DEFINITION OF HYPOGLYCEMIC ACTIVITY OF INFUSIONS OF COCHLEARIA OFFICINALIS

Abstract

The chemical composition of Cochlearia officinalis includes calystegines - the compounds that have the ability for glycosidase activity competitive inhibition. Determination of hypoglycemic activity of infusion of Cochlearia officinalis on the alloxan-induced diabetes model and oral glucose tolerance test showed the effectiveness of its using for the prevention of hyperglycemic states

Full Text

Актуальность. Сахарный диабет (СД) является одним из наиболее распространенных заболеваний настоящего времени. Данная патология имеет тенденцию к дальнейшему увеличению: по расчётам специалистов сахарным диабетом второго типа к 2025 году будет страдать более 300 миллионов человек (около 5% населения земного шара) [1]. В связи с этим продолжается поиск и разработка антидиабетических препаратов, в том числе, препаратов растительного происхождения, имеющих низкий потенциал нежелательных эффектов [2]. Установленным фактом является конкурентное ингибирование активности глюкозидаз калистегинами. Поскольку калистегины были обнаружены в химическом составе Cochlearia officinalis [3], представляло интерес определение фармакологической активности настоя исследуемого растения в отношении предотвращения постпрандиальной гипергликемии. Материал и методы исследования. Гипогликемическую активность настоя C. officinalis исследовали на модели аллоксан-индуцированного диабета [4] у самцов белых нелинейных крыс, используя в качестве препарата сравнения сбор «Арфазетин-Э». C этой целью экспериментальные животные - крысы-самцы массой 200 г-220 г были разделены на 4 группы по 6 особей в каждой. Аллоксан-индуцированный диабет моделировали подкожной инъекцией свежеприготовленного аллоксана в дозе 150 мг/кг, однократно, натощак [4]. Диабетогенная доза аллоксана предварительно тестировалась и вызывала гибель единичных экспериментальных животных. Раствор для инъекций готовили растворением навески аллоксана, соответствующей массе животного в каждом конкретном случае, в стерильном 0,9% растворе натрия хлорида непосредственно перед инъекцией. Определение уровня глюкозы в крови проводили с помощью глюкометра Accu-Chek Go («Roche Diagnostics GmbH», Швейцария). Кровь получали проколом десны животных ланцетом прибора. В эксперимент включали животных с уровнем глюкозы крови выше 15 ммоль/л [5]. В ходе эксперимента первая группа животных получала интрагастрально 0,9% раствор натрия хлорида в дозе 10 мл/кг/сутки (интактные); вторая - подкожно аллоксан в дозе 150 мг/кг и интрагастрально 0,9% раствор натрия хлорида в дозе 10 мл/кг/сутки (контрольная); третья - подкожно аллоксан в дозе 150мг/кг и интрагастрально 2 мл настоя сбора «Арфазетин-Э» в дозе 0,1 г/кг; четвертая - подкожно аллоксан в дозе 150 мг/кг и интрагастрально по 2 мл настоя лекарственных растительных средств (ЛРС) в дозе 0,1 г/кг в пересчете на воздушно-сухое сырье. Свежеприготовленные настои «Арфазетин-Э» и C. officinalis вводили через 48 часов после инъекции аллоксана животным в исследуемых группах в течение 12 дней 1 раз в день натощак через полиуретановый зонд интагастрально. Оценку липидного профиля (общий холестерин, липопротеиды высокой плотности (ЛПВП), липопротеиды низкой плотности (ЛПНП), насыщенные триглицериды (НТ)) осуществляли с помощью ферментативных колориметрических тестов “Ольвекс Диагностикум”. Значение концентрации ЛПНП вычисляли по формуле Фридвальда [6], индекс атерогенности (ИАТ) по А.Н. Климову [1]. Изучение влияния настоев ЛРС на уровень толерантности к глюкозе проводили на модели перорального теста (ПТТГ) после 7 дней применения растительных настоев [7]. С этой целью животные с аллоксан-индуцированным СД на 8-е сутки эксперимента перорально получали по 2 мл исследуемых экстрактов ЛРС в дозе 0,1 г/кг натощак за 40 минут до введения глюкозы. Животные контрольной группы - по 2 мл 0,9% раствора натрия хлорида. После этого всем животным вводили 50% водный раствор глюкозы в дозе 3 г/кг и через 20, 45, 60, 90 и 120 мин определяли содержание глюкозы в образцах крови. Результаты оценивали по методу А.В. Древаль [8]. Статистическая обработка результатов исследования проводилась с использованием параметрического t-критерия Стьюдента, непараметрического U-критерия Манна-Уитни (для независимых выборок). Обработка данных производилась с помощью пакетов программ Microsoft Office Excel, BioStat 2008 5.2.5.0 и пакета прикладных программ «Statistika 6.0». Полученные результаты и их обсуждение. В ходе проводимых исследований также изучалось влияние настоев ЛРС на изменение массы тела животных с аллоксан-индуцированным СД. Для этого животные взвешивались на 1, 3, 5, 8, 10 и 12 сутки эксперимента на электронных весах GP-60K (A&D, Japan). После завершения исследования животных выводили из эксперимента декапитацией под ингаляционным наркозом парами эфира в соответствии с правилами работы с экспериментальными животными [9] и определяли массовые индексы внутренних органов. В результате проведенных исследований было установлено, что общетоксическое действие аллоксана вызывает гибель животных контрольной группы в 50,0% случаев в течение 3-7 суток после введения. Динамика изменений уровня глюкозы в крови экспериментальных животных на модели аллоксан-индуцированного диабета представлена в табл. 1. Полученные результаты свидетельствуют о том, что максимальный уровень гипергликемии у животных контрольной группы наблюдался на пятый день после введения аллоксана, в то время как в группах животных, получавших лечение растительными настоями, превалировала выраженная тенденция к снижению уровня глюкозы в крови. На двенадцатый день эксперимента уровень глюкозы в крови животных, получавших лечение настоем сбора «Арфазетин-Э» был на 24%, а в группе животных, получавших лечение настоем C. officinalis - более чем на 27% ниже уровня глюкозы в крови животных контрольной группы. Таблица 1 Результаты определения содержания уровня глюкозы в крови экспериментальных животных с аллоксан-индуцированным СД Группа животных Уровень глюкозы в крови экспериментальных животных, ммоль/л день эксперимента до введения аллоксана 3 день 5 день 8 день 12 день интактные 6,26±0,52 6,43±0,90 6,35±1,20 6,5±1,67 6,24±4,6 контрольная 6,15±0,41* 19,87±0,40* 21,53±1,21* 18,93±0,95* 17,76±1,76* настой «Арфазетин-Э» 6,58±0,62** 19,22±0,77** 16,93±0,66** 16,52±1,75** 13,53±4,49** настой C. officinalis 6,55±0,44** 18,72±1,78** 17,56±0,84** 17,00±0,74** 12,83±3,12** Примечания: * - достоверно по отношению к группе интактных животных (P≤0,05); **- достоверно по отношению к контрольной группе животных (P≤0,05). Достоверность оценивали с помощью критерия Манна-Уитни. В практически одинаковом снижении уровня глюкозы в крови экспериментальных животных при лечении растительными настоями имеет преимущество настой C. officinalis, так как является однокомпонентным, в то время как в состав сборов «Арфазетин» входят от 7 до 9 лекарственных растений [10, 11], что может увеличивать риск возникновения аллергических реакций. Изменение липидного профиля, сопровождающее заболевания с метаболическим синдромом, является одной из выраженных характеристик сахарного диабета второго типа [12, 13]. Особенностями липидных нарушений данной патологии являются гипертриглицеридемия, увеличение процентного содержания ЛПНП и снижение концентрации ЛПВП, что имеет значение, как в проявлении СД второго типа, так и в особенностях его течения (диабетические макроангиопатии) [14, 15]. Поэтому представляется необходимым определение таких показателей как: общий холестерин (ХС), ХСЛПНП, ХСЛПВП, насыщенные триглицериды (ТГ) [16]. Содержание ХСЛПНП рассчитывали по формуле: ХСлпнп= ХС-ХСлпвп-ТГ/2,2 ИАТ рассчитывали по формуле: ИАТ=(ХС-ХСЛПВП)/ХСлпвп Результаты исследования динамики липидного метаболизма на модели аллоксан-индуцированного СД у экспериментальных животных представлены в табл.2. В группе животных, получавших лечение настоем «Арфазетин-Э» достигнуто достоверное снижение таких показателей как ХС, ТГ, ХСЛПНП, относительно этих же показателей в контрольной группе животных. В то же время уровень ХСЛПВП возрастает более чем на 16% и всего на 17% ниже, чем в группе интактных животных. В группе животных, получавших лечение настоем C. officinalis на 12 день показатели ХС и ТГ практически не отличаются от таковых в группе интактных животных. В то же время остается завышенным уровень ХСлпнп, который на 13% больше, чем в группе интактных животных, однако на 30% меньше, чем в группе животных, получавших лечение настоем «Арфазетин-Э». Сравнение значений ИА подтверждают эффективность более чем в 2 раза лечения настоем C. officinalis по сравнению с настоем «Арфазетин-Э». Таблица 2. Динамика показателей липидного метаболизма на модели аллоксан-индуцированного СД у экспериментальных животных Группа животных Определяемый показатель Общий холестерин, ммоль/л ТГ, ммоль/л ХСЛПВП, ммоль/л ХСЛПНП, ммоль/л ИАТ интактные 1,18±0,14 0,65±0,03 0,75±0,02 0,31±0,15 0,57±0,29 контрольная 3,61±0,12* 0,76±0,02* 0,52±0,03* 2,75±0,13* 6,55±0,75* настой «Арфазетин-Э» 2,91±0,13** 0,68±0,02** 0,62±0,02** 1,97±0,14** 3,69±0,64 настой C. officinalis 1,57±0,17** 0,66±0,03** 0,69±0,02** 0,58±0,14** 1,32±0,65** Примечания: *- достоверно по отношению к группе интактных животных (P≤0,05); **-достоверно по отношению к контрольной группе животных (P≤0,05) ПТТГ использовали в качестве стандартизованной диагностики эффективности лечения, направленного на снижение постпрандиальной гипергликемии. Поскольку значения верхней границы нормы гликемии натощак для глюкозы цельной крови и для глюкозы в плазме крови оказались эквивалентными (r=1, p<0,05) [8], для расчета площади под гликемической кривой в ПТТГ, использовали значения уровня глюкозы цельной крови натощак. В ходе исследований строили гликемические кривые (рис.1), принимая за верхнюю границу уровня глюкозы натощак значения, полученные в каждой группе животных до введения глюкозы и за верхнюю границу нормы гликемии натощак - уровень глюкозы в крови интактных животных (табл. 3). Площади под кривыми рассчитывали методом трапеций по формуле: , где: Δt - интервал времени между двумя соседними точками по оси абсцисс, мин; С - концентрация глюкозы в крови животных каждой из групп в соседних точках, моль/л. Значения относительной постпрандиальной гликемии, отражающей степень превышения гликемии в тесте уровня глюкозы крови натощак, рассчитывали по формуле: ОППГ = (ППГ-ГН)/ГН ∙100%, где: ППГ - уровень глюкозы крови в тесте (через 60 или 120 мин.); ГН - гликемия натощак. Рис.1. Гликемические кривые. Группы животных: 1- интактные; 2 - получавших лечение настоем C. officinalis на фоне аллоксан-индуцированного СД; 3 - получавших лечение настоем «Арфазетин-Э» на фоне аллоксан-индуцированного СД; 4 - контрольная Вклад постпрандиальной гликемии, превышающей норму гликемии натощак в постпрандиальную гликемию в ПТТГ рассчитывали по формуле: ПП1 = S1/S∙100% , где: S - площадь между осью абсцисс и гликемией в тесте; S1 - площадь над верхней границей нормы гликемии натощак. Вклад тощаковой гликемии, не превышающей норму гликемии натощак, в постпрандиальную гликемию рассчитывали по формуле: ПП2 = (S-S1)/S∙100%, где: S - площадь между осью абсцисс и гликемией в тесте; S1 - площадь над верхней границей нормы гликемии натощак. Таблица 3 Значения показателей гликемии в ПТТГ у экспериментальных животных Группа животных интактные контрольная настой «Арфазетин-Э» настой C. officinalis Уровень глюкозы натощак ммоль/л 6,51±0,02 18,93±0,08* 16,52±0,04** 17,04±0,02** S 292,47±0,18 501,42±0,12* 444,56±0,08** 475,22±0,04** S1 189,10±0,05 389,02±0,04* 350,06±0,04** 320,04±0,10** ОППГ 172,42±0,08 340,12±0,04* 300±0,04** 308,12±0,08** ПП1 64,71±0,04 77,61±0,06* 73,7±0,04** 67,45±0,05** ПП2 35,30±0,05 22,41±0,02* 26,3±0,04** 27,98±0,02** Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что амплитуда изменения гликемии в ПТТГ у животных контрольной группы более чем в 2 раза регулируется хуже, чем в группе интактных животных. В группе животных получавших лечение растительными сборами, показатель ОППГ находится практически на одном уровне - корреляция гликемии в ПТТГ более чем на 10% лучше, чем в контрольной группе. Вклад постпрандиальной гликемии, превышающей норму гликемии натощак, в постпрандиальную гликемию в контрольной группе был почти на 20% больше, чем у интактных животных. В то время как в группах животных, получавших лечение растительными настоями, этот показатель улучшался от 5% (настой «Арфазетин-Э») до 13% (настой C. officinalis). Вклад тощаковой гликемии, не превышающей норму гликемии натощак, в постпрандиальную гликемию в контрольной группе был снижен и составлял около 37% от данного показателя в группе интактных животных. Значения тощаковой гликемии, не превышающей норму в группах животных, получавших лечение растительными настоями, были близки к таковым в группе интактных животных и составили 17,4% и 24,6% для сбора «Арфазетин-Э» и C. officinalis по отношению к контрольной группе соответственно. Уровень глюкозы в крови животных, получавших растительные настои на фоне ПГТТ, был ниже, чем таковой у животных контрольной группы, достоверным критерием чего может служить уменьшение площади под кривой от 5% до 11% по сравнению с контролем (p≤0,05). В связи с этим, можно предположить, что растительные настои влияют на скорость и интенсивность всасывания глюкозы из кишечника снижая данные показатели. В ходе изучения гипогликемических свойств растительных настоев также контролировали массу тела животных экспериментальных и контрольной групп (табл.4). В результате проведенных исследований было установлено, что в контрольной группе диабетогенное снижение массы тела на 12 день эксперимента составило 19,9% по сравнению с исходным (табл. 4). В группах животных, получавших лечение растительными настоями, масса тела практически не менялась в течение всего экспериментального периода. Таблица 4 Результаты определения массы тела экспериментальных животных с аллоксан-индуцированным СД Группа животных Масса тела экспериментальных животных, г день эксперимента до введения аллоксана 3 день 5 день 8 день 12 день контрольная 201,2±4,1 195,0±4,5 190,1±5,9 160,2±2,4 161,0±4,0 настой «Арфазетин-Э» 200,0±5,5* 199,0±2,3* 198,2±7,4* 195,8±5,8* 197,3±4,1* C. officinalis 199,0±7,5* 199,0±6,5* 197,7±8,2* 199,9±2,4* 200,1±5,2* Выводы. Изучение гипогликемической активности настоя C. officinalis в сравнении с настоем растительного сбора «Арфазетин-Э», показало эффективность настоя исследуемого растения в отношении постпрандиальных гипергликемических состояний на модели аллоксан-индуцированного СД и ПГТТ, имея преимущество в однокомпонентности состава, уменьшающей возможность возникновения аллергической реакции. Внесение C. officinalis в список официнальных лекарственных растений позволит расширить ассортимент эффективных, обладающих низким порогом возникновения нежелательных эффектов и доступных для широких слоев населения лекарственных средств, для предупреждения или купирования гипергликемических состояний при СД 2 типа.