Окиснювальні та кон’югаційні реакції біотрансформації ксенобіотиків за умов метаболічних порушень, індукованих цукровим діабетом та вискожировою дієтою

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені О.О.БОГОМОЛЬЦЯ

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

ОКИСНЮВАЛЬНІ ТА КОН'ЮГАЦІЙНІ РЕАКЦІЇ БІОТРАНСФОРМАЦІЇ КСЕНОБІОТИКІВ ЗА УМОВ МЕТАБОЛІЧНИХ ПОРУШЕНЬ, ІНДУКОВАНИХ ЦУКРОВИМ ДІАБЕТОМ ТА ВИСОКОЖИРОВОЮ ДІЄТОЮ

14.01.32 - медична біохімія

Герич Олена Хомівна

Київ-2009

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Вінницькому національному медичному університеті ім.М.І.Пирогова на кафедрі біологічної та загальної хімії.

Науковий керівник: доктор медичних наук, професор

Вінницький національний медичний

університет ім.М.І.Пирогова,

завідувач кафедри біологічної та загальної хімії

офіційні опоненти: доктор медичних наук, професор

Корда Михайло Михайлович,

Тернопільський державний медичний університет ім. І.Я.Горбачевського,

завідувач кафедри медичної біохімії та клініко-лабораторної діагностики

доктор біологічних наук

Левицький Євгеній Леонідович,

Інститут біохімії НАН України ім.О.В.Палладіна,

провідний науковий співробітник

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Цукровий діабет, ожиріння та метаболічний синдром належать до найбільш поширених розладів обміну речовин для населення багатьох країн, включаючи Україну, та перетворились на серйозну медико-соціальну та економічну проблему [Ефимов А.С., Скробонская Н.А., 1998; Прудіус П.Г. та співавт., 2000; Тронько М.Д., 2005; Тимченко А.М., 2007; Golden S.H. еt al., 2009]. Ці стани асоціюються з важкою патологією серцево-судинної системи - гіпертонічною та ішемічною хворобами, цереброваскулярними ураженнями, ураженнями печінки, з хворобами кістково-м'язової системи та онкологічними захворюваннями [Dhaliwal S.S. еt al., 2009; Cheung O, Sanyal A.J., 2009]. В основі їх виникнення лежить спільний патогенетичний чинник - дефіцит інсуліну та (або) інсулінорезистентність [Unger R.H. 2002; Lewin H.S., 2008; Shanik M.H., et al. 2008]. Порушення секреції інсуліну чи зменшення чутливості рецепторів до нього викликає не лише порушення обміну ліпідів, вуглеводів, амінокислот, але охоплює практично всі регуляторні та метаболічні системи організму, включаючи біотрансформацію ксенобіотиків.

Дослідження останніх років засвідчили, що цукровий діабет може суттєво впливати на систему цитохрому Р450, посилюючи експресію одних його ізоформ, зокрема цитохрому Р4502Е1, та гальмуючи активність інших [Ковалев Е.И., Румянцева Е.И., 2000; Wang Z. et al. 2003; Gonzalez F.J., Gonzalez F.J.2007; Raza H, et al. 2004; Khemawoot P, et al., 2007; Kim S.K., Novak R.F., 2007]. Наслідком цього є зміни в фармакокінетичній поведінці і токсичності лікарських засобів та токсикантів [Khemawoot P., et al., 2007; Kim Y.C, et al., 2005]. Менше відомо, як впливає на біотрансформацію ксенобіотиків перевантаження раціону жирами, однак наявна інформація дозволяє стверджувати, що такий вплив існує. Зокрема, показано, що перевантаження жирами викликає зростання загального вмісту цитохрому Р450 в печінці щурів [Mantena SK., et al., 2009]. Разом з тим, чинники, що лежать в основі «викривлення» реакції організму на дію ксенобіотиків при цукровому діабеті та перевантаженні жирами, як і біохімічні механізми, через які реалізується їх несприятлива дія на систему метаболізму ксенобіотиків, залишаються невідомими. На сьогодні немає чіткого розуміння того, як може змінюватись біотрансформація, а відтак фармакологічний ефект та токсичність лікарських засобів в організмі хворих на цукровий діабет та ожиріння.

Таким чином, потрібні комплексні дослідження впливу цукрового діабету та перевантаження жирами на процеси метаболічних перетворень ксенобіотиків, які б одночасно охоплювали оцінку ензимних систем окиснювальної і кон'югаційної фаз метаболізму, процесів елімінації ксенобіотиків з цілісного організму і їх токсичності. Серед численних патогенетичних чинників цукрового діабету та перевантаження жирами (гіперглікемія, гіперкетонемія, гіпертригліцеридемія, активація ліполізу, глікогенолізу, глюконеогенезу та інші) необхідно знайти ті з них, які мають визначальний вплив на формування несприятливих змін в системі біотрансформації ксенобіотиків і можуть привести до зростання токсичності лікарських засобів чи небажаної модифікації їх фармакологічного ефекту.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в рамках планової НДР кафедри біологічної та загальної хімії Вінницького національного медичного університету ім. М. І. Пирогова: “Дослідження впливу деяких екзогенних та ендогенних чинників на біотрансформацію, фармакологічний ефект та токсичність лікарських засобів” (№ держреєстрації - 0106U005135).

Мета роботи. З'ясувати біохімічні механізми, які лежать в основі розвитку порушень процесів біотрансформації чужорідних речовин, за умов цукрового діабету та перевантаження раціону жирами та експериментально обґрунтувати підходи до корекції небажаних змін в терапевтичній активності і токсичності лікарських засобів модуляторами цитохрому Р4502Е1.

Задачі наукового дослідження. Оцінити активність ензимів першої фази, зокрема множинних форм цитохрому Р450 (анілін-, пара-нітрофенол- та ацетанілідгідроксилазні, еритроміцин-, амідопірин-, метопролол- та індометацин- деметилазні активності), естераз та ензимів другої фази (глюкуронозил-, сульфо-, глутатіонтрансферази) метаболізму ксенобіотиків в печінці, нирках та легенях щурів в умовах індукованого стрептозотоцином цукрового діабету та високожирової дієти.

Дослідити вплив цукрового діабету та високожирової дієти на основні реакції метаболізму ксенобіотиків в цілісному організмі на прикладі сульфадимезину, амідопірину, ацетананіліду, толуолу та бромбензолу у щурів.

Визначити залежність змін метаболізму ксенобіотиків від ступеню порушень метаболізму жирів та вуглеводів. Виявити силу кореляційного зв'язку між індукованими цукровим діабетом та перевантаженням жирами змінами в активності ферментів метаболізму ксенобіотиків та ступенем метаболічних порушень при діабеті та ожирінні.

Вивчити вплив експериментального цукрового діабету та високожирової дієти на анальгетичний ефект диклофенаку натрію, токсичність парацетамолу і бромбензолу та дослідити протекторну дію інгібіторів цитохрому Р4502Е1.

Об'єкт дослідження. Індуковані цукровим діабетом та високожировою дієтою зміни біотрансформації ксенобіотиків у щурів.

Предмет дослідження. Активність ензимів 1 та 2 фази біотрансформації ксенобіотиків, елімінація, фармакологічна активність та токсичність ксенобіотиків.

Методи наукового дослідження. В роботі використані біохімічні, фармакологічні, токсикологічні методи дослідження, а саме: визначення активності множинних форм цитохрому Р450 - 1А2, 2С, 2D, 2Е1 та 3А, UDP-глюкуронозилтрансфе- ферази, фенолсульфотрансферази, N-ацетилтрансферази, глутатіон-S-трансфераз, алкоголь- та альдегіддегідрогеназ, естераз в субклітинних фракціях печінки, нирок та легень; оцінка впливу інгібіторів на активність множинних форм цитохрому Р450; визначення елімінації тест-препаратів з організму щурів, фармакологічної активності та токсичності лікарських засобів. Застосовані методи статистичної обробки експериментального матеріалу, у тому числі кореляційний аналіз.

Наукова новизна отриманих результатів. Вперше продемонстровано системний вплив цукрового діабету та харчового перевантаження жирами на процеси біотрансформації ксенобіотиків, який проявляється у змінах профілю активності ензимів окиснювальної та кон'югаційної фаз метаболізму ксенобіотиків, перерозподілом шляхів їх біотрансформації в цілісному організмі та зміною фармакологічної активності та токсичності.

Виявлені різнонаправлені зміни активності цитохром Р450-залежних монооксигеназ, естераз та кон'югаційних ензимів за умов цукрового діабету та перевантаження раціону жирами, що обумовлюють перерозподіл шляхів метаболізму ксенобіотиків при цих станах. Вперше на рівні цілісного організму доведено, що у щурів з цукровим діабетом та перевантаженням жирами посилюються каталізовані цитохромом Р4502Е1 етапи біотрансформації ацетаніліду, толуолу та бромбензолу, що проявляється зростанням екскреції з сечею меркаптурових кислот та посиленням виведення метаболіту толуолу - гіпурової кислоти. Активується також залежний від цитохрому Р4503А метаболізм амідопірину, що має наслідком посилення екскреції 4-аміноантипірину. Однак за цих умов гальмується каталізована цитохромом Р4502С реакція утворення крезольних метаболітів толуолу.

Вперше виявлено, що у щурів з цукровим діабетом та перевантаженням жирами зростає активність UDP-глюкуронозилтрансферази, але знижуються активність фенолсульфотрансферази. Активність N-ацетилтрансферази та глутатіон-S-трансфераз у щурів з цукровим діабетом падає, а у тварин з перевантаженням жирами, навпаки, зростає. У відповідності з цими змінами відбувається зростання екскреції з сечею глюкуронідних метаболітів ацетаніліду при знижені виведення його сульфатних метаболітів. У щурів з цукровим діабетом падає екскреція ацетильованих метаболітів сульфадимезину та амідопірину (N-ацетилсульфадимезину та N-ацетил-4-аміноантипірину), в той час як у тварин з перевантаженням жирами виведення зазначених метаболітів, навпаки, зростає. Встановлено, що зміни активності ферментних систем метаболізму ксенобіотиків у щурів з цукровим діабетом та перевантаженням жирами тісно асоціюються з порушеннями метаболізму вуглеводів та ліпідів. Визначальною детермінантою змін активності множинних форм цитохрому Р450, кон'югуючих ферментів печінки, нирок та легень є активація процесів кетогенезу, ліполізу та глюконеогенезу і в меншій мірі глікогенолізу.

У щурів з перевантаженням жирами зростає гепатотоксичність парацетамолу та бромбензолу. У щурів з цукровим діабетом зростає токсичність лише бромбензолу, тоді як парацетамолу - знижується. При обох патологічних станах посилюється анальгетична дія субстрату цитохрому Р4502С - диклофенаку натрію.

Практичне значення отриманих результатів. Положення, сформульовані в роботі, дають можливість передбачити характер змін біотрансформації лікарських засобів за умов цукрового діабету та при перевантаженому жирами харчуванні. В клінічній практиці слід обережно призначати пацієнтам з некомпенсованим цукровим діабетом, важкими проявами метаболічного синдрому та стеатозом печінки лікарських препаратів, біотрансформація яких супроводжується утворенням токсичних метаболітів. Доцільно також уникати застосування препаратів, здатних індукувати цитохром Р4502Е1, чи гальмувати процеси кон'югації. Хворим з зазначеною патологією доцільно уникати контакту на виробництві чи в побуті з аліфатичними та ароматичними галогенопохідними типу бензолу, бромбензолу та тетрахлорметану. Підвищення токсичності ксенобіотиків субстратів цитохрому Р4502Е1 можна усунути застосуванням інгібітора цього фермента діетилдітіокарбамату. Слід також зважити на те, що цукровий діабет та перевантаження жирами можуть спричинити посилення анальгетичного ефекту диклофенаку натрію.

Впровадження результатів роботи в практику. Результати роботи використовуються в навчальному процесі та практиці наукових досліджень кафедр біологічної та загальної хімії, фармакології, клінічної фармації і клінічної фармакології Вінницького національного медичного університету ім. М.І. Пирогова та інших установ.

Особистий внесок здобувача. Отримані дані є результатом самостійної роботи дисертанта. Дисертантом самостійно розроблена програма досліджень, проаналізована наукова література за темою дисертації, виконаний патентно-інформаційний пошук, проведені експериментальні дослідження та їх статистична обробка, спільно з науковим керівником дана інтерпретація отриманих результатів. Дисертантом написані всі розділи дисертації, сформульовані висновки, практичні рекомендації, оформлені публікації.

Апробація результатів дисертації. Основні матеріали дисертації були викладені на ІХ Українському біохімічному з'їзді (2006 р.), 3-й міжнародній конференції молодих науковців (м. Харків, 2008 р.), науково-практичній конференції «Безпечна фармакотерапія в Україні» (м. Тернопіль, 2008 р.), 6 Міжнародній науковій конференції студентів та молодих вчених «Сьогодення та майбутнє медицини» (м. Вінниця 2009 р.).

Публікації. За темою дисертації опубліковані 6 статей у фахових виданнях, рекомендованих ВАК України.

Структура та обсяг дисертації. Робота викладена на 177 сторінках машинописного тексту і складається зі вступу, огляду літератури, експериментальної частини (матеріали і методи, результати, обговорення), висновків та списку джерел літератури - 279 посилань, в тому числі 227 латиницею. Робота ілюстрована 56 таблицями та 4 рисунками.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали та методи дослідження. Досліди проведені на 242 білих щурах-самцях з початковою масою тіла не менше 165 г згідно правил гуманного відношення до експериментальних тварин та затверджених комітетом з біоетики Вінницького національного медичного університету. Експериментальні групи формувалися по 10-12 тварин в кожній. З досліду тварин виводили шляхом декапітації під ефірним наркозом. Всі тварини отримували напівсинтетичний крохмально-казеїновий раціон, складений за рекомендаціями, викладеними в монографії "Экспериментальная витаминология" [Островский Ю.М., 1979]. Харчування тварин та забезпечення їх питною водою було ad libitum. Енергетична цінність 1 кг корму складала 4740 ккал, в тому числі вклад білків становив 1130 ккал (24%), вуглеводів 2665 ккал (56%), ліпідів 945 ккал (20%) [Бузник И.М., 1978]. метаболізм ксенобіотик бензол токсичність

Цукровий діабет легкого та важкого ступеню у щурів моделювали шляхом одноразового внутрішньоочеревинного введення стрептозотоцину в дозі 45 або 70 мг/кг, використовуючи його розчин в 0,1 М цитратному буфері, рН 4,5. В контролі тварини отримували еквівалентний об'єм цитратного буферу [Brands M.W., Hopkins T.E., 1996; Великий М.М. та співавт., 1996; Hicks K.K. et al., 1997]. В дослід тварин брали через 2 тижні з початку введення стрептозотоцину з рівнем глюкози, що перевищував 12 ммоль/л [Великий М.М. та співавт., 1996]. В додатковому контрольному досліді для попередження дії стрептозотоцину в дозі 45 мг/кг за 15 хв до його введення внутрішньоочеревинно одноразово вводили нікотинамід в дозі 230 мг/кг [LeDoux S.P. et al., 1988, Wong K.K., 1996].

Високожирову дієту створювали на основі рекомендацій літератури [Raucy et al., 1991; Wilkes J..J et al., 1998; Harris R.B., et al., 1998]. В раціоні тварин цієї групи квота жирів була збільшена до 50% загального калоражу за рахунок зменшення частки вуглеводів до 26%. Контрольна і дослідна дієта були не лише ізокалорійними (4740 ккал), але і містили однакову кількість протеїну, вітамінів та мінеральних солей. Перед початком застосування високожирової дієти тварини тиждень перебували на контрольному раціоні. Високожирова дієта застосовувалась протягом 4 тижнів.

Біотрансформацію тест-препаратів визначали за екскрецією їх метаболітів з сечею. Метаболізм амідопірину визначали за екскрецією його метаболітів з сечею зібраною за 12 год після одноразового внутрішньоочеревинного введення щурам в дозі 12,8 мкмоль на 100 г маси. Вільний та ацетильований 4-амiноантипiрин визначали за реакцією утворення iндофенолового барвника [Попов Т.А., Леоненко О.Б., 1977]. Метаболізм сульфадимезину визначали за екскрецією з сечею за 12 год після одноразового перорального введення 36 мкмоль/100 г маси щура вільного та ацетильованого сульфадимезину за методом Bratton-Marshall [Алимова М.М, Толкачевская Н.Ф., 1962]. Метаболізм толуолу визначали за екскрецією його метаболітів з сечею зібраною за 12 год після перорального введення його 50 % розчину на соняшниковій олії в дозі 109 мкмоль/100 г маси тіла. Вміст гіпурової кислоти визначали за реакцією з пірідином в середовищі оцтової кислоти [Ogata M. et al., 1981], а кількість крезолу - за реакцією з 4-аміноантипірином [Коренман И.М., 1975]. Метаболізм бромбензолу вивчали за екскрецією з сечею, зібраною за 18 год після перорального введення його 50% розчину в олії в дозі 127 мкмоль/100 г маси. Вміст меркаптурових кислот визначали за кількістю утворених після лужного гідролізу сечі тіоефірів [Henderson P.T. et al., 1984]. Вміст вільних та кон'югованих бромфенолів - за реакцією з 4-аміноантипірином [Коренман И.М., 1975], бромкатехолів - за реакцією з хлоридом кобальту [Azouz W.M. et al., 1953]. Біотрансформацію ацетанiлiду досліджували після його внутрішньоочеревинного введення щурам в дозі 74 мкмоль на 100 г маси тіла у вигляді 0,5 % водного розчину, після чого сечу для дослідження збирали за 12 год. Загальну кількість всіх метаболітів (анiлiдних та амiнофенольних) оцінювали за реакцією дiазосполучення, частку амiнофенольних метаболітів - за реакцією утворення iндофенолового барвника [Коренман И.М., 1975; Сиггиа С., Ханна Д.Г. 1983; Пентюк А.А. і співавт., 1990]. Вільні та зв'язані метаболіти визначали, відповідно, у гiдролiзованiй та негiдролiзованiй сечі. Пара-ацетиламiнофенол (парацетамол) екстрагували з негiдролiзованої сечі діетиловим ефіром. Вміст глюкуронiдних метаболітів ацетаніліду визначали методом, що дозволяє диференціювати кон'югованi форми i вільну глюкуронову кислоту [Yuki H., Fischman N.H., 1963]. Вміст вільних та зв'язаних сульфатів визначали турбiдиметричним методом [Цевелева И.А., 1971]. Гідроліз сульфатних та глюкуронідних метаболітів парацетамолу проводили за допомогою арiлсульфатази і бета-глюкуронiдази [Parke D.V., Williams R.T., 1951; Doorn V.R. et al., 1981].

Токсичність парацетамолу оцінювали після його одноразового перорального введення щурам з перевантаженням жирами та важким цукровим діабетом в дозі 3 г/кг. Токсичність бромбензолу оцінювали після його перорального введення щурам з цукровим діабетом чи з перевантаженням жирами в дозі 1 г/кг. Частині тварин, що отримували високожирову дієту, парацетамол чи бромбензол вводили на фоні інгібітору цитохрому P4502Е1 діетилдітіокарбамату, який вводили в шлунок в дозі 200 мг/кг двічі - напередодні та в день введення парацетамолу або бромбензолу. Стан печінки щурів оцінювали через добу після введення гепатотоксикантів.

Дослідження активності ксенобіотик-метаболізуючих ферментів. Для отримання субклiтинних фракцій печінки щурів, що напередодні голодували протягом 12 год (без обмеження води), декапітували під легким ефірним наркозом. Мікросомальну фракцію печінки, легень та нирок отримували шляхом послідовного центрифугування їх гомогенату та використовуючи здатність до агрегації під дією катіонів калію та магнію [Kamath et al., 1971].

В мікросомній фракції органів визначали активність NADH- і NADPH-редуктаз, загальний вміст цитохрому Р450 та його монооксигеназні активності - активність амідопірин-N-, еритроміцин-N-, індометацин-О-, метопролол-О-деметилази, ацетанілідгідроксилази, анілінгідроксилази [Карузина И.И., Арчаков А.И., 1977], гексобарбіталгідроксилази [Breyer U., Villumsen D., 1975], пара-нітрофенолгідроксилази [Koop D.R., 1986], перекисного окислення ліпідів [Костюк В.А., 1991 а,б] та CCl₄-залежне перекисне окислення ліпідів [Sato A, Nakajima T., 1979; Костюк В.А., 1991 а,б], UDP-глюкуронозилтрансферази (КФ 2.4.1.17) [Burchell B., Weatheril P., 1981], арiлестерази (карбоксилестераза, КФ 3.1.1.2), аліестерази (КФ 3.1.1.1) [Покровский А.А., Арчаков А.И., 1968], арiламiдази (карбоксилестераза, КФ 3.1.1.1) [Heymann E. et al., 1981]. В постмітохондріальній фракції визначали активність N-ацетилтрансферази (КФ 2.3.1.5) [Weber W.W., King C.M., 1981], глутатіон-S-трансферази (КФ 2.5.1.18) [Habig W.H., Jacobi W.B., 1981; Ploemen JP, et al., 1996], фенолсульфотрансферази (КФ 2.8.2.1) [Kempen G.M., Jansen G.S., 1971], альдегіддегідрогенази класів 1 та 3 [Кочетов Г.А., 1980; Bunting KD, Townsend AJ. 1996; Dockham PA. et al., 1997; Moreb JS. et al., 2000], алкогольдегідрогенази (КФ 1.1.1.1) [Кочетов Г.А., 1980].

Вміст відновленого глутатiону та його окисненої форми визначали у трихлороцтовому фільтраті в глутатiонтрансферазнiй реакції [Asaoka K., Takahashi K., 1981]. Цистеїн визначали за реакцією з нiнгiдрином в трихлороцтовому фільтраті [Gaitonde M.K., 1967], глюкуронідів та сульфатів в трихлороцтовому фільтраті печінки - за методами, описаними для визначення глюкуронідних та сульфатних метаболітів ацетаніліду. Сумарний вміст КоА (КоА-SH та ацетил-КоА) визначали за методом ацетилювання пара-амінобензойної кислоти [Островский Ю.М., 1979].

Для уточнення ізоферментної приналежності індукованих при цукровому діабеті та перевантаженні жирами монооксигеназних активностей були використані ізофермент-специфічні інгібітори.

Інші дослідження. Активність аланінамінотрансферази (КФ 2.6.1.2) та аспартатамінотрансферази (КФ 2.6.1.1) визначали уніфікованими методами Райтмана-Френкеля, рівень глюкози в крові - орто-толуїдиновим методом, вільних жирних кислот в сироватці крові - за утворенням мідних солей, тригліцеридів (триацилгліцеролу) - за кількістю формальдегіду, що утворюється після окиснення гліцеролу [В.В.Меньшиков, 1987]. Вміст малонового діальдегіду визначали за реакцією з тіобарбітуровою кислотою [Владимиров, Арчаков, 1972], а вміст протеїну - мікробіуретовим методом з реактивом Бенедикта [Кочетов Г.А.,1980], кетонових тіл в крові щурів - після осадження протеїнів сульфатом цинку та гідроксидом барію [Асатиани В.С., 1957; Покровский А.А., 1969], неестерифіковані (вільні) жирні кислоти - за екстракцією мідних солей жирних кислот з плазми крові органічним розчинником [Меньшиков В.В., 1987], глікогену в печінці - за методом Зейфтера [Асатиани В.С., 1957].

Статистичну обробку результатів дослідження виконували методами варіаційної статистики з вираховуванням М±m, t, r, P. Використовували прикладні програми Statistica 6.0 for Windows 98. Вірогідними вважали зміни показників при Р<0,05 [Е.В.Гублер, 1978, В.Н.Носков, 1990].

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Одноразове внутрішньоочеревинне введення щурам стрептозотоцину в дозі 45 та 70 мг/кг викликає розвиток цукрового діабету, відповідно легкого та важкого ступеню, про що свідчить підвищення рівня глюкози в крові в 2,5 та 3, вільних жирних кислот в 1,6 та 2,5, активності глюкозо-6-фосфатази в печінці в 2 та 3 рази, а також зниження кількості глікогену в печінці на 36,6 та 55 % відповідно. Рівень кетонових тіл в сироватці крові щурів збільшився відповідно в 2,2 та 6 разів, що вказує на розвиток важкого цукрового діабету з виразним кетоацидозом внаслідок введення 70 мг/кг стрептозотоцину.

Згодовування дослідним тваринам протягом 4-х тижнів високожирової дієти приводить до розвитку порушень обміну жирів та вуглеводів, про що свідчить зростання кількості вільних жирних кислот в сироватці крові в 2, кетонових тіл в 2,8, кількості тригліцеридів в печінці в 3,6 рази та активності глюкозо-6-фосфатази на 41 % при одночасному зниженні кількості глікогену в печінці на 36 % та рівня глюкози крові на 14,7 %.

Цукровий діабет та споживання високожирової дієти суттєво впливають на активність ферментів біотрансформації ксенобіотиків. Так, кількість цитохрому Р450 в печінці щурів з легким цукровим діабетом зросла на 18 %, з важким - на 24 %, при перевантаженні жирами - на 23,5 %.

Обидва стани викликають в печінці суттєві, але різноспрямовані зміни активності множинних форм цитохрому Р450 (табл.1). Так, відбувається значне підвищення активності цитохромів Р4502Е1 та Р4503А при падінні активності Р4502С (індометацин-О-деметилазна, гексобарбіталгідроксилазна активність), 2В (індометацин-О-деметилазна активність), 2D (метопролол-О-деметилазна активність) та 1А2(ацетанілідгідроксилазна активність). Зокрема, в печінці тварин з легкою формою цукрового діабету активність цитохром Р4502Е1-залежних анілін- та пара-нітрофенолгідроксилаз зросла приблизно однаково (в 2,4 та 2,5), з важкою його формою - в 3,3 та 4, відповідно, а з перевантаженням жирами - в 2 рази. Відбулось подібне, хоч дещо менше за величиною, зростання активності цих ферментів в нирках та легенях щурів. Еритроміцин-N- та амідопірин-N-деметилазні активності цитохрому Р4503А в печінці щурів з легким діабетом зростали на 30 та 28 %, на 42 та 40 % - з важким, на 45,9 та 32 % - з перевантаженням жирами.

Таблиця 1

Активність ензимів біотрансформації ксенобіотиків в печінці щурів з цукровим діабетом та перевантаженням жирами (Mm)

Активність ензимів нмоль/хв/мг білка	Цукровий діабет	Високожирова дієта
	Контрольна група, n=10	Стрептозотоцин, 45 мг/кг, n=12	Стрептозотоцин, 70 мг/кг, n=12	Контрольна група, n=10	4 тижні, n=10
Цитохром Р450	0,870,06	1,030,05	1,080,06*	0,790,05	0,990,06*
Анілінгідроксилаза	0,730,07	1,740,12*	2,410,15*	0,740,08	1,450,10*
Пара-нітрофенолгідроксилаза	0,270,02	0,670,07*	1,080,11*	0,280,03	0,580,04*
Ацетанілідгідроксилаза	1,790,09	1,460,09*	1,450,08*	1,760,12	1,900,11
Амідопірин-N-деметилаза	5,690,38	7,290,55*	7,980,46*	6,440,71	8,520,48*
Еритроміцин-N-деметилаза	0,970,06	1,260,06*	1,380,08*	0,980,09	1,430,09*
Метопрол-О-деметилаза	0,750,04	0,640,03	0,600,04*	0,830,08	0,650,05
Гексобарбіталгідроксилаза	3,590,25	2,910,12*	2,500,19*	3,460,21	2,640,20*
Індометацин-О-деметилаза	0,570,02	0,490,02*	0,430,02*	0,650,04	0,510,03*
Ензими метаболізму спиртів, альдегідів та складних ефірів
Алкогольдегідрогеназа	5,400,24	4,530,23*	4,010,28*	4,960,33	3,960,24*
Альдегіддегідрогеназа класу 3	3,790,23	3,130,24	2,910,29*	3,940,28	4,900,24*
Арілестераза	3953305	4886266*	5030257*	4165257	5066250*
Ензими та субстрати кон'югації
UDP-глюкуронозилтрансфераза	2,730,17	3,220,14*	3,510,22*	2,800,20	3,550,20*
глюкуроніди, мкмоль/г	86,16,64	1075,2*	1084,3*	85,35,19	97,64,15
Фенолсульфотрансфераза	0,380,02	0,280,02*	0,240,02*	0,320,02	0,250,02*
сульфати, мкмоль/г	1,430,08	1,230,07	1,190,04*	1,320,06	1,170,05
N-ацетилтрансфераза, нмоль/мг білка за 60 хв	0,310,03	0,230,02*	0,210,02*	0,260,02	0,330,02*
КоА, нмоль/г печінки	33924	52333*	75445*	29819	85773*
Глутатіон-S-трансфераза, хлординітробензол	30328	23411*	21719*	34220	44930*
GSH, мкмоль/г	7,070,32	5,550,29*	5,160,30*	6,710,34	5,520,33*

Примітка: * вірогідні відмінності (р<0,05) щодо контрольної групи.

Відповідно тяжкості цукрового діабету та під впливом перевантаження раціону жирами в мікросомах печінки щурів посилилась інтенсивність NADPН- та CCl₄-залежної пероксидації ліпідів, яка також каталізується цитохромом Р4502Е1. На наш погляд, це відбувається за рахунок зростання вмісту цитохрому Р450, і, в першу чергу, ізоформи Р4502Е1, яка володіє високою оксидазною активністю і підвищеною здатністю активувати молекулярний кисень [Gonzalez F.J., 2007; Lu Y. et al., 2008; Myasoedova K.N., 2008; Hamdane D., et al., 2008; Froy O., 2009]. В той же час в печінці щурів з легкою та важкою формами цукрового діабету та перевантаженням жирами зареєстровано зниження гексобарбіталгідроксилазної та індометацин-О-деметилазної активності, каталізованої цитохромом Р4502С на 19, 30 та 23,7 % та 14, 25 і 21,5 %, відповідно, метопролол-О-деметилазної активності цитохрому Р4502D - на 14,7, 20 і 22 %, відповідно. Ацетанілідгідроксилазна активність цитохрому Р4501А2 знизилась при діабеті та суттєво не змінилась після споживання високожирової дієти.

Цукровий діабет та перевантаження раціону жирами викликають також зміни активності ензимів метаболізму спиртів, альдегідів та складних ефірів. Зокрема, активність алкогольдегідрогенази в печінці щурів з легким та важким цукровим діабетом знизилась на 16 та 26%, відповідно, з перевантаженням жирами - на 20,6%. Активність альдегіддегідрогенази класу 3 у тварин з діабетом знизилась, тоді як у тварин, що споживали протягом 4-х тижнів високожирову дієту збільшилась. В той же час зросла активність аліестерази, арілестерази та аріламідази в печінці щурів з цукровим діабетом і з перевантаженням раціону жирами.

Відбуваються суттєві та різноспрямовані зміни активності ферментів кон'югації під впливом цукрового діабету та високожирової дієти. Активність UDP-глюкуронозилтрансферази зросла на 18 та 29 %, відповідно при легкому та важкому діабеті, та на 27 % при перевантаженні жирами. Збільшився і вміст глюкуронідів в печінці - на 24, 26 та 14 %, а зв'язаних глюкуронідів - на 20, 23 та 24 %, відповідно. Однак, залежно від ступеня важкості діабету та під впливом високожирової дієти знизилась активність фенолсульфотрасферази - на 26 та 37 %, відповідно при легкому та важкому діабеті, та на 22 % при перевантаженні жирами, а вміст загальних сульфатів знизився на 26, 34 та 21 %, відповідно. Зміни активності N-ацетилтрансферази в печінці виявились протилежними. Її активність знизилась на 26 та 32 %, відповідно у щурів з легкою та важкою формами цукрового діабету, але у тварин, що перебували на високожировій дієті посилилась на 27 %. Хоча концентрація КоА в печінці зросла при обох станах.

Протилежно направленими виявились зміни глутатіонування - посилення при перевантаженні жирами та пригнічення при цукровому діабеті. Найбільш суттєво змінилась активність глутатіон-S-трансферази з субстратом хлординітробензолом, який є специфічним щодо альфа форми ферменту [Habig W.H.,Jacobi W.B., 1981; Ploemen JP, et al., 1996]. В печінці щурів з легкою формою цукрового діабету активність ензиму знизилась на 23%, а у щурів з важким діабетом - на 28%, а також зменшився вміст відновленого глутатіону на 21,5 та 27%, відповідно. Подібні зміни концентрації відновленого глутатіону спостерігали в нирках та легенях щурів з цукровим діабетом. Вміст попередника глутатіону цистеїну знизився, натомість вміст глутатіондисульфіду в печінці зріс. Але при перевантаженні раціону жирами активність глутатіон-S-трансферази з субстратами: хлординітробензолом в печінці щурів зросла на 31,3 %, нітрогліцерином (мю-форма) - на 38,6%, етакриновою кислотою (пі-форма) - на 26,7%. Вміст відновленого глутатіону в печінці знизився на 18%. Також знизився рівень цистеїну в печінці, але вміст глутатіондисульфіду зріс.

Кореляційний аналіз показав, що між індукованими цукровим діабетом та високожировою дієтою активацією процесів кетогенезу, глюконеогенезу та ліполізу з одного боку та змінами активності ензимів ксенобіотикметаболізуючих систем виникають достовірні залежності (r = 0,43 - 0,65).

Для уточнення, за рахунок яких ізоформ цитохрому Р450, відбувається активація анілінгідроксилазної та еритроміцин-N-деметилазної активностей при цукровому діабеті та перевантаженні жирами був проведений інгібіторний аналіз. Виявилось, що специфічні інгібітори цитохромів Р4502В, 1А2, 2А, 2С, 2Д та 3А - відповідно орфенандрин, триптамін, хлорамфенікол, диклофенак, хінідин, тролеандоміцин та кетоконазол справляють лише незначний гальмуючий вплив на анілінігідроксилазну активність при їх додаванні в інкубаційне середовище, тоді як специфічні інгібітори цитохрому Р4502Е1 діетилдітіокарбамат та диметилсульфоксид майже повністю гальмують цю активність. Еритроміцин-N-деметилазну активність пригнічували специфічні інгібітори цитохрому Р4503А - тролеанломіцин та кетоконазол. Таким чином отримані дані засвідчують, що при досліджуваних патологічних станах відбувається індукція саме цитохромів Р4502Е1 та 3А.

В наступній частині роботи ми оцінили в якій мірі індуковані цукровим діабетом та перевантаженням раціону жирами зміни в активності ензимів апроксимуються на цілісний організм. Для цього ми використали метаболічні зонди - амідопірин, сульфадимезин, ацетанілід, толуол та бромбензол, метаболізм яких добре вивчений і охоплює більшість реакцій метаболізму ксенобіотиків, а практично всі метаболіти цих речовин елімінуються з сечею. Одержані дані наведені в таблиці 2.

Виявилось, що цукровий діабет та перевантаження раціону жирами супроводжуються прискоренням цитохром Р4503А-залежного окиснювального етапу біотрансформації амідопірину, але ацетилування його деметильованих метаболітів сповільнене у щурів з цукровим діабетом та прискорене у тварин після вживання високожирової дієти. Екскреція з сечею загального 4-аміноантипірину збільшилась на 28 % при цукровому діабеті, та на 25 % при перевантаженні жирами. В той же час частка ацетильованого 4-аміноантипірину в структурі екскретованих з сечею метаболітів у щурів з діабетом знизилась на 21 %, а у тварин з перевантаженням жирами зросла на 10,6 %. На прикладі сульфадимезину, для якого реакція N-ацетилування є основним шляхом його метаболічного перетворення, ми підтвердили факт пригнічення реакції кон'югації з оцтовою кислотою при цукровому діабеті та її посилення при перевантаженні жирами. Про це свідчать зниження та підвищення, відповідно, екскреції ацетильованого сульфадимезину та його частки відносно загального.

Цукровий діабет та перевантаження раціону жирами викликають посилення цитохром Р4502Е1-залежного метаболізму толуолу. Збільшується екскреції всіх його метаболітів на 86 та 32 % та гіпурової кислоти на 88 та 32 %, відповідно при діабеті та перевантаженні жирами. В той же час сповільнюється каталізована цитохромами Р4502С та 2В реакція гідроксилювання толуолу по ароматичному ядру з утворенням крезолів, про що свідчить зменшення їх екскреції з сечею дослідних тварин.

Таблиця 2.

Вплив цукрового діабету та перевантаження жирами на метаболізм амідопірину, сульфадимезину, ацетаніліду, бромбензолу та толуолу (Mm)

Екскреція метаболітів з сечею, мкмоль/100 г маси щура	Цукровий діабет	Високожирова дієта
	Контрольна група, n=10	Стрептозотоцин, 70 мг/кг, n=12	Контрольна група, n=10	Через 4 тижні, n=10
Амідопірин, 12,8 мкмоль/100 г щура
Вільний 4-аміноантипірин	1,040,04	2,270,12*	1,070,04	0,870,03*
Ацетильований 4-аміноантипірин	3,500,29	3,540,28	3,640,18	5,000,14*
Ацетильований 4-аміноантипірин, % до загального	76,11,59	60,22,23*	77,01,35	85,20,66*
Сульфадимезин, 36 мкмоль/100 г маси щура
Ацетильований сульфадимезин	4,190,55	1,850,21*	4,380,60	6,760,41*
Ацетильований сульфадимезин, % до загального	45,44,06	19,71,48*	43,72,76	52,61,23*
Ацетанілід, 74 мкмоль/100 маси щура
Всі метаболіти ацетаніліду	56,92,28	61,52,23	57,21,38	61,31,17*
Всі амінофеноли	41,11,59	35,41,47*	40,61,41	46,51,53*
Вільні анілідні метаболіти, % до всіх анілідних метаболітів			49,11,71	63,02,89*
Сума аніліну та ацетаніліду	15,81,30	26,11,06*	16,50,60	14,90,82
Некон'юговані амінофеноли	2,650,13	1,620,09*	2,760,12	2,260,07*
Глюкуроніди амінофенолів	21,20,99	25,21,01*	21,90,92	29,60,77*
Сульфати амінофенолів	15,41,07	9,220,58	15,41,13	11,90,56*
Меркаптурові метаболіти	1,600,21	8,500,84*	1,420,21	4,680,25*
Толуол, 109 мкмоль/100 г маси
Гіпурова кислота	51,13,14	95,94,16*	54,22,57	71,61,81*
Крезоли	0,660,04	0,530,03*	0,690,04	0,510,03*
Бромбензол, 127 мкмоль/100 г маси
Всі метаболіти	62,13,77	93,63,31*	52,43,81	74,02,61*
Меркаптурати	38,12,05	63,52,96	30,22,50	43,62,19*
Загальні бромфеноли,	18,41,98	20,71,05	16,51,27	22,30,66*
Кон'юговані бромфеноли, % від загальних	75,61,79	82,51,01*	12,71,08	18,80,72*
Загальні катехоли	5,600,33	9,380,40*	5,720,36	8,050,37*

Цукровий діабет та високожирова дієта посилюють процеси біотрансформації бромбензолу, зокрема тих реакцій, які сприяють його перетворенню до токсичних епоксидних та катехолових метаболітів. Зростає екскреція з сечею всіх метаболітів бромбензолу на 51 та 41 %, екскреція меркаптурових кислот на 67 та 46 %, бромкатехолів - на 68 та 41 % відповідно патологічному стану. Зростає також екскреція бромфенольних метаболітів. Кількість кон'югованих бромфенолів у щурів з перевантаженням жирами зросла на 48%, а у тварин з діабетом на 9 %.

Цукровий діабет та споживання високожирової дієти викликають посилення гепатотоксичності бромбензолу, про що свідчить зростання активності сироваткових трансаміназ та зниження кількості глікогену та глутатіону в печінці (табл.3).

Таблиця 3.

Вплив цукрового діабету та високожирової дієти на гепатотоксичність бромбензолу (n = 8-9, Mm)

Групи тварин	Сироватка крові	Печінка
	АлАТ, мкмоль/л/год	АсАТ, мкмоль/л/год	Відновлений глутатіон, мкмоль/г	Глікоген, мкмоль/г
Контроль	0,49±0,06	0,57±0,06	6,82±0,32	165±9,6
Бромбензол	2,86±0,20*	3,30±0,25*	2,03±0,25*	69,2±5,2*
Цукровий діабет + бромбензол	3,50±0,18**	4,04±0,19**	1,39±0,13**	41,3±5,5**
Високожирова дієта + бромбензол	4,11±0,28**	4,73±0,31**	1,27±0,17**	33,0±4,5**
Високожирова дієта + бромбензол + діетилдітіокарбамат	1,56±0,18**	1,86±0,19**	4,21±0,30**	99,0±5,9**

Примітка: Знаком ** позначені вірогідні відмінності щодо групи „бромбензол”

Так, у щурів з цукровим діабетом введення бромбензолу викликало зростання активності сироваткових аланін- та аспартатамінотрансфераз порвівняно з контрольною групою в 7,14 та 7,08, а також зниження вмісту відновленого глутатіону та глікогену в печінці в 4,9 та 4,0 рази, відповідно. У щурів, які отримували бромбензол на фоні перевантаження жирами, активність сироваткових аланін- та аспартатамінотрансфераз зросла у порівнянні з контролем в 8,38 та 8,29, а рівні глутатіону та глікогену в печінці знизились в 5,37 та 5,0 рази. Введення інгібітора цитохрому Р4502Е1 діетилдитіокарбамату викликало значне зниження показників токсичності (табл.3).

Цукровий діабет супроводжується деяким зниженням гепатотоксичності парацетамолу (табл.4). Якщо активність сироваткових аланін- та аспартатамінотрансфераз у щурів після введення парацетамолу зросла в 5,5 та 5,98, а рівень відновленого глутатіону та глікогену знизився в 2,94 та 2,07, то у тварин з цукровим діабетом активність амінотрансфераз зростала лише в 4,45 та 4,7, а падіння вмісту відновленого глутатіону та глікогену склало 2,14 та 1,5 рази. У тварин, які отримували парацетамол на фоні високожирової дієти, активність трансаміназ зростала у 8,0 та 8,2 рази, рівень відновленого глутатіону та глікогену в печінці знижувався в 5,6 та 4,3 рази, відповідно. Введення діетилдитіокарбамату щурам, що перебували на високожировій дієті, значною мірою знижувало токсичний вплив парацетамолу, про що свідчить значно менше збільшення активності сироваткових трансаміназ та зниження вмісту відновленого глутатіону та глікогену в печінці щурів.

Таблиця 4.

Вплив цукрового діабету та високожирової дієти на гепатотоксичність парацетамолу (n = 8-9, Mm)

Групи тварин	Сироватка крові	Печінка
	АлАТ, мкмоль/л/год	АсАТ, мкмоль/л/год	Відновлений глутатіон, мкмоль/г	Глікоген, мкмоль/г
Контроль	0,47±0,10	0,54±0,11	7,39±0,35	172±21,9
Парацетамол	2,58±0,16*	3,23±0,25*	2,51±0,29*	82,9±11,2*
Цукровий діабет + парацетамол	2,09±0,13**	2,53±0,16**	3,46±0,24**	114±6,3**
Високожирова дієта + парацетамол	3,83±0,28**	4,45±0,45**	1,32±0,12**	40,0±7,5**
Високожирова дієта + парацетамол + діетилдітіокарбамат	0,99±0,10**	1,23±0,12**	4,70±0,27**	112±8,4**

Примітка: Знаком ** позначені вірогідні відмінності щодо групи „парацетамол”

Отже, посилення токсичності бромбензолу та парацетамолу на фоні перевантаження раціону жирами, є наслідком активації цитохрому Р4502Е1. Цукровий діабет має протилежний вплив на токсичність бромбензолу та парацетамолу - значне посилення токсичності першого та деяке зниження токсичності другого.

Цукровий діабет та споживання високожирової дієти викликають достовірне посилення анальгетичного ефекту діклофенаку натрію (табл.5). Так, знеболюючий ефект диклофенаку у щурів з цукровим діабетом на 4 годині досліду є вищим, ніж в контролі на 67,4 %, на 6 годині - на 93,2 %, а на 8 годині - на 96,4 %. У тварин з перевантаженням жирами на 4 годину спостереження анальгетичний ефект препарату був вищим ніж в контролі на 33%, а на 6 і 8 годинах досліду - на 52,6 та 56,9 %, відповідно.

Таблиця 5.

Вплив цукрового діабету та високожирової дієти на динаміку анальгетичного ефекту диклофенаку натрію у щурів (n = 7-8, Mm)

Строк дослідження, год	Контроль, n = 7	Зміни порогу больової чутливості, в % до вихідних значень
		Високожирова дієта, n = 8	Цукровий діабет, n = 8
0,5	9,91±0,73	12,1±1,78	12,4±1,30
1	17,6±1,46	21,7±2,26	22,9±2,32
2	22,7±1,33	27,0±1,71	29,5±2,53*
4	23,3±1,75	31,0±1,98*	39,0±2,38*
6	19,2±1,22	29,3±2,15*	37,1±2,40*
8	13,7±1,08	21,5±1,66*	26,9±1,92*

Отримані дані дозволяють зробити висновок про сповільнення елімінації фармакологічно активної (незміненої) форми диклофенаку натрію з організму щурів з цукровим діабетом та тварин з перевантаженням жирами внаслідок гальмування його цитохром Р4502С та 2В залежного гідроксилювання до неактивних метаболітів.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що виявляється у відкритті механізмів впливу цукрового діабету та перевантаження жирами на процеси біотрансформації ксенобіотиків у щурів. Ці патологічні стани змінюють активність множинних форм цитохрому Р450, ензимів гідролізу та кон'югації ксенобіотиків, що має своїм наслідком порушеннями їх елімінації з організму, зміну токсичності та фармакологічної активності.

1. Цукровий діабет та перевантаження жирами викликають зростання в печінці щурів вмісту цитохрому Р450, значне підвищення активності каталізованих цитохромом Р4502Е1 анілін- та пара-нітрофенолгідроксилаз і CCl₄-залежної пероксидації ліпідів в печінці, нирках та легенях, поряд з помірним посиленням активності цитохром Р4503А-залежних амідопірин- та еритроміцин-N-деметилаз в цих органах.

2. Викликане цукровим діабетом та перевантаженням жирами підвищення анілінгідроксилазної, пара-нітрофенолгідроксилазної активностей та ССl₄-залежного перекисного окислення ліпідів обумовлене індукцією цитохрому Р4502Е1, а підвищення активності еритроміцин-N-деметилази - індукцією цитохрому Р4503А.

3. У щурів з цукровим діабетом та перевантаженням жирами реєструється зниження активності в печінці залежних від цитохрому Р4502С гексобарбіталгідроксилази та індометацин-О-деметилази та каталізованої цитохромом Р4502D метопролол-О-деметилази. Ацетанілідгідроксилазна активність цитохрому 1А2 у щурів з перевантаженням жирами не змінювалась, а з цукровим діабетом - знижувалась.

4. Цукровий діабет та перевантаження жирами посилює залежні від цитохрому Р452Е1 етапи біотрансформації ацетаніліду, толуолу та бромбензолу у щурів, що проявляється значним зростанням екскреції з сечею меркаптурових метаболітів ацетаніліду та бромбензолу, та гіпурової кислоти - метаболіту толуолу. Активується залежний від цитохрому Р4503А метаболізм амідопірину, але гальмується каталізована цитохромом Р4502С реакція утворення крезольних метаболітів толуолу.

5. Активність алкогольдегідрогенази та альдегіддегідрогеназ в печінці щурів з цукровим діабетом знижується, тоді як у тварин з перевантаженням жирами падає лише активність алкогольдегідрогенази, а активність альдегіддегідрогеназ, навпаки, зростає. Обидва патологічні стани викликають зростання активності естераз. Зростанню активності естераз відповідає посилення гідролізу ацетаніліду по амідному зв'язку, про що свідчить зростання екскреції вільних анілідів з сечею.

6. Цукровий діабет та перевантаження жирами посилюють процеси кон'югації з глюкуроновою кислотою, але пригнічують реакцію кон'югації з сульфатом. При цукровому діабеті знижується активність N-ацетилтрансферази в печінці та виведення з сечею ацетильованих метаболітів сульфадимезину та N-ацетил-4-аміноантипірину, тоді як перевантаження жирами стимулює ацетилування цих субстратів. Цукровий діабет викликає зниження активності множинних форм глутатіон-S-трансферази, а перевантаження жирами - зростання їх активності.

7. Індуковані цукровим діабетом та перевантаженням жирами зміни активності ксенобіотикметаболізуючих ензимів тісно корелюють з посиленням процесів кетогенезу, ліполізу та глюконеогенезу і накопиченням в печінці тригліцеридів і в меншій мірі асоціюються з посиленням процесів глікогенолізу та рівнем глюкози.

8. Цукровий діабет та перевантаження жирами посилюють гепатотоксичність бромбензолу, однак така парацетамолу зростає лише у щурів з перевантаженням жирами, тоді як у тварин з цукровим діабетом зменшується. Введення інгібітора цитохрому Р4502Е1 діетилдітіокарбамату зменшує токсичність парацетамолу та бромбензолу у щурів з перевантаженням жирами. Цукровий діабет та перевантаження жирами посилюють анальгетичну дію диклофенаку натрію.

ПРАКТИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

1. Проведення фармакотерапії у хворих на цукровий діабет, ожиріння та стеатоз печінки вимагає обмеження застосування препаратів, які в процесі біотрансформації утворюють токсичні метаболіти (наприклад, парацетамолу), або проведення корекції дози.

2. У випадку неможливості відмови від таких лікарських засобів, останні слід застосовувати одночасно з гепатопротекторами, особливо, які мають здатність гальмувати активність цитохрому Р4502Е1 та посилювати активність ферментів кон'югації ксенобіотиків.

3. Не застосовувати у хворих на цукровий діабет, ожиріння та метаболічний синдром лікарських засобів, які є індукторами цитохрому Р450 та пригнічують кон'югацію з глюкуроновою кислотою.

4. Хворим на цукровий діабет, ожиріння та метаболічний синдром уникати на виробництві та в побуті контакту з аліфатичними та ароматичними галогенопохідними типу бензолу, бромбензолу та тетрахлорметану.

5. При лікуванні запального синдрому у хворих з цукровим діабетом, ожирінням та метаболічним синдромом слід очікувати посилення анальгетичного ефекту диклофенаку натрію та інших нестероїдних протизапальних засобів.

6. За призначення лікарських засобів - субстратів цитохрому Р4503А - хворим з цукровим діабетом та аліментарним ожирінням слід очікувати прискорення їх біотрансформації.

7. Біотрансформація засобів, основним шляхом метаболізму яких є ацетилування, прискорюватиметься при ожирінні та буде сповільнюватись при цукровому діабеті, що приведе до відповідних змін фармакологічного впливу цих засобів на організм.

ПЕРЕЛІК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Пентюк О.О. Цитохром Р-450, фізіологічні функції, поліморфізм, регуляція, роль в патології / Пентюк О.О., Качула С.О., Герич О.Х. //Укр. біохім. журн. - 2004.- Т. 76.- №5.- С. 16-28.

2. Качула С.О. Вплив інгібіторів на активність метаболізуючих ферментів і токсичність бромбензолу та тетрахлорметану у щурів / Качула С.О., Герич О.Х., Пентюк О.О. //Мед. хімія.- 2004. - Т.6.- №1. - С.14-19.

3. Юрченко П.О. Монооксигеназні активності печінки щурів в умовах гіперглікемії та гіперкетонемії, індукованих введенням стрептозотоцину та дексаметазону / Юрченко П.О., Герич О.Х. // Буков. мед. вісн. -2005.-Т.9, №2.- С.55-56.

4. Герич О.Х. Вплив цукрового діабету на активність ферментів кон'югаційної фази метаболізму ксенобіотиків у щурів / Герич О.Х., Пентюк О.О. //Мед. хімія. -2008.- Т. 10, №2.- С.23-26.

5. Герич О.Х. Вплив перевантаження раціону жирами на ензиматичні системи метаболізму у щурів / Герич О.Х., Пентюк О.О. //Укр. біохім. журн. -2008.- Т. 80, №1.- С.73-82.

6. Герич О.Х. Вплив цукрового діабету та високожирової дієти на елімінацію модельних ксенобіотиків у щурів //Мед. хімія. -2009.-Т.11, №2.-С.41-45.

7. Пентюк О.О. Множинні форми цитохрому Р450 за патологічних станів, що супроводжуються гіперкетонемією. Роль індукції цитохрому Р4502Е1 / Пентюк О.О., Юрченко П.О., Качула С.О., Герич О.Х., Назарчук О.А. //Мат. ІХ Укр. біохім. з'їзду - 2006.- Т. 2. - С.19-20.

8. Герич О.Х. Зміни метаболізму модельних ксенобіотиків у щурів з індукованим стрептозотоцином цукровим діабетом //Мат. 3-ї міжн. конф. мол. науковців (18-21 листопада 2008 р., Харків, Україна).С.26-27.

9. Герич О.Х. Індуковані високожировою дієтою зміни метаболізму ксенобіотиків у щурів //Мат. наук.-практ. конф. «Безпечна фармакотерапія в Україні» 29-30 жовтня 2008 року, Тернопіль.- С.60-62.

10. Герич О.Х. Реакції біотрансформації ксенобіотиків у щурів з цукровим діабетом та перевантаженням жирами //Мат. 6 Міжн. наук. конф. студентів та молодих вчених «Сьогодення та майбутнє медицини». Вінниця - 2009.- С. 205.

АНОТАЦІЯ

Герич О.Х. Окиснювальні та кон'югаційні реакції біотрансформації ксенобіотиків за умов метаболічних порушень, індукованих цукровим діабетом та вискожировою дієтою. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук за спеціальністю 14.01.32 - медична біохімія. Національний медичний університет ім. О.О.Богомольця, Київ, 2009.

Робота присвячена вивченню стану системи біотрансформації ксенобіотиків при цукровому діабеті та перевантаженні раціону жирами у щурів. Цукровий діабет різного ступеню важкості та вживання високожирової дієти протягом 4 тижнів викликають зростанням активності цитохромів Р4502Е1 та Р4503А, активності арілестерази, ариламідази та аліестерази, UDP-глюкуронозилтрансферази. В той же час обидва стани викликають зниження активності деяких ізоформ цитохрому Р450 - 1А2, 2В, 2С та 2Д, алкогольдегідрогенази, фенолсульфотрансферази. При цукровому діабеті відбувається залежне від його важкості зниження активності альдегіддегідрогенази, -, - та -форм глутатіон-S-трансферази та N-ацетилтрансферази, а при перевантаженні жирами активність цих ензимів, навпаки посилюється. Зміни активності ензимів значно асоціюються з активацією кетогенезу, глюконеогенезу, ліполізу.

Різнонаправлені зміни активності ензимів викликають перерозподіл основних шляхів метаболізму модельних ксенобіотиків. Цукровий діабет та перевантаження жирами посилюють залежну від цитохрому Р4503А реакцію деметилювання амідопірину. Однак діабет гальмує ацетилування 4-аміноантипірину та сульфадимезину, а вживання високожирової дієти посилює ці реакції. Цукровий діабет різного ступеню важкості та перевантаження раціону жирами посилюють цитохром Р4502Е1-залежну біотрансформацію ацетаніліду, толуолу та бромбензолу.

Цукровий діабет та перевантаження раціону жирами викликають посилення гепатотоксичності бромбензолу, анальгетичного ефекту диклофенаку натрію. Гепатотоксичність парацетамолу посилюється при перевантаженні жирами.

Ключові слова: цукровий діабет, високожирова дієта, цитохром Р450, кон'югаційні ензими, ксенобіотики.

Герич Е.Ф. Окислительные и коньюгационные реакции биотрансформации ксенобит...