Статья посвящена актуальной на сегодняшний день проблеме — сахарному диабету. В частности, были выявлены маркерные изменения в аминокислотном профиле плазмы крови больных сахарным диабетом.
Ключевые слова : сахарный диабет, аминокислоты, дисбаланс, концентрация аминокислот.
Введение . По всему миру около 425 миллионов человек или 8,8 % взрослых от 20 до 79 лет страдают сахарным диабетом. Если расширить возраст до 18–99 лет численность возрастет до 451 миллиона человек [1]. На территории Республики Беларусь регистрируемые тенденции не отличаются от общемировых. В период с 2009 до 2019 г., согласно данным национального регистра, распространенность основных типов возросла: для сахарного диабета I типа на 100 000 человек (с 110,55 до 188,37) и для сахарного диабета II типа так же на 100 000 (с 995,65 до 3.331,9) [2]. В связи с повальным ростом заболеваемости знание патогенеза диабета, понимание происходящих метаболических изменений в организме является ключом к профилактике и лечению данного заболевания [3].
Сахарный диабет (СД) — группа хронических эндокринных патологий, связанных с нарушением усвоения глюкозы, возникающих в результате абсолютной или относительной инсулиновой недостаточности [4]. Выделяют 2 основных типа сахарного диабета: I тип — вызван недостаточной секрецией инсулина клетками поджелудочной железы и II тип — развивается из-за резистентности клеток к вырабатываемому гормону. В результате поджелудочная железа вырабатывает нужное или даже избыточное количество гормона, и уровень глюкозы в крови повышается [5].
Поскольку аминокислоты участвуют в биосинтезе белка и регуляторных пептидов их обмен тщательно контролируется различными биохимическими и физиологическими механизмами, способствующими сохранению относительно постоянных их концентраций в плазме крови (аминокислотный пул) и тканях (аминокислотный фонд) [6, 7].
Аминокислотный пул плазмы является интегральным показателем, отражающим состояние метаболизма и общую направленность обмена, изменения его структуры происходят практически при всех обменных нарушениях. В физиологических условиях стабильность внутриклеточного фонда свободных аминокислот имеет весьма важное значение в реализации пластических функций клетки. При патологических состояниях структура фонда аминокислот может быть, как отражением происходящих адаптивных процессов [8].
Цель. Выявить маркерные изменения в аминокислотном профиле плазмы крови больных сахарным диабетом.
Материалы и методы . Объектом исследования выступал спектр свободных аминокислот и их метаболитов, который включал:
а) нейроактивные аминокислоты (цистеиновая кислота, аспарагиновая кислота, аспарагин, глутаминовая кислота, серин, глутамин, гистидин, глицин, треонин, фосфоэтаноламин, аргинин, таурин, β- аланин, аланин, гомотаурин, γ-аминомасляная кислота, тирозин, триптофан);
б) серосодержащие аминокислоты и их производных (цистин, цистеин, гомоцистеин, цистатионин, таурин, восстановленный и окисленный глутатион);
в) остальные группы протеиногенных и непротеиногенных аминокислот (α-аминоадипиновая кислота, 3-метилгистидин, 1-метилгистидин, цитруллин, д- аминоизомасляная кислота, α- аминомасляная кислота, этаноламин, д- аминовалериановая кислота, валин, метионин, фенилаланин, изолейцин, лейцин, гидроксилизин, орнитин, лизин).
Предмет исследования — плазма крови человека с диагностированным сахарным диабетом, а также относительно здоровый клинический контроль. Данный биологический материал выбран по причине того, что он объективно отражает происходящие в организме метаболические изменения.
Количественная и качественная идентификация свободных аминокислот и их метаболитов проводилась одноколоночным методом жидкостной хроматографии на обращенно-фазовом сорбенте Zorbax Eclipse XDB-C8 при градиентном элюировании подвижной фазой на основе водного раствора органического модификатора — ацетонитрила и последующем флуориметрическом детектировании ортофталевых и флуоренилметилхлороформатых производных аминокислот и их метаболитов при длине волны возбуждения 231 нм и длине волны эмиссии 445 нм.
В расчетах использовался метод анализа данных по внутреннему стандарту. В качестве внутреннего стандарта использовали д-аминовалериановую кислоту.
Для качественной идентификации пиков соединений использовали, кроме критерия совпадения времен удерживания со стандартными, анализ их спектров поглощения.
Количественная оценка полученных значений производилась путем сравнения результатов анализа исследуемого образца со стандартной калибровочной кривой искусственной смеси стандартов определяемых соединений, содержащих их равные количества.
Результаты и обсуждение . В ходе данной работы были обследованы 36 пациентов. Группа из 20 лиц имела подтвержденный сахарный диабет, а другая группа из 16 — здоровые: не имеющие в анамнезе признаков СД. Вторая группа выступала в качестве клинического контроля.
Обработка данных проводилась методами вариационной статистики с помощью программы STATISTICA. Для сравнения двух независимых выборок применялся параметрический тест Стьюдента. Все соотношения определяли расчетным путем, а достоверность различий была принята при уровне статистической значимости p < 0,05.
По итогам исследования были получены данные по концентрации 36 свободных аминокислот и их метаболитов в плазме крови пациентов двух групп.
Исходя из полученных результатов и их обработки можно сказать о том, что патология приводит к разнонаправленному изменению концентрации аминокислот (АК). Среднее значение по всем показателям АК выше у здоровых, чем у больных.
Однако при анализе спектра свободных аминокислот и их метаболитов было выявлено существенное уменьшение содержания протеиногенных АК: глутамина в 3,5 раза, гистидина в 1,7 раз, пролина в 1,9 и лизина в 1,8 раз. Данные представлены в таблице 1.
Среди непротеиногенных АК, результаты исследований которых представлены в таблице 2, отмечено повышение концентрации одних: β-аланина (на 65 %) и α–аминомасляной кислоты (на 17 %), и понижение концентрации других: α–аминоадипиновой кислоты, таурина, этаноламина. Фосфоэталамин и γ-аминомасляная кислота в пробе больных не выявлены, однако в здоровом контроле данные аминокислоты содержатся.
Таблица 1
Концентрация протеиногенных аминокислот в плазме крови, мкмоль/л
|
Название аминокислоты |
Больные сахарным диабетом |
Здоровый контроль |
|
Глутамин |
194,41±52,74 |
675,23±72,18 |
|
Гистидин |
43,53±10,29 |
77,22±13,14 |
|
Пролин |
129,71±26,96 |
240,58±32,91 |
|
Лизин |
100,79±40,56 |
178,64±23,37 |
Таблица 2
Концентрация непротеиногенных аминокислот в плазме крови, мкмоль/л
|
Название аминокислоты |
Больные сахарным диабетом |
Здоровый контроль |
|
β-аланин |
3,05±0,58 |
0,65±0,24 |
|
α–аминомасляная кислота |
56,15±13,85 |
17,54±4,19 |
|
α–аминоадипиновая кислота |
6,25±1,94 |
14,90±3,11 |
|
Таурина |
36,03±7,09 |
70,97±12,24 |
|
Этаноламин |
3,95±1,18 |
18,54±5,13 |
|
Фософоэталамин |
Не выявлен |
1,872±0,77 |
|
γ-аминомасляная кислота |
Не выявлен |
2,07±0,55 |
При дальнейшей обработке данных было также установлено, что концентрация серосодержащих аминокислот: цистеиновой кислоты, таурина, уменьшается у больных, в сравнении со здоровыми в 2,4 и 1,9 раз. Цистотионин в плазме больных не выявлен, тогда как у здоровых его концентрация составляет 5,14 мкмоль/л. Данные представлены в таблице 3.
Таблица 3
Концентрация серосодержащих аминокислот в плазме крови, мкмоль/л
|
Название аминокислоты |
Больные сахарным диабетом |
Здоровый контроль |
|
Цистеиновая кислота |
0,79±0,65 |
1,98±0,28 |
|
Таурина |
36,03±7,09 |
70,97±12,24 |
|
Цистатионин |
Не выявлен |
5,14±1,03 |
Выводы. Таким образом, у пациентов с диагностированным сахарным диабетом наблюдается аминокислотный дисбаланс. Содержание достоверно изменяющихся протеиногенных, непротеиногенных и серосодержащих аминокислот значительно снижается у больных, по сравнению со здоровым контролем. Маркерными изменениями в аминокислотном профиле плазмы крови больных сахарным диабетом являются: понижение глутамина в 3,5 раза, повышение β-аланина на 65 %, а также уменьшение серосодержащих АК, в частности, наличие цистотионина в плазме крови больных, по сравнению со здоровыми, не было выявлено.
Литература:
- Танирбергенова, А. А. Современные тенденции заболеваемости населения сахарным диабетом в мире / Танирбергенова А. А., Тулебаев К. А. // Вест. КазНМУ. — 2018. — № 3. — С.152–154.
- Мохорт, Т. В. Сахарный диабет: обновление классификации и особенности диагностики различных типов: учеб.-метод. пособие / Т. В. Мохорт. — Минск: БГМУ, 2021. — 4 с.
- Tan KT, Cheah JS. Pathogenesis of type 1 and type 2 diabetes mellitus / Ann Acad Med Singap, — 1990. — 19(4):506–11.
- INVITRO, Справочник заболеваний [Электронный ресурс] / Сахарный диабет: причины появления, симптомы, диагностика и способы лечения. — Режим доступа: https://www.invitro.ru/library/bolezni/26695/. — Дата доступа: 10.05.2023.
- ПолиКлиника Отрадное, Справочник заболеваний [Электронный ресурс] / Типы сахарного диабета. — Режим доступа: https://polyclin.ru/articles/tipy-saharnogo-diabeta/. — Дата доступа: 10.05.2023.
- Fouillet, Н. et al. Approaches to quantifying protein metabolism in response to nutrient ingestion / J. Nutr // [Electronic resource]. — 2002. — Vоl. 132. — Mode of access: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12368420/. — Date of access: 10.05.2023
- Massey K. A., Blakeslee С. Н., Pirkow Н. S. A review of physiological and metabolic effects of essential amino acids //Amino Acids. — 1998. — Vol. 14. — P. 271–300
- Рубцовенко, А. В. Патофизиология эндокринной функции поджелудочной железы // А. В. Рубцовенко // Патологическая физиология: учебник. — М., 2006. — С. 591.
