчено сечоутворюючу функцію нирок, а також баланс натрію, калію та води в організмі тварин, тобто іонорегулююча функція нирок. Вивчення в експерименті цих показників у відповідній у людей фазі предіабету дає можливість встановити нові діагностичні критерії для раннього виявлення метаболічних порушень при даній патології.

Слід підкреслити, що для досліджень були відібрані 2 МВ, які відносяться до одного класу, але відрізняються за мінералізацією та співвідношенням основних аніонів. Так, МВ «Поляна Купель» (вода середньої мінералізації) має мінералізацію до 8,04 г/л, серед аніонів переважають гідрокарбонати, а вміст ортоборної кислоти складає 158,0 мг/л (1,44 % від загального вмісту солей). МВ «Планета» відноситься за загальною мінералізацією до МВ малої мінералізації, в її аніонному складі переважає іони хлору, хоча присутні і гідрокарбонатні іони. Вміст ортоборної кислоти складає 68,0 мг/л (1,39 % від загального вмісту солей).

Борні МВ, які починали вводити щурам на сьому добу розвитку алоксанової інтоксикації, через 2 тижня проявляли здатність корегувати порушені під впливом алоксану показники, але ефект корекції був різним. Як вже було описано вище, при моделюванні порушень ВО змінюються 12 показників сечоутворення та ВЕО у щурів та ТТГ. У «лікувальному» режимі застосування МВ під впливом курсу навантажень МВ «Поляна Купель» нормалізується ТТГ та 4 функції нирок: процес канальцевої реабсорбції, підвищений під впливом алоксану, реакція добової сечі, концентрація натрію у крові та у печінці. Слід підкреслити, що МВ «Поляна Купель» не нормалізує змінений обмін калію.

Прийом МВ «Планета» нормалізує 9 показників, порушених при алоксановій інтоксикації: сечоутворення, клубочкову фільтрацію, канальцеву реабсорбцію, але співвідношення змінених парціальних процесів залишає добовий діурез підвищеним. Реакція добової сечі теж не відрізняється від контрольних значень. Аналогічно дії МВ «Поляна Купель» відбувається нормалізація показників натрію крові та раніше підвищеного вмісту натрію у печінці. Однак, на відміну від МВ «Поляна Купель», МВ «Планета» повністю нормалізує зміни обміну калію в організмі щурів, а саме підвищену екскрецію калію з сечею, концентрацію калію в крові, нирках, м'язах та кришталику. Крім того, під впливом цієї МВ нормалізується змінена алоксаном толерантність до глюкози.

Відмінність ефекту дії двох борних МВ між собою, на наш погляд, полягає у різниці їх мінералізації. Дія специфічного компоненту цих вод - ортоборної кислоти, яка у відсотковому відношенні до мінералізації практично однакова, більше проявляється при меншій загальній мінералізації води (МВ «Планета»). Більша сума всіх розчинених у воді солей, вочевидь, гальмує специфічну дію бору, який входить до складу ортоборної кислоти у МВ «Поляна Купель». У даному випадку біологічна та пов'язана з нею корегуюча здібність МВ полягає у впливі на органи щурів саме її сольової складової (гідрокарбонатів та натрію). Виразна біологічна дія, пов'язана з макрокомпонентним складом МВ, починає проявлятись у МВ з загальною мінералізацією 1,5-2 г/л. У слабкомінералізованих МВ із загальною мінералізацією до 1 г/л головною фізико-хімічною характеристикою є наявність у їх складі біологічно активних компонентів та сполук.

Для наших досліджень були відібрані дві МВ, які мають мінералізацію до 1 г/л, але містять у своєму складі метакремнієву кислоту (МВ «Дана» та МВ «Аквавіта плюс»). Загальним для відібраних для дослідження МВ є їх слабка мінералізація, перевага в анінному складі гідрокарбонатних іонів та підвищений вміст кремнієвої кислоти. Між собою ці води різняться відсотковим співвідношенням до загальної мінералізації кремнієвої кислоти та деяким коливанням у катіонному складі іонів натрію та кальцію. У МВ «Дана» ця величина дорівнює 6,09 %, а у МВ «Аквавіта плюс» - 11,72 %.

При підключенні водних навантажень щурів слабкомінералізованими водами через 7 діб після введення їм алоксану корегуюча здібність кремнієвих вод, відносно змін показників розвитку алоксанової інтоксикації в організмі, проявляється по-різному і при слабкому ефекті. Так, перш за все, змінена алоксаном толерантність до глюкози нормалізується під впливом МВ «Дана», але при цьому концентрація глюкози у крові натще знижується порівняно з вихідними даними. МВ «Аквавіта плюс» не нормалізує ТТГ, крім того, і в цьому випадку присутня гіпоглікемія. Зниження концентрації глюкози у крові не відмічається під впливом дії алоксану, тому можна вважати, що це є вплив дії курсових навантажень кремнієвих МВ, а саме посилення інактивації інсуліну у нирках.

У наших дослідженнях отримані дані, які свідчать про те, що добовий діурез, який підвищується за рахунок гіперфільтрації первинної сечі під впливом алоксану, під впливом кремнієвих МВ залишається підвищеним, як і клубочкова фільтрація. Але канальцева реабсорбція, також підвищена при алоксановій інтоксикації, знижується до контрольних величин під впливом МВ «Аквавіта плюс» та знижується навіть нижче вихідного рівня під впливом «Дани», що, вочевидь, і обумовлює недостатню інактивацію інсуліну та підвищення його концентрації у крові, що й призводить до зниження концентрації глюкози.

МВ «Аквавіта плюс» при лікувальному режимі використання нормалізує концентрацію натрію у крові та печінці, а також вміст калію у нирках та м'язах. З 17 досліджених показників, які характеризують алоксанову інтоксикацію, під дією МВ «Аквавіта плюс» нормалізується 5. МВ «Дана» в лікувальному режимі використання призводить до нормалізації 4 з 17 тестів (ТТГ, концентрація натрію у крові, печінці та калію у тканинах нирок).

Курсове введення щурам МВ «Дана» призводить до підвищення добового діурезу у 3,8 разу (р<0,01), що обумовлено як підвищенням у 1,6 разу швидкості фільтрації первинної сечі (р<0,001), так і зниженням відсотку реабсорбованої рідини в канальцевому апараті нирок (р<0,001). Це супроводжується натрійурезом, який перевищує вихідний фон у 2 рази (р<0,01). При цьому концентрація цих електролітів в крові не змінюється (р>0,5 та р>0,1 відповідно). Однак не відзначено змін у вмісті калію в добовій сечі (р>0,2). Немає змін концентрації калію і у крові (р>0,2), в той час як концентрація натрію в крові підвищена, на відміну від ефекту МВ «Дана».

Під впливом МВ «Аквавіта плюс» добовий діурез також підвищується, але вже у 1,3 разу (р<0,001). Фізіологічний вплив цієї води на сечоутворення полягає лише в зниженні процесу канальцевої реабсорбції при незмінній швидкості фільтрації первинної сечі. При цьому концентрація натрію в крові не змінена, але знижена концентрація калію (р<0,05). Відзначено підвищення добової екскреції натрію та калію.

Таким чином, встановлено зворотну залежність між процесами сечоутворення та частковою участю кремнію у макроскопічному складі слабкомінералізованих МВ. При меншому вмісті метакремнієвої кислоти спостерігали найбільший приріст добового діурезу за рахунок стимулювання клубочкової фільтрації та канальцевої реабсорбції, а при наявності у МВ більшої кількості метакремнієвої кислоти активується лише реабсорбція рідини в канальцях, що призводить до меншого ефекту зростання добового діурезу.

Різниця у впливі кремнієвих МВ на обмін натрію та калію в організмі тварин має прояв у зниженні концентрації калію в крові під впливом МВ з більшою часткою метакремнієвої кислоти у складі.

У тварин із алоксановою інтоксикацією, коли вміст цукру в крові натще в нормі, але є зміни толерантності до глюкози, відзначено різке зростання швидкості фільтрації первинної сечі в клубочковому апараті нирок, що призводить до суттєвого підвищення добового діурезу, незважаючи на підвищення відсотку зворотного всмоктування рідини в канальцях. При цьому знижується в крові концентрація натрію та калію при підвищенні добової екскреції цих електролітів із сечею.

МВ, які забезпечують різний фон функціонального стану нирок на час введення алоксану, мають профілактичний ефект різного ступеня. У випадку попереднього «профілактичного» введення щурам МВ «Дана» алоксан вводиться вже при наявності підвищеної швидкості фільтрації первинної сечі та суттєвого зниження рівня реабсорбції, що обумовлює підвищений рівень добового діурезу. В цих умовах алоксан не впливає на нирки та на 21 добу після його введення усі показники вірогідно не відрізняються від контрольних даних.

Можна припустити, що у механізмі корегуючого ефекту МВ на функціональний стан нирок при алоксановій інтоксикації значну роль відіграє зворотна залежність швидкості фільтрації первинної сечі від кількості кремнію у складі МВ. Отримані дані щодо впливу кремнієвих слабкомінералізованих МВ на функцію нирок та стан електролітного обміну дають підставу зробити висновок, що в отриманому ефекті, крім гіпотонічності цих МВ, провідна роль належить метакремнієвій кислоті та її кремнійорганічним похідним, які мають позитивний ефект у певній дозі. У зв'язку з цим механізм профілактичної дії МВ може бути пов'язаний з формуванням певного фону, на який накладається дія патогенного фактору.

Для підтвердження цієї гіпотези було проведено серію досліджень: 20 білим щурам, яких було поділено на рівні групи, вводили 2 МВ з різним вмістом метакремнієвої кислоти - «Дана» та «Аквавіта плюс». По завершенню курсових введень їм вводили алоксан в оригінальному дозуванні для отримання моделі, яка б відповідала порушенню ТТГ у людей. Іншій групі тварин вводили алоксан без попередніх навантажень МВ. Отримані дані в цих серіях порівнювали з даними інтактних тварин. Після введення щурам протягом 2 тижнів МВ «Дана» утворюється фон, завдяки якому алоксан не впливає на функцію нирок та стан електролітів натрію та калію, що демонструється відсутністю достовірних змін в порівнянні з фоновими значеннями тестів. Інша МВ того ж типу, але з більшим вмістом у своєму складі кремнієвої кислоти («Аквавіта плюс»), такого ефекту не проявляє. Коригуються під її впливом лише 2 показники з 7, а саме відбувається нормалізація знижених концентрацій натрію та калію в крові.

ВИСНОВКИ

В дисертації експериментально обґрунтовано можливість застосування борних та кремнієвих МВ на початкових стадіях ЦД при порушенні толерантності до глюкози з відсутністю клінічних симптомів захворювання.

1. Створена модель початкової стадії порушень ВО (алоксанова інтоксикація), яка характеризується змінами толерантності до глюкози при незмінності концентрації глюкози натще. Визначено ознаки порушень функціонального стану нирок та ВЕО - клубочкова гіперфільтрація, активація канальцевої реабсорбції, підвищення добового діурезу, олужнення сечі, натрій- та калійурез з супутнім зниженням вмісту цих електролітів у крові. Встановлено накопичення калію у тканинах нирок, м'язів та кришталику, та натрію - у печінці. Максимальний рівень порушень зафіксовано на сьому добу після введення алоксану.

2. Застосування борних МВ (з певними відмінностями між собою) у лікувальному режимі корегує показники ВЕО, ТТГ та функціонального стану нирок: МВ «Поляна Купель» нормалізує зсув ТТГ с першої години, тоді як МВ «Планета» - на третю годину. Однак МВ «Планета» більш ефективно впливає на показники функціонального стану нирок та ВЕО. Причиною таких розбіжностей впливу МВ може бути гальмування біологічного впливу борної кислоти значною загальною мінералізацією МВ «Поляна Купель». Слабкомінералізовані кремнієві МВ, особливо МВ «Дана», в лікувальному режимі нормалізують ТТГ. Показники функціонального стану залишаються підвищеними, що обумовлено гіпотонічністю МВ, при цьому встановлений корегуючий вплив МВ на ВЕО, особливо на показники електролітів у крові та тканинах. вуглеводний обмін нирка мінеральний

3. Застосування борних МВ у профілактичному режимі запобігає зсувам функції нирок та ВЕО при модельованій алоксановій інтоксикації. Однак на відміну від МВ «Поляна Купель», профілактичні навантаження МВ «Планета» нормалізують зміни ТТГ. Застосування слабкомінералізованої кремнієвої МВ «Дана» у профілактичному режимі запобігає порушенню функції нирок, ВЕО та змінам ТТГ при моделюванні алоксанової інтоксикації. Вплив слабкомінералізованої кремнієвої МВ «Аквавіта плюс» проявляється слабкіше: це стосується лише корекції ТТГ та концентрації електролітів крові, а порушення функції нирок та балансу калію не зникають.

4. У корекції експериментальних порушень ВО та ВЕБ і функції нирок значення має рівень загальної мінералізації МВ, яка при високому значенні гальмує біологічний ефект активних сполук. Гіпотонічність МВ при невеликих значеннях мінералізації стимулює ефект біологічно активних компонентів. При профілактичному застосуванні МВ внаслідок їх специфічної дії має значення фізіологічний фон, який виникає в організмі тварин до початку дії діабетогенного фактора. Якщо цей фон змінює функціональний стан окремих органів або систем до межі виснаження, зсуви після дії МВ є фізіологічними та швидко нормалізуються. Збільшення кількісного співвідношення біологічно активних сполук до мінералізації негативно впливає на ефективність використання слабкомінералізованих МВ.

СПИСОК НАУКОВИХ ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Солодова Л.Б. Гидрохимические и биологические особенности борсодержащих минеральных вод / Л.Б. Солодова, С.Г. Гуща // Український бальнеологічний журнал. - 2001. - № 3. - С. 32-34. Внесок дисертанта: пошук та аналіз літературних джерел, аналіз та інтерпретація отриманих результатів.

2. Алексєєнко Н.О. Експериментальні моделі цукрового діабету / Н.О. Алексєєнко, С.Г. Гуща, Л.В. Тихохід // Український бальнеологічний журнал. - 2002.- № 1.- С. 36-39. Внесок дисертанта: пошук та аналіз літературних джерел, аналіз та інтерпретація отриманих результатів.

3. Гуща С.Г. Стан водного обміну у тварин при вживанні мінеральної води за умов експериментального предіабету / С.Г. Гуща // Медична реабілітація, курортологія, фізіотерапія. - 2003. - № 4. - С. 29-31. Внесок дисертанта: експериментальні дослідження з інтерпретацією отриманих результатів, обґрунтування мети дослідження та висновків.

4. Алексєєнко Н.О. Використання мінеральної води «Планета» для корекції водно-електролітного обміну у щурів при моделюванні експериментального алоксанового предіабету / Н.О.Алексєєнко, С.Г. Гуща // Український бальнеологічний журнал. - 2004. - № 3-4. - С.104-111. Внесок дисертанта: експериментальні дослідження з інтерпретацією отриманих результатів, обґрунтування мети наукового дослідження та висновків.

5. Визначення змін фізіологічних, метаболічних, імунологічних та морфологічних характеристик організму щурів під впливом малих доз алоксану / Т.А. Золотарьова, Б.А. Насібуллін, О.С. Павлова, Н.О. Алексєєнко, А.С. Ручкіна, О.Я. Олешко, С.Г. Гуща, О.І. Бахолдіна // Медична реабілітація, курортологія, фізіотерапія. - 2005.- № 1.- С. 25-28. Внесок дисертанта: експериментальні дослідження.

6. Алексеенко Н.А. Влияние слабоминерализованных кремнийсодержащих минеральных вод Украины на водно-солевой обмен в организме экспериментальных животных / Н.А. Алексеенко, С.Г. Гуща, Л.В. Тихоход // Медична реабілітація, курортологія, фізіотерапія. - 2005. - № 3. - С. 21-23. Внесок дисертанта: експериментальні дослідження з інтерпретацією результатів, обґрунтування мети дослідження та висновків.

7. Алексєєнко Н.О. Стан водно-сольового обміну у тварин під впливом борних мінеральних вод України / Н.О. Алексєєнко, С.Г. Гуща, Л.В. Тихохід // Український бальнеологічний журнал. - 2005. - № 3-4. - С. 19-23. Внесок дисертанта: експериментальні дослідження з інтерпретацією результатів, обґрунтування мети дослідження та висновків.

8. Насибуллин Б.А. Возможное участие иона бора в осуществлении регуляции функциональной активности почек / Б.А. Насибуллин, С.Г. Гуща // Вісник проблем біології і медицини. - 2005. - Випуск 3. - С. 5-9. Внесок дисертанта: пошук та аналіз літературних джерел, аналіз та обґрунтування мети дослідження та висновків.

9. Современные представления о биологической активности кремния в организме человека и животных / Б.А. Насибуллин, С.Г. Гуща // Медична реабілітація, курортологія, фізіотерапія. - 2006. - № 1. - С. 29-32. Внесок дисертанта: пошук та аналіз літературних джерел, аналіз та обґрунтування мети дослідження та висновків.

10. Бабов К.Д. До механізму фізіологічної активності та протекторного впливу слабомінералізованих кремнієвих вод на зміни функції нирок та вмісту електролітів у тварин із експериментальною алоксановою інтоксикацією / К.Д. Бабов, Н.О. Алексєєнко, С.Г. Гуща, Л.В. Тихохід // Загальна патологія та патологічна фізіологія. - 2007 - № 2 - С. 23-29. Внесок дисертанта: експериментальні дослідження з інтерпретацією отриманих результатів, обґрунтування мети дослідження та висновків.

11. Гуща С.Г. Мінеральні води як засіб корекції змін тканинних електролітів при алоксанової інтоксикації / С.Г. Гуща // Вісник морської медицини. - 2008. - № 2. - С. 92-95. Внесок дисертанта: експериментальні дослідження з інтерпретацією результатів, обґрунтування мети наукового дослідження та висновків.

12. Патент 63252 Україна, МПК G09 B23/28. Спосіб моделювання цукрового предіабету / Т.А. Золотарьова, Б.А. Насібуллін, О.С. Павлова, Н.О. Алексєєнко, А.С. Ручкіна, О.Я. Олешко, С.Г. Гуща; заявник та патентовласник - Український науково-дослідний інститут медичної реабілітації та курортології. - № 2003032280; заявлено 17.03.2003; опубліковано 15.09.2005, Бюлетень № 9 (1 кн.).

13. Патент 4433 Україна, МПК 7 А 61 К 35/08. Спосіб корекції прихованих порушень вуглеводного обміну у експериментальних тварин / Т.А. Золотарьова, О.С. Павлова, Н.О. Алексєєнко, Б.А. Насібуллін, А.С. Ручкіна, О.Я. Олешко, С.Г. Гуща, Л.В. Тихохід, О.І. Бахолдіна; заявник та патентовласник: Український науково-дослідний інститут медичної реабілітації та курортології. - №20040503505; заявлений 11.05.2004; опублікований 17.01.2005, Бюлетень № 1 (1 кн.).

14. Экспериментальное исследование действия минеральной воды «Поляна Купель» на нарушение толерантности к глюкозе у крыс / Золотарёва Т.А., Насибуллин Б.А., Павлова О.С., Алексеенко Н.О., Ручкина А.С., Олешко О.Я., Гуща С.Г. // Матеріали II національного конгресу фізіотерапевтів та курортологів України «Курортні природні ресурси та фізичні фактори в медичній реабілітації» (Слов'янськ). - К., 2002. - С. 84-85.

15. Алексеенко Н.О. Возможности практического применения слабоминерализованных кремниевых вод Украины / Н.А. Алексеенко, Е.М. Никипелова, С.Г. Гуща, Л.В. Тихоход // Материалы международной научной конференции «Вода и здоровье». - Одесса, 2003. - С. 85-87.

16. Алексєєнко Н.О. Біологічна відповідь організму тварин стосовно дії різних концентрацій бору / Н.О. Алексєєнко, С.Г. Гуща // Медична реабілітація, курортологія, фізіотерапія. - 2003. - № 2. - С. 46.

17. Гуща С.Г. Питні мінеральні води як коректори порушень електролітного обміну при моделюванні гіперглікемічних станів / С.Г. Гуща // Матеріали регіональної науково-практичної конференції, присвяченої 125-річчю курорту Моршин «Актуальні проблеми медичної реабілітації хворих природними та преформованими фізичними факторами». - Дрогобич. - 2003. - С. 23.

18. Гуща С.Г. Особенности использования МВ с повышенным содержанием кремния при скрытых нарушениях углеводного обмена в эксперименте / С.Г. Гуща // Бюллетень III читань В.В. Підвисоцького: тези доповідей наукової конференції. - Одеса. - 2004. - С. 30-31.

19. Алексеенко Н.А. Влияние слабоминерализованной гидрокарбонатной кремниевой воды «Аквавита плюс» на состояние водно-электролитного обмена при экспериментальном предиабете / Н.А. Алексеенко, С.Г. Гуща // Матеріали V науково-практичної конференції з міжнародною участю «Рання медична реабілітація: здобутки, проблеми, перспективи медицини». - К. - 2004. - С. 127.

20. Алексєєнко Н.А. Водно-солевой обмен в организме здоровых крыс под влиянием курсовых нагрузок минеральной воды «Аквавита плюс» и «Дана» / Н.А. Алексеенко, С.Г. Гуща, Л.В. Тихоход // Медична реабілітація, курортологія, фізіотерапія. - 2005. - № 2. - С.44.

21. Алексеенко Н.А. Амбивалентно-эквилибраторное действие слабоминерализованных кремниевых вод на показатели водно-солевого обмена у животных с моделью экспериментального предиабета / Н.А. Алексеенко, Г.А. Дмитриева, С.Г. Гуща // Матеріали VI науково-практичної конференції з міжнародною участю (Євпаторія, 27-29 вересня 2005 р.). - К. - 2005. - С. 169-170.

22. Вплив розчину Полтавського бішофіту на вивідну та іонорегулюючу функцію нирок у щурів з моделлю алоксанової інтоксикації / Н.О. Алексєєнко, С.Г. Гуща, Л.В. Тихохід, Н.О. Ярошенко, Г.В. Іванова, І.В. Рудько // Медична реабілітація, курортологія, фізіотерапія. - 2009. - № 2.- С. 41-42.

АНОТАЦІЯ

Гуща С.Г. Патофізіологічні зміни водно-електролітного балансу при початкових порушеннях вуглеводного обміну та принципи їх корекції мінеральними водами в експерименті. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеню кандидата медичних наук за спеціальністю 14.03.04. - патологічна фізіологія. - Луганський державний медичний університет. - Луганськ, 2010.

Вивчено зміни вуглеводного, водно-електролітного обмінів та функції нирок білих щурів при моделюванні початкової стадії цукрового діабету та можливості корекції виявлених порушень введенням тваринам мінеральних вод протягом 14 діб. Показано, що під впливом малих доз алоксану порушується толерантність до глюкози при збереженні нормальної її концентрації у крові натще. При цьому у тварин змінюється водно-електролітний баланс, що проявляється натрій- та калійурезом з супутнім зниженням концентрації цих електролітів у крові та перерозподілом їх у тканинах. Порушення функціонального стану нирок проявляються у гіперфільтрації первинної сечі, яка обумовлює підвищення добового діурезу та олужнення сечі. Встановлено, що профілактичний та лікувальний режим введення тваринам протягом 14 діб мінеральних вод нормалізує зсуви вуглеводного та водно-електролітного обмінів та порушення функції нирок. В ефекті корекції експериментальних порушень патогенетичне значення мають: рівень загальної мінералізації вод; кількість біологічно активних сполук в їх складі; при застосуванні мінеральних вод в профілактичному режимі - той фон, який виникає під їх впливом до введення діабетогенного фактора.

Ключові слова: порушення вуглеводного обміну, корекція, мінеральні води.

Гуща С.Г. Патофизиологические изменения водно-электролитного баланса при начальных нарушениях углеводного обмена и принципы их коррекции минеральными водами в эксперименте. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата медицинских наук по специальности 14.03.04 - патологическая физиология. - Луганский государственный медицинский университет. - Луганск, 2010.

Изучены изменения углеводного, водно-электролитного обменов и функции почек белых крыс при моделировании начальной стадии сахарного диабета и возможности коррекции выявленных нарушений введением животным минеральных вод в течение 14 дней.

Показано, что под влиянием малых доз аллоксана нарушается толерантность к глюкозе при сохранении нормальной концентрации глюкозы в крови натощак. При этом у животных изменяется водно-электролитный баланс, что проявляется натрий- и калийурезом с сопутствующим снижением концентрации этих электролитов в крови и перераспределением их в тканях. Нарушения функционального состояния почек проявляются в гиперфильтрации первичной мочи, обуславливающей повышение суточного диуреза и ощелачивание мочи. Установлено, что профилактический и лечебный режим введения животным на протяжении двух недель минеральных вод вызывает нормализацию моделируемых сдвигов углеводного и вводно-электролитного обменов и коррекцию нарушений функций почек. В эффекте коррекции экспериментальных нарушений патогенетическое значение имеют: уровень общей минерализации вод; количество биологически активных соединений в их составе; при использовании минеральных вод в профилактическом режиме - тот фон, который возникает под их влиянием до введения диабетогенного фактора. Проведенные исследования обосновывают целесообразность использования минеральных вод у людей с нарушением толерантности к глюкозе, предупреждая дальнейшее развитие патологии и её перехода в фазу сахарного диабета. Разработана оригинальная модель алоксановой интоксикации, которая отвечает состоянию нарушений толерантности к глюкозе у людей и может быть использована при изучении корригирующего влияния других лечебных средств.

Ключевые слова: нарушения углеводного обмена, коррекция, минеральные воды.

Gushcha S.G. Pathophysiological changes of water-electrolyte metabolism at initial stages of carbohydrate metabolic disorders and principles of their correction by mineral waters in experiment. - Manuscript.

The dissertation on obtaining of scientific degree of the candidate of medical sciences on specialty 14.03.04 - pathological physiology. - Lugansk State Medical University. - Lugansk, 2010.

The changes of carbohydrate, water-electrolyte metabolism and renal function in white rats were studied at the model of the initial stages of diabetes. The possibilities of correction of the revealed changes by mineral waters at animals during 14 days were studied. It was shown that under the influence of alloxan in small doses tolerance to glucose was changed at the background of normal blood glucose level on empty stomach. The water-electrolyte balance changes in animals, that is manifested by potassium- and sodiumuresis with the concomitant decrease of these electrolytes levels in blood and redistribution of them in tissues. Disorder of the renal functional state is manifested by primary urine hyperfiltration that leads to increase of daily diuresis and urine alkalosis. It was shown that application during 2 weeks of mineral waters had prophylactic and medical effect on changes of carbohydrate and water-electrolyte metabolisms and renal disorders in rats. Usefulness of mineral waters drinking is grounded for humans with changed glucose tolerance, because mineral waters usage prevents further development of diabetes. The original model of alloxan intoxication which corresponds with the tolerance to glucose change for humans is proposed and can be used during the study of the correcting influence of other medicinals.

Keywords: carbohydrate metabolic disorders, correction, mineral waters.

Размещено на Allbest.ru