Оксидативный стресс при сахарном диабете

Оксидативный стресс при сахарном диабете

Ишемия и гипоксия тканей, наблюдаемая при сахарном диабете, являются основными факторами, способствующими повышенно­му образованию реактивных оксидантов в различных органах и тканях. и участвую­щих в развитии патологически измененных структур тканей и органов, что приводит к нарушению их функции. Сахарный диабет характеризуется синдромом хронической гипергликемией, которая приводит к нару­шению всех видов обмена веществ, влияя непосредственно на развития сосудистых осложнений диабета. Если равновесие в ор­ганизме смещается в сторону окислитель­ных процессов, то это называется окисли­тельным стрессом. Кроме того, накопление большого количества активных форм кис­лорода (АФК), а также снижение концен­трации клеточного глутатиона (основного антиоксиданта, вырабатываемого нашим организмом) является причиной развития таких осложнений как синдром диабетиче­ской стопы при сахарном диабете.

Окислительный стресс — это нарушение в организме баланса между прооксиданта-ми и компонентами системы антиоксидантной защиты. Он сопровождается различной степенью выраженности дефицита инсули­на и инсулинрезистентности, являющихся обязательными компонентами патогенеза сосудистых осложнений диабета.Окисли-тельный стресс при сахарном диабете мо­жет быть следствием различных механиз­мов: повышенного образования реактивных оксидантов, образующихся при окислении как самих углеводов, так и углеводов, образующих комплексы с различными белками, а также в результате аутоокисления жирных кислот в триглицеридах, фосфолипидах и эфирах холестерина;

Ишемия и гипоксия тканей, наблюдаемая при сахарном диабете, являются дополни­тельными факторами, способствующими повышенному образованию реактивных оксидантов в различных органах и тканях. и участвующих в развитии патологически измененных структур тканей и органов, что приводит к нарушению их функции.

Беспредельное увеличение свободных ра­дикалов и гидроперекисей липидов должно было бы привести к быстрому разрушению клеточных структур, но в естественных условиях этого не происходит благодаря наличию в организме сложной и многоком­понентной системы биоантиокислителей и естественных антиоксидантов, способных при химическом воздействии ингибировать свободно-радикальное окисление липидов.

В норме сохраняется равновесие между ско­ростью ПОЛ и активностью антиоксидант-ной системы (витамины Е, С, В, супероксид-дисмутаза, каталаза, глютатионтрансфераза, глютатионпероксидаза, глютатионредуктаза и др.), что является одним из основных по­казателей гомеостаза. Конечным продуктом ПОЛ является малоновый диальдегид, кото­рый ингибирует простациклин, способствуя агрегации тромбоцитов и тромбообразова-нию. Усиление активности ПОЛ играет су­щественную роль в повреждении эритроци­тов и эндотелия сосудов и в формировании диабетических ангиопатий.

Однако уровень РФК, превышающий за­щитные возможности клетки, вызывает се­рьёзные клеточные нарушения (например, истощение АТФ) и как результат разруше­ние клетки. В зависимости от силы стресса клетки могут погибнуть в результате апоп-тоза, когда внутреннее содержимое клетки успевает деградировать до нетоксичных продуктов распада, или в результате не­кроза, когда сила оксидативного стресса слишком велика. При некрозе клеточная мембрана нарушается и содержимое клетки высвобождается в окружающую среду, что может в результате повредить окружающие клетки и ткани.

Нами проведен анализ показателей состо­яния антиоксидантной системы у больных со смешанной формой синдрома диабети­ческой стопы, находившихся на лечении в отделении гнойной хирургии Красноярско­го краевого гнойно-септического центра по поводу гнойно-некротических осложне­ний сахарного диабета. Всего обследовано 31 больной в возрасте от 24до 83лет. Сред­ний возраст пациентов составил 59,5 лет.

Мужчин было 10 (32,3%), женщин-21 (67,7%).

При поступлении у пациентов имелась смешанная форма синдрома диабетической стопы, осложненная остеомиелитом костей стопы, у 29,2% пациентов синдром диабети­ческой стопы осложнился гангреной паль­цев и дистальных отделов стопы, у 60,4% имелись гнойно-некротические язвы и раны. По классификации Wagner больные рас­пределились следующим образом: Wagner 2 — 60,4%; Wagner 3 — 10,4%; Wagner 4 — 22,9%; Wagner 5 — 6,2%. Бсе больные по­лучали стандартную терапию.

Быраженность окислительного стресса оценивали по уровню малонового диальде-гида — МДА. который — возникает в орга­низме при деградации полиненасыщенных жиров реактивными формами кислорода, служит маркером пероксидирования жиров и оксидативного стресса. Для оценки состоя­ния АОС у обследованных пациентов опре­деляли также активность внутриклеточных антиоксидантных ферментов: супероксид-дисмутазы (СОД) , глутатионпероксидазы (ГТП), глутатион-трансферазы и каталазы (КТ). Исследования проводили при посту­плении больного в клинику на 3, 7, 14-е сут­ки и при выписке. Результаты исследования: Согласно данным, у больных при поступлении наблюдается значительное повышение уровня МДА в 1,5 раза, а в случае высокой ампутации в 2,5-3 раза. Содержание МДА у больных во все сроки исследования выше нормы, у 50% больных высокие показатели МДА сохраняются и при выписке.

Супероксиддисмутаза (СОД) относит­ся к группе антиоксидантных ферментов. Бместе с каталазой и другими антиокси­дантными ферментами она защищает орга­низм человека от постоянно образующихся высокотоксичных кислородных радикалов. Супероксиддисмутаза катализирует дис-мутацию супероксида в кислород и перок-сид водорода. Таким образом, она играет важнейшую роль в антиоксидантной защи­те практически всех клеток, так или иначе находящихся в контакте с кислородом. По результатам исследования у 32,3% больных СОД в 2,5-3 раза выше нормы, но у пода­вляющего количества больных 67,7% СОД ближе к норме, а у 30% из них даже ниже показателей нормы. Показатели каталазы также были неоднозначны: в 45,2% каталаза выше нормы в 1,5 -2 раза, но в 34,8% ката-лаза в пределах нормы, в 20% случаев она ниже нормы. Показатели глутатионперокси-дазы в половине случаев выше нормы в 1,5 раза, у остальных пациентов она в пределах нормы 40% и ниже нормы в 60% случаев. Глутатион-трансфераза в 100% выше нор­мы, в половине случаев выше нормы в 10 и более раз. Стоит отметить на протяжении исследования данные показатели менялись от показателей ниже нормы до увеличения в 2-3 раза выше нормы и наоборот, что гово­рит о высокой чувствительности антиокси-дантных ферментов.

На основании этих результатов мы можем заключить, что развивающийся вследствие гипергликемии окислительный стресс, характеризующийся избыточной продукцией свободных радикалов (или активных форм кислорода — АФК) и, как следствие, сниже­нием активности антиоксидантной системы приводит к развитию таких осложнений са­харного диабета, как синдром диабетиче­ской стопы.

Источник

Оксидативный стресс при сахарном диабете

Окислительный стресс — это патологический процесс, сопровождающий многие заболевания. Усиление окислительных процессов при недостаточности системы антиоксидантной защиты поддерживает развитие оксидантного стресса, являющегося одним из универсальных механизмов повреждения тканей организма [1]. Свободнорадикальные процессы (СРП) являются необходимым звеном таких жизненно важных процессов, как транспорт электронов цепи дыхательных ферментов, синтез простогландинов и лейкотриенов, пролиферация и дифференцировка клеток и т.д. СРП являются универсальным патофизиологическим феноменом, роль которого доказана при более чем 100 различных заболеваниях. В организме человека выявлена сложная цепь взаимосвязанных свободнорадикальных процессов, в которые вовлекаются белки, нуклеиновые кислоты, липиды, в особенности фосфолипиды [2, 3].

Окислительный стресс при сахарном диабете развивается в результате повышенного образования реактивных оксидантов, образующихся при окислении как самих углеводов, так и углеводов, образующих комплексы с различными белками, а также в результате аутоокисления жирных кислот в триглицеридах, фосфолипидах и эфирах холестерина.

Повышение концентрации свободных радикалов и гидроперекисей липидов должно было бы привести к быстрому разрушению клеточных структур, но в естественных условиях этого не происходит благодаря наличию в организме сложной и многокомпонентной системы биоантиокислителей и естественных антиоксидантов, способных при химическом воздействии ингибировать свободно-радикальное окисление липидов [4]. В норме сохраняется равновесие между скоростью ПОЛ и активностью антиоксидантной системы (витамины Е, С, В, супероксиддисмутаза, каталаза, глютатионтрансфераза, глютатионпероксидаза, глютатионредуктаза и др.). Конечным продуктом ПОЛ является малоновый диальдегид, который ингибирует простациклин, способствуя агрегации тромбоцитов и тромбообразованию. Усиление активности ПОЛ играет существенную роль в повреждении эритроцитов и эндотелия сосудов и в формировании диабетических ангиопатий.

Однако уровень РФК, превышающий защитные возможности клетки, вызывает серьёзные клеточные нарушения (например, истощение АТФ) и как результат — разрушение клетки. В зависимости от силы стресса клетки могут погибнуть в результате апоптоза, когда внутреннее содержимое клетки успевает деградировать до нетоксичных продуктов распада, или в результате некроза, когда сила оксидативного стресса слишком велика [5, 6]. При некрозе клеточная мембрана нарушается, и содержимое клетки высвобождается в межклеточное пространство, что может в результате повредить окружающие клетки и ткани.

Нами проведен анализ показателей состояния антиоксидантной системы у больных со смешанной формой синдрома диабетической стопы, находившихся на лечении в отделении гнойной хирургии Красноярского краевого гнойно-септического центра по поводу гнойно-некротических осложнений сахарного диабета. Всего обследован 31 больной в возрасте от 24 до 83 лет. Средний возраст пациентов составил 59,5 лет. Мужчин было 10 (32,3 %), женщин — 21 (67,7 %).

При поступлении у пациентов имелась смешанная форма синдрома диабетической стопы, осложненная остеомиелитом костей стопы; у 29,2 % пациентов синдром диабетической стопы осложнился гангреной пальцев и дистальных отделов стопы, у 60,4 % имелись гнойно-некротические язвы и раны. По классификации Wagner больные распределились следующим образом: Wagner 2 —
60,4 %; Wagner 3 — 10,4 %; Wagner 4 — 22,9 %; Wagner 5 — 6,2 %. Все больные получали стандартную терапию, включающую общее лечение (компенсация сахарного диабета, коррекция макро- и микрогемодинамики, антибактериальная терапия с учетом чувствительности микрофлоры) и местное лечение (разгрузка конечности, некрэктомия и дренирование, применение бактерицидных перевязочных материалов, использование средств, стимулирующих заживление).

Выраженность окислительного стресса оценивали по уровню малонового диальдегида — МДА. Для оценки состояния АОС у обследованных пациентов определяли также активность внутриклеточных антиоксидантных ферментов: супероксиддисмутазы (СОД), глутатионпероксидазы (ГТП), глутатионтрансферазы и каталазы (КТ). Исследования проводили при поступлении больного в клинику на 3, 7, 14-е сутки и при выписке. Результаты исследования: при поступлении у больных наблюдались значительное повышение уровня МДА в 1,5 раза (7,69-9,76 нмоль/мг при норме 5,37 нмоль/мг), а в случае высокой ампутации — в 2,5-3 раза (17,65 нмоль/мг). Содержание МДА у больных во все сроки исследования выше нормы, у 50 % больных высокие показатели МДА сохранялись на момент выписки.

Супероксиддисмутаза (СОД) относится к группе антиоксидантных ферментов. Вместе с каталазой и другими антиоксидантными ферментами она защищает организм человека от постоянно образующихся высокотоксичных кислородных радикалов. Фермент катализирует дисмутацию супероксида в кислород и пероксид водорода. Таким образом, она играет важнейшую роль в антиоксидантной защите практически всех клеток, так или иначе находящихся в контакте с кислородом. По результатам исследования у 32,3 % больных с синдромом диабетической стопы СОД была в 2,5-3 раза выше нормы, но у подавляющего числа больных (67,7 %) активность СОД приближалась к норме, а у 30 % из них даже ниже показателей нормы. Показатели каталазы также отличались: в 45,2 % каталаза выше нормы в 1,5‒2 раза, но в 34,8 % — в пределах нормы, в 20 % случаев — ниже нормы. Уровень глутатионпероксидазы в половине случаев превышал норму в 1,5 раза, у остальных пациентов она в пределах нормы в 40 % и ниже нормы в 60 % случаев. Активность глютатионтрансферазы (в плазме) у всех больных выше нормы, у половины больных выше нормы в 10 и более раз. После проведенного лечения показатели состояния антиоксидантной системы изменялись незначительно. Повышалась каталаза (в эритроцитах), глутатионпероксидаза до 15-20 %, но остальные показатели сохранили тенденцию к снижению: СОД (в эритроцитах) — до 13-15 % , глутатионтрансфераза до 12 %, МДА — до 9 % по отношению к показателям при поступлении. Показатели аскорбиновой кислоты (аскорбат) оставались высокими как в плазме, так и в эритроцитах, как до лечения, так и после лечения. Стоит отметить, что показатели аскорбата в плазме выше нормы в 2-3 раза, а в эритроцитах ( что имеет большее значение) только на 18-20 %. Снижение активности антиоксидантной системы указывает на истощение защитных свойств организма.

Интенсивность СРП регулируется соотношением факторов, активирующих окисление (прооксидантов) и подавляющих его (антиоксидантов). Анализ состояния систем антиоксидантной защиты, которые должны препятствовать возникновению и прогрессированию оксидантного стресса. Активность собственных антиоксидантных систем, локализованных в крови, стимулируется не ранними стадиями ишемического каскада и оксидантного стресса, а, к сожелению, их конечными стадиями с появлением в крови микросубстратов клеток, разрушенных в ходе апоптоза. В этих условиях сохранность микроциркуляции играет важную роль в регуляции активности прооксидант-антиоксидантной системы. При синдроме диабетической стопы, где в первую очередь страдает микроциркуляция, разрушение клеток и тканей приводит к потери конечности. И одним из важных компонентов такого исхода является низкая активность антиоксидантной системы, которая в условиях окислительного стресса неспособна противостоять разрушительному действию ПОЛ.

Список литературы

1. Болотова Д.Г., Лобанов С.Л., Морозов Б.Ю. Анализ лечения гнойно-некротических форм синдрома диабетической стопы // Бюл. ВСНЦ СО РАМН. — 2007. — № 4. — С. 38‒39.
2. Бреговский В.Б., Зайцев А.А., Зелевская А.Г. Поражение нижних конечностей при сахарном диабете. — М.: Медицина, 2004. — 354 с.
3. Козлов В.И. Гистофизиология системы микроциркуляции // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. — 2003. — № 4. — С. 79-85.
4. Измаилов Г.А., Терещенко В.Ю., Измаилов С.Г и др. Комплексное лечение гнойно-некротических поражений мягких тканей и гангрена нижних конечностей у больных сахарным диабетом // Хирургия. — 1998. — № 2. — С. 39-42.
5. Покровский А.В. Ангиология и ангиохирургия: возможности и проблемы // Мед. вест. — 1997. — № 18. — С. 10.
6. Троицкий А.В., Лысенко Е.Р. Результаты реконструктивных операций у больных с поражением артерий голени // Ангиология и сосуд. хирургия. — 2003. — №1. — С. 102-108.

Источник