МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Спирина Людмила Викторовна

РОЛЬ ПРОТЕОЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМ В ФОРМИРОВАНИИ СОСУДИСТЫХ

ОСЛОЖНЕНИЙ САХАРНОГО ДИАБЕТА 1 ТИПА У ДЕТЕЙ

14.00.16 - патологическая физиология 14.00.09 - педиатрия Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Суханова Г.А.

Научный консультант:

доктор медицинских наук Кондратьева Е.И.

ТОМСК -

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ…………………………………………………….. ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………… ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………... 1. Роль протеолитических систем в норме и при патологии………………… 1.1. Калликреин-кининовая система…………………………………………... 1.2. Ренин-ангиотензиновая система…………………………………………... 1.3. Ангиотензин-превращающий фермент…………………………………… 1.4. Ингибиторы протеолитических ферментов………………………….…… 2. Механизмы развития осложнений сахарного диабета 1 типа и его осложнений………………………………………………………………………….….. 2.1. Этиология и патогенез сахарного диабета 1 типа………………………... 2.2. Патогенез сосудистых осложнений при сахарном диабете……………... ГЛАВА 2. МАТЕРИЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ……………………... 2.1. Объем исследования……………………………………………………….. 2.2. Методы исследования……………………………………………………… ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ…………………………….….. 3.1. Состояние протеолитических систем у практически здоровых детей.…. 3.2. Состояние протеолитических систем при сахарном диабете 1 типа у детей……………………………………………………………………………… 3.2.1. Активность калликреина, калликреиногена при сахарном диабете типа у детей……………………………………………………………………… 3.2.2. Активность ангиотензин-превращающего фермента при сахарном диабете 1 типа у детей………………………………………………………….. 3.2.3. Взаимосвязь ренин-ангиотензиновой и калликреин-кининовой систем при сахарном диабете 1 типа…………………………………………... 3.2.4. Активность 1-протеиназного ингибитора и 2-макроглобулина при сахарном диабете1 типа у детей……………………………………………….. 3.3. Связь биохимических показателей с генетическими маркерами при сахарном диабете1 типа у детей……………………………………………….. 3.4. Состояние протеолитических систем при добавлении инсулина, глюкозы и каптоприла………………………………………………………….. 3.4.1. Влияние инсулина на показатели протеолиза плазмы крови здоровых и больных сахарным диабетом 1 типа…………………………………………. 3.4.2. Влияние глюкозы на показатели протеолиза плазмы крови здоровых и больных сахарным диабетом 1 типа…………………………………………. 3.4.3. Влияние каптоприла на показатели протеолиза плазмы крови здоровых и больных сахарным диабетом 1 типа……………………………... 3.5. Статистические методы исследования……………………………………. 3.5.1. Корреляционный анализ…………………………………………………. 3.5.2. Регрессионный анализ…………………………………………………… 3.5.3. Дисперсионный анализ…………………………………………………... 3.6. Диагностическая ценность определения активности ангиотензинпревращающего фермента и 1-протеиназного ингибитора при диабетической нефропатии у детей……………………………………………………... ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ…………… ВЫВОДЫ………………………………………………………………………… ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ………………………………………... СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АПФ – ангиотензин-превращающий фермент АТ II – ангиотензин II ДР – диабетическая ретинопатия ДН – диабетическая нефропатия ИО - истинноотрицательные ИП - истинноположительные КК – калликреин ККГ – калликреиноген 2-МГ - 2-макроглобулин ЛО - ложноотрицательные ЛП - ложноположительные МАУ - микроальбуминурия ККС – калликреин-кининовая система РАС – ренин-ангиотензинова система 1-ПИ - 1-протеиназный ингибитор СД 1 – сахарный диабет 1 типа ACE – ген ангиотензин-превращающего фермента AGT – ген ангиотензиногена HbA1c – гликозилированный гемоглобин

ВВЕДЕНИЕ

Изучение метаболических процессов при сахарном диабете 1 типа является одной из важных проблем современной эндокринологии. Ранняя инвалидизация, высокая смертность определили сахарный диабет в качестве первых приоритетов национальных систем здравоохранения [Cryer P.E., 1995; Cardner S.G. et al., 1996;

Балаболкин М.И., 1997, 1998, 2000; Dawson K. et al., 1998; Касаткина Э.П., 1999;

Nordt T.K. et al., 2000]. Основное внимание в последние годы уделяется разработке методов ранней диагностики нарушений углеводного, липидного обмена, связанных с ними осложнений сахарного диабета 1 типа [Green A. et al.,1996; Harris M.I., 1996; Robinson N. et al., 1996; Дедов И.И., 1998; Касаткина Э.П. и др., 1999].

Нарушения общего и регионального кровообращения имеют значение в патогенезе многих заболеваний, таких как атеросклероз, ишемическая болезнь сердца и артериальная гипертензия [Шестакова М.В. и др., 1995; Drexler H., 1998;

Margolius H.S., 1998; Arosio E. еt al., 1999; Dogra G. et al., 2001]. В регуляции кровообращения принимают участие калликреин-кининовая, ренинангиотензиновая системы. Установлено, что взаимосвязь этих систем осуществляется посредством калликреина и ангиотензин-превращающего фермента [Пасхина Т.С., 1976; Насонов Е.Л. и др., 1998; Альтшулер Б.Ю. и др., 2001; Яровая Г.А., 2001; Bader M., 2001]. В регуляции активности систем протеолиза принимают участие ингибиторы протеолитических ферментов, к которым прежде всего относятся 1-протеиназный ингибитор и 2-макроглобулин [Проценко В.А. и др., 1988; Shahid A., et al., 1996; Statisaitis D. et al., 2001].

Известно, что баланс между ферментами и ингибиторами протеолиза определяет состояние эндотелия и развитие микроангиопатий [Nolly H. et al., 1997; Drexler H., 1998; Pepinne C.J., 1999; Беленков Ю.Н., 2000; Коломоец Н.М., 2001]. Роль калликреин-кининовой, ренин-ангиотензиновой систем и ингибиторов протеолиза на разных этапах заболевания и в развитии диабетической нефропатии у детей не изучена.

В настоящее время широко обсуждается вклад генетических и средовых факторов в нарушения гемодинамики при диабете 1 и 2 типа [Ringel G. et al., 1997;

Stenvinkel P. et al., 1997; Tarnow L. et al., 2000; Шестакова М.В.и др., 2002].

Большое значение придается I/D полиморфизму гена ангиотензин-превращающего фермента и Т174М рестрикционному полиморфизму гена ангиотензиногена.

Показана ассоциация I/D полиморфизма гена ангиотензин-превращающего фермента с диабетической нефропатией [Кондратьев Я.Ю. и др., 1998; Fujisawa T.

et al., 1998; Чистяков Д.А. и др., 2000; Балаболкин М.И., 2000; Кондратьева Е.И., 2001; Елисеева Ю.Е., 2001]. М аллель гена ангиотензиногена многие авторы считают независимым фактором развития гипертензии при сахарном диабете типа [Gulmann C. et al., 1999; Сергеева Т.В., 2000].

Большое внимание уделяется также проблемам регуляции протеолиза при сахарном диабете. Известно, что в патогенезе микроангиопатий при сахарном диабете 1 типа ключевую роль играют гипергликемия на фоне абсолютного дефицита инсулина [Ангельский А.Н., 1995; Балаболкин М.И., 1998, 2000; Дедов И.И., 2002]. Однако влияние инсулина и глюкозы на состояние протеолиза при сахарном диабете 1 типа не изучено. В лечении диабетической нефропатии используют ингибиторы ангиотензин-превращающего фермента, их действие связывают со снижением содержания ангиотензина II и восстановлением нарушенной гемодинамики [Ruschitzka F. et al., 1999; Bader M., 2001; Gilbert R.E. et al., 2000; Hogeboom van Buggenum I. M. et al., 2002; Белова Л.А., 2002]. К наиболее известным пероральным ингибиторам относится каптоприл [Преображенский Ц.В.

и др., 2001; Альтшулер Б.Ю. и др., 2001]. Использование ингибиторов ангиотензинпревращающего фермента в педиатрической практике до сих пор является одной из дискуссионных проблем.

Изучение состояния протеолитических систем позволит выявить группы риска по развитию сосудистых осложнений для своевременной их профилактики у больных сахарным диабетом 1 типа. Полученные результаты могут быть использованы для формирования новых подходов в поиске препаратов, препятствующих прогрессированию осложнений заболевания.

Цель работы: установить роль калликреин-кининовой и ренинангиотентензиновой систем в развитии сахарного диабета 1 типа и его осложнений с учетом наследственных и средовых факторов.

Задачи исследования:

1. Изучить активность калликреина, калликреиногена, ангиотензинпревращающего фермента, 1-протеиназного ингибитора и 2-макроглобулина плазмы крови здоровых детей и больных сахарным диабетом в зависимости от длительности заболевания и развития диабетической нефропатии.

2. Исследовать влияние инсулина, глюкозы и каптоприла в условиях in vitro на активность калликреина, ангиотензин-превращающего фермента и ингибиторов протеолиза плазмы крови.

3. Изучить влияние I/D полиморфизма гена ангиотензин-превращающего фермента и Т174М рестрикционного полиморфизма гена ангиотензиногена на состояние протеолиза при сахарном диабете 1 типа у детей.

4. Установить взаимосвязь показателей протеолиза в патогенезе сахарного диабета и исследовать их диагностическую ценность при развитии сосудистых осложнений.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Сахарный диабет 1 типа у детей характеризуется активацией калликреинкининовой системы, при диабетической нефропатии повышается активность ангиотензин-превращающего фермента. Состояние протеолиза зависит от I/D полиморфизма гена ангиотензин-превращающего фермента. DD генотип ассоциирован с высокой активностью ангиотензин-превращающего фермента при нефропатии.

2. Добавление глюкозы к плазме крови больных сахарным диабетом 1 типа в условиях in vitro способствует увеличению активности калликреина и ангиотензин-превращающего фермента. Инсулин и каптоприл повышают ингибиторную активность плазмы крови больных в условиях in vitro.

3. Проведение адекватной инсулинотерапии, достижение удовлетворительной компенсации углеводного обмена и применение ингибиторов ангиотензинпревращающего фермента при диабетической нефропатии являются профилактическими и терапевтическими мероприятиями по восстановлению баланса протеолитических систем.

Впервые показано, что у больных сахарным диабетом 1 типа наблюдаются нарушения протеолитических процессов с повышением активности калликреина на фоне недостаточности 1-протеиназного ингибитора, прогрессирующие при увеличении длительности заболевания, декомпенсации диабета и при наличии осложнений. Активность калликреина повышена на ранних этапах заболевания, с увеличением длительности и при развитии нефропатии увеличивается активность ангиотензин-превращающего фермента. Установлено, что активность калликреина, ангиотензин-превращающего фермента и 1-протеиназного ингибитора могут служить дополнительными критериями в прогнозировании осложнений сахарного диабета типа.

Получены новые данные о влиянии глюкозы, инсулина и каптоприла на показатели протеолиза плазмы крови больных сахарным диабетом 1 типа в условиях in vitro. Глюкоза повышает активность калликреина и ангиотензин-превращающего фермента плазмы крови больных в условиях in vitro. Инсулин и каптоприл стимулируют ингибиторную активность плазмы крови.

Обнаружено влияние I/D полиморфизма гена ангиотензин-превращающего фермента на активность показателей протеолиза при развитии нефропатии. DD генотип и высокая активность ангиотензин-превращающего фермента являются фактором прогрессирования диабетической нефропатии.

Практическая значимость работы Выявлены биохимические маркеры развития диабетической нефропатии при сахарном диабете 1 типа у детей. Исследование активности калликреина, ангиотензин-превращающего фермента и ингибиторов протеолиза рекомендуется для оценки риска развития ретино- и нефропатии. При назначении ингибиторов ангиотензин-превращающего фермента необходимо ориентироваться на исходный уровень фермента. Применение ингибиторов целесообразно при высоких значениях активности ангиотензин-превращающего фермента у больного.

Установлено, что группу риска по развитию диабетической нефропатии составляют больные с DD генотипом I/D полиморфизма гена ангиотензинпревращающего фермента.

Исследуемый подход к профилактике осложнений заболевания у детей с сахарным диабетом 1 типа внедрен на базе эндокринологического отделения детской больницы №1 г. Томска и генетической клиники НИИ медицинской генетики ТНЦ СО РАМН. Результаты исследования используются в лекционном курсе на кафедрах эндокринологии и диабетологии, биохимии и молекулярной биологии Сибирского государственного медицинского университета.

Профилактическая работа, направленная на повышение информированности больных о заболевании, проводится на базе образовательной программы «Школа управления диабетом», в классе «Диабетическая нефропатия».

Публикации По теме диссертации опубликовано 14 работ.

Апробация работы Основные результаты представлены на заседаниях кафедр патологической физиологии, биохимии и молекулярной биологии, эндокринологии и диабетологии СГМУ, педиатрии факультета повышения квалификации и постдипломной подготовки специалистов; региональных и российских конференциях: второй научно-практической конференции педиатров «Здоровье детей – наше будущее»

(Томск, 2002); третьем конгрессе молодых ученых и специалистов «Науки о человеке» (Томск, 2002); втором российском диабетологическом конгрессе «Сахарный диабет и сердечно-сосудистые осложнения» (Москва, 2002); второй межрегиональной конференции молодых исследователей (Самара, 2002);

региональной конференции «Сахарный диабет и сердечно-сосудистая патология»

(Томск, 2002); третьей научной конференции с международным участием «Эндокринная регуляция физиологических функций в норме и при патологии»

(Новосибирск, 2002); третьей научно-практической конференции «СанктПетербургский научный форум-2003» (Санкт-Петербург, 2003); Пироговской научной конференции студентов и молодых ученых (Москва, 2003); четвертом конгрессе молодых ученых и специалистов «Науки о человеке» (Томск, 2003);

Всероссийской научно-практической конференции «Клиническая эндокринология – достижения и перспективы» (Санкт-Петербург, 2003); I Всероссийской школесеминаре детского эндокринолога «Новые возможности диагностики и терапии болезней эндокринной системы у детей», г. (Томск, 2003); IV международной научно-практической конференции «Здоровье и образование в XXI веке» (Москва, 2003).

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке гранта РГНФ № 03а «Программа поиска маркеров сосудистых осложнений у детей и подростков с сахарным диабетом I типа и членов их семей. Стратегия реабилитации».

Объем и структура диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 140 страницах, иллюстрирована 46 таблицами и рисунками. Библиография включает 265 литературных источников, из которых отечественных и 110 иностранных.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. РОЛЬ ПРОТЕОЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМ В НОРМЕ И ПРИ ПАТОЛОГИИ

Протеолитические системы широко распространены в организме. К ним относятся системы комплемента, калликреин-кининовая, ренин-ангиотензиновая, фибринолитическая, свертывания крови. Наиболее изученной является калликреин-кининовая плазмы крови, регулирующая гомеостаз и осуществляющая адаптивно-защитные реакции организма [Пасхина Т.С., 1976; Суханова Г.А., 1992;

Шумилов С.П. и др., 1994; Удут В.В. и др., 1998; Katori M., 1998; Яровая Г.А., 2001]. Кинины крови и межтканевой жидкости выполняют роль медиаторов жизненно важных физиологических и биохимических процессов.

Кинины относятся к группе пептидных регуляторов. Предшественником активных кининов является кининоген. Существует высокомолекулярный кининоген и низкомолекулярный. В плазме крови они находятся в 2глобулиновой фракции.

Освобождение кининов из кининогенов происходит под действием кининогеназ (КФ 3.4.21.8). Кининогеназы относятся к сериновым протеиназам, более распространенное название калликреины. Калликреины локализованы в плазме крови (плазменный калликреин) и тканях некоторых органов, в частности в поджелудочной и слюнной железах и их секретах, стенке кишечника, почках и моче, половых и потовых железах (тканевые калликреины). Плазменные калликреины - щелочные белки с pI около 8,6 и молекулярной массой 90 кДа;

тканевые калликреины - кислые гликопротеины (pI 3,5 - 4,5) с молекулярной массой от 24 до 40 кДа [Margolius H.S., 1998; Гомазков О.А., 2000]. Калликреины также находятся в плазме крови и тканях в виде неактивных предшедственников – прекалликреинов или калликреиногенов. Прекалликреин является гликопротеином, представленным одной пептидной цепью, состоящей из 619 аминокислотных остатков. Концентрация прекалликреина в плазме крови составляет 295 - 580 нM (35 - 50 мкг/мл) [Wong P. et al., 1977]. Синтезируется прекалликреин в гепатоцитах.

Ген, кодирующий прекалликреин, состоит из 15 экзонов и 14 интронов, локализованных в дистальной части хромосомы 4 [Martin-Castano M.E. et al., 2002].

Кроме кининогеназной функции установлена центральная роль калликреина в регуляции активности других протеолитических систем плазмы крови. Калликреин плазмы крови активирует фактор XII гемокоагуляции, плазминоген, проурокиназу, первый компонент классического пути и фактор В альтернативного пути активации комплемента, проренин [Kaplan A.P., 1976; Majama M., 2001]. Известно, что калликреин является плазменным фактором воспаления и стимулирует освобождение гранулоцитарной эластазы и активацию латентной коллагеназы из полиморфноядерных лейкоцитов [Маянский Д.Н., 1997]. Показано также, фрагментация апобелков липопротеинов низкой плотности протекает с участием каликреина. В результате липопротеины низкой плотности теряют способность связываться с соответствующими рецепторами, что усиливает их атерогеность [Chabit M. et al., 1997; Nordt T.K., 2002]. В плазме крови активность калликреина контролирует главным образом 1–протеиназный ингибитор, инактиватор первого компонента комплемента, 2-макроглобулин и в меньшей степени антитромбин III и инактиватор протеина С [Гомазков О.А., 1993, 2000; Duncan A.M., 2000].

Важнейшими кининами плазмы крови являются брадикинин, каллидин и метионил-лизил-брадикинин. Центральную роль в калликреин-кининовой системе занимает брадикинин [Okahamo P. et al., 1999; Гомазков О.А., 1976, 1993, 2001]. В плазме крови содержание кининов обычно ничтожно, в свободном состоянии их можно обнаружить только в моче [Пасхина Т.С., 1976].

деятельности сердечно-сосудистой системы, органов дыхания, пищеварения, мочеотделения [Пасхина Т.С., 1976; Гомазков А.О., 1976, 1993; Суровкина М., 1995; Adam A. et al., 2000]. Они влияют на тонус сосудов гладких мышц бронхов, кровеносных сосудов, легочную вентиляцию [Гомазков А.О., 1976], рецепторы вегетативной нервной системы, состояние эндотелия, проницаемость сосудистой стенки, экскрецию натрия и воды почками [Duncan A.M. et al., 2000], биосинтез, скорость и секрецию ряда прессорных гормонов, утилизацию кислорода и глюкозы тканями, миграцию и хемотаксис лейкоцитов [Токаева Л.К. и др., 1979; Шварц Г.А., 1979; Duncan A.M. et al., 2000]. Кинины оказывают избирательное сосудорасширяющее действие на сердце и сосуды малого круга кровообращения:

повышают систолический и минутный объем крови, увеличивают коронарный приток к правому предсердию и ее отток из левого, снижают кровяное давление в общем круге циркуляции и повышают его в легочной артерии, усиливают потребление кислорода и обмен веществ в миокарде [Гомазков А.С., 1993;

Emanueli C. et al., 1999; Campbell D.J., 2000]. Кинины опосредуют восприятие боли и влияют на состояние рецепторов гормонов [Шумилов С.П., 1993; Яровая Г.А., 2001; Campbell D.J., 2000].

Брадикинин также рассматривают как нейрогормон, опосредующий многие функции мозга. Взаимодействие брадикинина, осуществляемое, по крайней мере, с двумя специфическими рецепторами В1 и В2, обеспечивает его биологические эффекты [Шумилов С.П., 1993; Суровкина М.П., 1995; Vora J.P. et al., 1997;

Emanuelli C. et al., 1999; Griesbacher T., 2000; Яровая Г.А., 2001; Martin-Castano M.E. et al., 2002]. Большинство эффектов брадикинин осуществляет через В рецепторы, которые экспрессируются в различных тканях. Связывание брадикинина с В2 рецепторами приводит к развитию боли и воспаления в дыхательных путях. Аналогичные эффекты наблюдаются при кардиоваскулярной ишемии [Marceau F., 1999; Campbell D.J., 2000]. Взаимодействие брадикинина с В рецепторами вызывает гиперальгезию, связанную с хроническим воспалением.

Взаимодействие В2 и В1 рецепторов приводит к мобилизации внутриклеточного Са2+ с последующей активацией протеинкиназы С, запускающей каскад передачи сигнала внутри клетки через вторичные мессенджеры, такие как оксид азота (NO) [Nahser P.J. et al., 1995; Zhang X. et al., 1997; Park J.K. et al., 1999], циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ), простагландины. Образование этих мессенджеров в эндотелиальных клетках и поступление их в гладкомышечные клетки обеспечивает процесс сосудистой релаксации [Marceau F., 1999; Remme W.J., 1999; Emanueli C., 1999; Duncan A.M. et al., 2000].

Кинины обладают весьма кратковременным действием в организме. Это объясняется высокой активностью кининаз-ферментов, инактивирующих кинины.

Кининазы найдены в плазме крови и почти во всех тканях. В плазме крови обнаружены 2 кининазы – карбоксипептидаза N, инактивирующая брадикинин путем отщепления С-концевого аргинина, и карбоксикатепсин, или пептидилдипептидаза, расщепляющая пептидную связь между остатками пролина и фенилаланина в молекуле брадикинина [Гомазков О.А., 1993; Елисеева Ю.Е., 2001]. Кратковременность гипотензивного действия брадикинина в плазме крови связана в основном, с весьма высокой активностью карбоксипептидазы N [Пасхина Т.С., 1976; Margolius H.S., 1978; Adam A. et al., 2000; Елисеева Ю.Е., 2001].

Многочисленные экспериментальные и клинические исследования свидетельствуют об участии ККС в развитии острого и хронического воспаления, шока различной этиологии, диабета, аллергии, тромбо-геморрагических нарушений, в том числе дессиминированного внутрисосудистого свертывания крови, онкологических заболеваний и других патологических состояний организма [Ланцберг Л.А., 1972; Некрасова А.А. и др., 1973; Шхвацабая И.К. и др., 1973;

Пасхина Т.С., 1976; Суровкина М.С., 1995; Stadnicki A. et al., 1996; Акбашева О.Е.

и др., 1999; Park J.K. et al., 1999; Remme W.J., 1999; Яровая Г.А. и др., 2001].

Выделяют несколько типов реагирования ККС при повреждениях. В процессе адаптации происходит переход системы из неактивного состояния в активное, что приводит к увеличению активности калликреина, кининаз и уменьшению содержания кининогена. Активация ККС при патологических процессах сопровождается угнетением активности ингибиторов, а при истощении кининовой системы снижается общая ингибиторная активность, и наблюдается дефицит прекалликреина и кининогена [Гомазков О.А., 1976].

В литературе имеются сведения, что ККС активируется на начальных этапах развития СД 1 типа [Zuccollo A. et al., 1999]. С развитием сосудистых осложнений происходит истощение кининовой системы [Суровкина М.П., 1995]. В эксперименте было показано, что инсулин способен снижает активность ККС в условиях in vitro и in vivo [Rothshild A.M. et al., 1999]. Эти данные свидетельствуют о том, что инсулин участвует в регуляции ККС, ограничивая ее активность.

Таким образом, к настоящему времени накоплены многочисленные данные об участии ККС в развитии многих заболеваний. Большой интерес по-прежнему вызывает изучение связи ККС с другими системами протеолиза.

1.2 РЕНИН-АНГИОТЕНЗИНОВАЯ СИСТЕМА

Ренин-ангиотензиновая система (РАС) выполняет ключевую роль в регуляции функции сердечно-сосудистой системы и почек. Активация этой системы приводит к повышению АД за счет возрастания объема циркулирующей крови (ОЦК) и увеличения активности других вазоконстрикторных факторов [Гомазков О.А., 1976, 1993, 2000; Коломиец В.В. и др., 2001; Bader M., 2001]. До недавнего времени функции ренин-ангиотензиновой ограничивались лишь ее влиянием на водносолевой обмен и регуляцию артериального давления. За последние годы получены научные доказательства параллельного функционирования гуморальной и тканевой ренин-ангиотензин-альдостероновых систем [Де Лиюв, 1997; Коломиец В.В. и др., 2001; Bader M., 2001]. Гуморальная РАС обеспечивает кратковременные эффекты за счет сужения сосудов, развития хронотропного и аритмогенного эффектов сердца, реабсорбции натрия и воды. В тоже время долговременные эффекты гипертрофия стенок сосудов и миокарда, развитие внутриклубочковой гипертензии и антидиуретического эффекта в почках обусловлены тканевой РАС [Коломиец В.В. и др., 2001; Dzau V.J. et al., 2001].

Основными ферментами РАС являются ренин и ангиотензин-превращающий фермент (АПФ). Ренин секретируется почками, клетками юкстагломерулярного аппарата, ангиотензиноген образуется в печени [Коломиец В.В. и др., 2001; Bader M., 2001]. Под действием ренина из ангиотензиногена образуется ангиотензин I, переходящий под влиянием находящегося в легких, почках и плазме АПФ в ангиотензин II (AT II) [Гомазков О.А., 1993; Шестакова М.В., 1999, 2001].

Активность ренина и АПФ регулируется ангиотензином II на основе механизма отрицательной обратной связи [Imig D.J., 1999] АПФ рассматривается как ключевой фактор, связывающий ККС и РАС крови.

Кроме перевода ангиотензина II в активное состояние, фермент способен инактивировать брадикинин [Альтшулер Б.Ю. и др., 2000; Елисеева Ю.Е., 2001].

АТ II обладает мощным вазоконстрикторным действием, оказывает влияние на многие физиологические системы, в том числе систему регуляции АД, функцию почек и секрецию альдостеро в коре надпочечников [Гомазков О.А., 1993, 2000;

Remme K., 2001; Bader M., 2001; Кутырина И.М., 2002]. Доказано его прямое влияние на проницаемость базальной мембраны сосудов почек и развитие протеинурии [Ruggenenti P. et al., 1998]. АТ II способствует пролиферации мезангиальных клеток и экспрессии -трансформирующего фактора роста эндотелия сосудов, приводящего к повышенному синтезу экстрацеллюлярного матрикса [Kim S. et al., 2000]. Стимулируя активацию макрофагов и фагоцитоза, АТ II способен усиливать процессы воспаления в поврежденной ткани [Kim S. et al., 2000]. АТ II стимулирует образование ингибитора-1 активатора плазминогена эндотелиальными клетками и гладкомышечными клетками сосудов [Kim S. et al., 2000]. Известно, что АТ II принимает участие в активации механизмов иммунного поражения почек за счет усиления выработки цитокинов [Шестакова М.В., 1999, 2001; Есаян А.М., 2002].

В последнее время большое внимание уделяется изучению его роли в механизмах окислительного стресса и эндотелиальной дисфункции [Гомазков О.А., 2000]. В эксперименте на сосудистых клетках показана стимуляция супероксидных анионов при добавлении АТ II [Graier W.F., et al., 1999; Гомазков О.А., 2000]. В культуре эндотелиоцитов в ответ на введение в среду АТ II вырабатывается эндотелин – один их важных сосудосуживающих факторов [Подзолков В.И., 1996].

Многообразие функций РАС связано с существованием 2 типов рецепторов к ангиотензину II АТ1 и АТ2. Оба типа рецепторов относятся к семейству трансмембранных структур, сопряженных с G-белком. Все известные эффекты АТ II, включая регуляцию системного давления, стимуляцию и синтез альдостерона, канальцевую реабсорбцию натрия и воды в почках, опосредуют АТ1 рецепторы [Holenberg N.K. et al., 1998]. Стимуляция АТ2 рецепторов связана с образованием цГМФ и увеличением уровня NO [Martin-Castano M.E., 2002].

Выявлена роль РАС в механизмах развития гипертензии у взрослых и детей [Сhabit M. et al., 1997; Fujisawa T., et al., 1998] и при развитии поражений сердца [Nahser P.J. et al., 1995; Park J.K., et al., 1999, Bader M., 2001].

Большое значение состоянию РАС уделяется при развитии диабетической нефропатии. Известно, что в эпителии и интиме сосудов обнаружены ренин, ангиотензиноген, и ангиотензин и рецепторы к нему [Де Лиюв, 1997; Bader M, 2001]. В почке чрезвычайно высоки концентрации ангиотензиногена и самые высокие в организме концентрации АПФ [Imig G.D. et al., 1999]. Установлено, что внутрипочечный АТ II формируется из ангитензина I, поступающего из кровотока, и АТ II, образующегося в самой почечной ткани [Navar L.G. et al., 2000].

Установлено, что у 5-10% больных сахарным диабетом было выявлено снижение активности ренина плазмы крови, что приводит к развитию так называемого синдрома «гипоренинемического гипоальдостеронизма» [Сhabit M. et al., 1997; Fujisawa T. et al., 1998; Шестакова М.В., 1999, 2001; Есаян А.М., 2002].

Однако в серии экспериментов на модели ангитензин II - зависимой гипертензии было показано, что содержание интраренального АТ II возрастает в большей степени, чем в циркуляции [Navar L.G. et al., 2000]. Повышение уровня пептида в почках происходит даже в условиях низкой активности ренина [Шестакова М.В., 1999, 2001; Есаян А.М., 2002]. Следовательно, развитие диабетической нефропатии связано с активацией РАС в почках.

С развитием молекулярно-генетических методов исследования идет активный поиск вклада генов РАС в развитие артериальной гипертензии, сердечнососудистых заболеваний, инфаркта миокарда, сосудистых осложнений сахарного диабета 1 и 2 типов и др. В настоящее время выделен ряд генов-кандидатов, ангиотензиногена (angiotensinogen, AGT), АПФ (angiotensin-converting enzyme, ACE) и гены рецепторов к ангиотензину [Дедов И.И., 2002]. При анализе Т174М полиморфизма гена AGT выделяли 2 аллеля: Т (отсутствие сайта рестрикции) и аллель М (присутствие сайта рестрикции). Известно, что аллель М гена AGT рассматривают в качестве маркера развития артериальной гипертонии [Gulmann C.

et al., 1999; Сергеева Т.В., 2002]. Для гена АСЕ описан двухаллельный полиморфизм типа вставка/отсутствие вставки (Insertion/Deletion) и аллели поличили название I и D аллели.

Установлено, что носители генотипа II имеют наиболее низкую активность АПФ, а у людей с генотипом DD она значительно выше [Кондратьев Я.Ю., 1998;

Fujisawa T. et al., 1998; Елисеева Ю.Е., 2001]. Полагают, что аллель D и особенно генотип DD ассоциируется с повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний [Barnas U. et al., 1997; Kobayashi K. et al., 1999; Park J.K. et al., 1999], в отличие от аллеля I и генотипа II, которые оказывают защитное действие. I-аллели связаны с повышенной выносливостью при физических нагрузках у спортсменов [Nahser P.J. et al., 1995]. Обнаружена связь между генотипом DD и развитием гипертрофии левого желудочка, гипертрофической кардиомиопатией, пролиферацией гладкомышечных элементов сосудистой стенки и активностью атеросклеротического процесса, высоким риском стеноза и рестеноза коронарных артерий [Елисеева Ю.Е., 2001], развитием инфаркта миокарда и нефропатии при CД 1 типа [Шестакова М.В., 2000; Woods D.R. et al., 1999; Bouhanick B. et al., 1999;

Chiarelli F et al., 1999; Fujisawa T. et al., 1998; McFarlane R. et al., 1999; Кондратьев Я.Ю., 2000]. Генотип DD является независимым фактором риска развития сердечно-сосудистых заболеваний и не проявляет кумулятивного эффекта с курением, дислипидемией и артериальной гипертонией [Fujisawa T. et al., 1998].

Предполагается, что выраженность и продолжительность действия ингибиторов АПФ может зависеть от генотипа. Так, у лиц с DD генотипом применение ингибиторов АПФ имеет наибольшую эффективность [Fujisawa T. et al., 1998;

Bouhanick B. et al., 1999; Elzouki A.N. et al., 1999; Елисеева Ю.Е., 2001].

Таким образом, активация РАС оказывает существенное патогенетическое влияние на развитие гипертензивных состояний при заболеваниях сердечнососудистой системы, в том числе и при диабетической нефропатии.

1.3. АНГИОТЕНЗИН-ПРЕВРАЩАЮЩИЙ ФЕРМЕНТ Ангиотензин-превращающий фермент (АПФ, пептидил-дипептидаза А, КФ 3.4.15.1) относится к группе металлопротеинов, так как содержит цинк, определяющий его биологическую активность. Выявлены две формы АПФ: высокои низкомолекулярная. Синтез этих форм АПФ регулируется двумя специфическими тРНК, транскрипция которых осуществляется одним геном, локализованным на хромосоме. Большая часть фермента синтезируется эндотелиальными клетками особенно интенсивно в сосудах легких и почек [Imboden H. et al., 1987; Galabov P., 1992; Альтшулер Б.Ю. и др., 2000; Елисеева Ю.Е., 2001; Яровая Г.А., 2001]. АПФ контролирует функциональное состояние сосудов, воздействуя на их тонус через генерацию октапептида AT II [Ивлева А.Я., 1998; Hollenberg N.K. et al., 1998;

Альтшулер Б.Ю. и др., 2000; Елисеева Ю.Е., 2001; Яровая Г.Я., 2001].

АПФ присутствует в плазме крови, нервных клетках, легочной ткани, клетках почечных канальцев, слюнных железах, на нервных окончаниях, на клетках мононуклеарного ряда, а также в репродуктивных органах [Galabov P., 1992;

Альтшулер Б.Ю. и др., 2000; Елисеева Ю.Е., 2001; Яровая Г.Я., 2001]. Основным местом синтеза АПФ в организме человека являются эндотелиальные клетки, особенно сосуды почек [Jren O. et al., 1997].

АПФ хорошо известен как фермент, регулирующий артериальное давление.

Его ведущая роль в регуляции давления подтверждается широким и успешным применением ингибиторов АПФ в клинике для лечения различных форм гипертонии, также других нарушений кровообращения [Nahser P.J., et al., 1995;

Park J.K. et al., 1999; Bader M., 2001].

Регуляция артериального давления - это основная, но не единственная функция АПФ. Он участвует в целом ряде процессов, протекающих в организме [Сидоренко Б.А. и др., 1998; Елисеева Ю.Е., 2001]. Известно о роли фермента в обмене нейропептидов, а также в реализации таких функций как защитные и иммунные реакции организма и репродуктивные процессы [Nahser P.J. et al., 1995;

Насонов Е.Л. и др., 1998; Park J.K. et al., 1999; Елисеева Ю.Е., 2001]. АПФ обладает кининазной активностью, отщепляет от брадикинина С–концевой дипептид (фенилаланиларгинин) и препятствуют его сосудорасширяющему действию брадикинина [Насонов Е.Л. и др., 1998; Гомазков О.А. 2000; Елисеева Ю.Е., 2001].

При возникновении острой ишемии происходит угнетение кининазной активности АПФ с преобладанием ангиотензин-конветирующей [Гомазков О.А., 1977, 2000].

Определение активности АПФ широко используется в клинической практике [Альтшулер Б.Ю. и др., 2001, Bader M. et al., 2001]. Высокая активность АПФ отмечена в детском и подростковом возрасте. Активность АПФ сыворотки крови взрослых составляет 20-50 Ед/л [Maguire G.A. et al., 1985; Remme W.J., 1999].

Увеличение активности фермента наблюдается более чем у половины больных тиреотоксикозом, у 30% больных сахарным диабетом [Насонов Е.Л. и др., 1998;

Доценко В.Л., 2001]. Значительное снижение активности АПФ обнаружено под влиянием стероидных препаратов, особенно преднизолона, в активную фазу геморрагического васкулита [Альтшулер Б.Ю. и др., 2001]. Поскольку основным источником АПФ являются клетки сосудистого эндотелия, предполагается, что активность АПФ в сыворотке может отражать состояние эндотелиальных клеток [Насонов Е.Л. и др., 1998; Альтшулер Б.Ю. и др., 2001].

Таким образом, ангиотензин-превращающий фермент играет важную роль регуляции состояния эндотелия, работы сердца, почек, легких, центральной нервной системы, системной регуляции кровообращения. Нарушение активности фермента является одной из причин развития патологии этих систем.

1.4. ИНГИБИТОРЫ ПРОТЕОЛИТИЧЕСКИХ ФЕРМЕНТОВ

В организме здорового человека существует динамическое равновесие между системами протеиназ и их ингибиторами. При патологии это равновесие может изменяться в сторону угнетения или активации этих систем, что приводит к развитию различных осложнений.

Важную роль в регуляции протеолиза играют специфические белкиингибиторы, обладающие свойством связывать протеолитические ферменты функционально активных белков (около 10% от общего уровня). Ингибиторы имеют большое значение в регуляции активности протеолитических ферментов, участвующих в процессах свертывания крови, фибринолиза, иммунных реакциях, образовании и распаде физиологически активных белков и пептидов, гормонов, структурных белков, во внутриклеточной белковом метаболизме, обмене соединительной ткани, воспалительных и аллергических реакциях [Веремеенко К.Н., 1985; Проценко В.А. и др., 1988; Казанская В.Ф., 1994; Norman M.R. et al., 1998].

Особый интерес вызывает 1-протеиназный ингибитор (1-ПИ). 1-ПИ является одним из основных естественных ингибиторов сериновых протеиназ плазмы крови [Уорд А.М., 1981; Веремеенко К.Н., 1985; Котова Т.С. и др., 1986].

1-ПИ угнетает эластазу, коллагеназу, тромбин, плазмин, ренин, калликреин, спермакрозин, а также бактериальные и гранулоцитарные протеазы [Котова Т.С., 1986; Cook L., et al., 1996].

1-ПИ представляет собой гликопротеид с молекулярной массой 50000-55000, который содержит 12,5% углеводов и составляет 75% фракции 1-глобулинов.

внутрисосудистому и внесосудистым пространствам. 1-ПИ является индикатором острой фазы воспаления, поэтому его уровень возрастает при травмах или инфекциях [Уорд А.М., 1981; Norman M.R. et al., 1997, 1998].

Детальные исследования показали, что ингибитор обладает множественным обозначенной PI, классификация которой основана на электрофоретической подвижности изоформ ингибитора. К настоящему моменту в этой системе выявлено по меньшей мере около 75 различных типов и подтипов [Уорд А.М., 1981; Cook L. et al., 1996; Taddei C. et al., 1999]. Наиболее часто встречается аллель PiM с фенотипом PiMМ. Около 10 изотипов связаны с недостаточностью ингибитора (Z, W1, W2, S, P, V, X, Y1, Y2 и нулевой) [Уорд А.М., 1981; Веремеенко К.Н., 1985; Пилипчук М., 1991].

1-ПИ имеет отношение к развитию ряда как наследственных, так и приобретенных заболеваний. В настоящее время полагают, что врожденная недостаточность белка способствует развитию хронических заболеваний легких (эмфизема, хронический обструктивный бронхит, рак легких), печени (ювенильный цирроз, гепатоцеллюлярная карцинома) [Уорд А.М., 1981; Котова Т.С. и др., 1986; Cook L. et al., 1996; Hernandez-Richter T. et al., 1997]. Низкая активность наблюдается у больных с неонатальной дыхательной недостаточностью, острой желтой атрофией печени, при заболеваниях почек, связанных с повышенной протеинурией и после хирургического вмешательства [Уорд А.М., 1981; Веремеенко К.Н., 1985].

Повышение активности 1-ПИ плазмы крови наблюдается при большинстве воспалительных состояний и некрозе тканей. Увеличение содержания этого белка менее выражено при хронических воспалительных заболеваниях и коллагеновых сосудистых заболеваниях, ревматоидном артрите и узловатом полиартрите, а также при сахарном диабете [Котова Т.С. и др., 1986]. Значительное повышение уровня белка наблюдается у опухоленосителей, когда процесс носит распространенный характер [Уорд А.М., 1981; Веремеенко К.Н., 1985; Проценко В.А. и др., 1988;

Shahid A., et al., 1996; Акбашева О.Е. и др., 1999 Lisowska-Myiak B., 2001].

2-Макроглобулин (2-МГ) также относится к основным ингибиторам протеолитических ферментов плазмы крови. Этот белок имеет выраженное антифибринолитическое действие и обладает высоким сродством к калликреину и трипсину [Проценко А.В. 1984; Котова Т.С. и др., 1986]. 2-МГ относится к гликопротеинам, имеет молекулярную массу 724000 кДа, состоит из 4 субъединиц [Пасхина Т.С., 1976]. Известно, что 2-МГ является универсальным ингибитором протеиназ всех 4 классов – сериновых, тиоловых, кислых и металлопротеиназ [Проценко А.В. 1984; Котова Т.С. и др., 1986]. Его синтез осуществляется в печени.

взаимодействуя с факторами, контролирующими стадии иммунного ответа, предотвращает избыточный протеолиз и является важным диагностическим показателем ряда патологических состояний. Увеличение его активности наблюдается при сахарном диабете [Веремеенко К.Н. и др., 1969; Яровая Г.А. и др.

1994] при этом активность 1-ПИ находится в пределах нормы или снижена [Карнаух В.И., 1983, 1989; Bristow C.L.. et al., 1996]. Увеличение активности 2МГ наблюдается при нарушении липидного обмена и развитии дис- и гиперлипидемий [Bristow C.L.. et al., 1996; Cook L. et al., 1996]. Снижение активности 2-МГ происходит при вирусном гепатите, на ранних стадиях ожоговой болезни, хроническом бронхите, бронхиальной астме [Яровая Г.А. и др., 1994;

Bristow C.L. et al., 1996].

Имеются данные о наличии дисбаланса между этими системами при семейной гиперхолестеролемии [Алиджанова Х.Г. и др., 1989]; атеросклерозе [Statisaitis D. et al., 2001]; при заболеваниях легких, печени [Уорд А.М., 1981; Гельцер Б.И. и др.

1992; Гришина Е.И. и др., 1992], геморрагической лихорадке [Обухова Г.Г., 1980], гломерулонефрите [Карнаух В.И., 1983, 1989]. Существующее динамическое равновесие может нарушаться под действием внешних факторов (физической нагрузки, инфракрасного излучения [Зубкова С.М. и др., 1995] и зависит от возрастных [Базис В.Ю. и др., 1987] и индивидуальных особенностей [Удут В.В. и др., 1998]. При сахарном диабете имеются единичные исследования, указывающие на наличие дисбаланса между системами протеолиза и их ингибиторами, что является фактором прогрессирования сосудистых осложнений заболевания [Ванюрихина Л.Т. и др., 1989].

В настоящее время большое внимание уделяется поиску новых препаратов, влияющих на состояние протеолиза. В клинической практике получили широкое распространение ингибиторы АПФ, которые являются препаратами выбора в терапии гипертензивных состояний, а также кардио-васкулярных и почечных патологий [The Eurodiab Ace Study Group and the Eurodiab Ace Substudy 2 Study Group, 1998; Remme W.J., 1999; Mogensen C.E, 1999; Manley H.J., 2000]. К ним относятся каптоприл, эналаприл, лизиноприл, рамиприл, перидонприл и др.

Каптоприл, созданный в 1975 г. в лаборатории фирмы «Squibb», является первым пероральным ИАПФ [Венгеровский А.И., 1998; Шестакова М.В., 2001].

Отличительная особенность этой группы препаратов состоит в том, что они периферического, коронарного вазодилататора [Шестакова М.В., 1999, 2001;

Barnas U. et al., 1997; Ruschitzka F. et al., 1999; Bader M., 2001; Gilbert R.E. et al., 2000; Hogeboom van Buggenum I. M. et al., 2002; Белова Л.А., 2002]. Ингибиторы АПФ непосредственно влияют на активность РАС, которая участвуют в патогенезе гипертонической болезни и хронической сердечной недостаточности [Remme W.J., 1999; Mogensen C.E, 1999; Manley H.J., 2000; Kshirsagar A.V., 2000].

Ингибиторы АПФ реализуют свои фармакодинамические эффекты, влияя на два ключевых механизма. Во-первых, подавляя активность АПФ, ингибиторы тормозят образование ангиотензина II. Вследствие чего снижается вазоконстрикторная активность циркулирующих и тканевых компонентов РАС и опосредованно активность симпато-адреналовой системы. Ингибиторы АПФ способны также влиять на тонус n. Vagus. Снижение активности РАС приводит к торможению секреции вазопрессина и способствуют высвобождению оксида азота и предсердного натрийуретического гормона. Известно, что увеличение содержания тканевого активатора плазминогена также связано со снижением активности РАС [Сидоренко Б.А. и др., 1998; Карпов Р.С. и др., 2002]. Во-вторых, ингибиторы АПФ способны повышать содержание кининов в тканях и крови [Ольбинская Л.И., 1995; Bader M., 2001; Martin-Castano M.E. et al., 2002].

Повышенное содержание брадикинина после приема АПФ приводит к усилению вазодилатации и натрийуреза [The Eurodiab Ace Study Group and the Eurodiab Ace Substudy 2 Study Group, 1998; Remme W.J., 1999; Mogensen C.E, 1999; Manley H.J., 2000; Михайлов А.А., 2001].

Ингибиторы АПФ способны также изменять содержание эндотелинов важнейшего патогенетического звена в развитии артериальной гипертонии.

Установлено, что при приеме ингибиторов АПФ наблюдается повышение уровня натрийуретического фактора, что сопровождается снижением концентрации эндотелинов [Подзолков В.И., 1996; Knen C. et al., 2000; Haider A. et al., 2000;

HOPE Study Investigators, 2000].

Некоторые из аналогов каптоприла выступают в качестве агонистов нитратов и оказывают дополнительное кардиопротективное действие [Сидоренко Б.А., 1998;

Кутырина И.М., 2001]. Для ингибиторов АПФ свойственно наличие негемодинамических эффектов. Они препятствуют развитию протеинурии за счет снижения проницаемости базальной мембраны сосудов почек и блокады пролиферации мезангиальных клеток и экспрессии -транформирующего фактора роста эндотелиоцитов [Ruggenenti P. et al., 1998 Kim S. et al., 2000; Шестакова М.В., 2002].

Таким образом, ингибиторы протеолитических ферментов оказывают свое регулирующее влияние на скорость и течение процессов протеолиза. Для ингибиторов АПФ помимо их прямого действия на активность фермента характерно также наличие комплексного эффекта на гемодинамику, состояние эндотелия и прогрессирование сосудистых осложнений многих хронических заболеваний.

2. МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ САХАРНОГО ДИАБЕТА 1 ТИПА И ЕГО

ОСЛОЖНЕНИЙ

2.1. ЭТИОЛОГИЯ И ПАТОГЕНЕЗ САХАРНОГО ДИАБЕТА 1 ТИПА

По определению ВОЗ (1999) СД – это группа метаболических (обменных) заболеваний, характеризующихся гипергликемией, которая является результатом дефектов секреции инсулина, действия инсулина или обоих этих факторов [Дедов И.И. и др., 2002]. В структуре эндокринных заболеваний по данным ВОЗ на сахарный диабет приходится 7-15% [Дедов И.И., 1998, 2000; Балаболкин М.И., 2000]. Однако истинная заболеваемость сахарным диабетом значительно выше и, по проведенным расчетам, реальное количество больных сахарным диабетом в России должно составлять 6-8 млн. человек. Эти данные базируются на основе проведенных эпидемиологических исследований в Москве, Санкт-Петербурге и других городах Российской Федерации [Никитин Ю.П., 1998; Сунцов Ю.Н. и др., 2002].

В 1999 ВОЗ предложена новая классификация нарушений углеводного обмена В ней название «инсулинзависимый» и инсулиннезависимый» диабет было изменено на диабет 1 и 2 типа. В Российской Федерации, по данным обращаемости, в 1993-1996 гг. регистрировано около 2 млн. больных сахарным диабетом, из которых около 300 тыс. приходится на больных, страдающих сахарным диабетом 1 типа (СД 1 типа), и около 1 млн 700 тыс - на больных сахарным диабетом 2 типа (СД 2 типа). В последние годы возросло число случаев заболеваемости СД 1 типа в детском возрасте. В среднем, ежегодно регистрируется до 9-15 случаев на 100 тысяч детского населения [Дедов И.И. др., 2002].

В основе СД 1 типа лежит деструкция -клеток, обычно приводящая к абсолютному дефициту инсулина [Bach J.F., 1986; Atkinson M.A. et al., 1994; Дедов И.И. и др., 1996, 1998, 2002]. Согласно класификации различают 2 вида СД 1 типа:

аутоимунный, идиопатический. Аутоиммунный сахарный диабет характеризуется наличием антител к -клеткам, полной инсулинзависимостью, тяжелым течением с склонностью к кетоацидозу, ассоциацией с генами главного комплекса гистосовместимости – HLA. К идиопатическому сахарному диабету относят случаи заболевания обычно у лиц, не относящихся к европейской расе, с деструкцией клеток, склонностью к кетоацидозу, но неизвестным патогенезом [Дедов И.М. и др., 2002].

Сахарный диабет – полиэтиологическое заболевание. В его развитии участвуют аутоиммунные, генетические, гормональные механизмы. В этиологии СД детского возраста большое значение придается генетическому фактору.

Изучение наследования СД 1 типа выявило несомненную связь с генами гистосовместимости (HLA) [Давиденкова Е.Ф. и др., 1988; Осокин И.В. и др., 1992;

Кураева Т.Л. и др.,1996; Green A. et al., 1996; Cryer P.E. et al., 1996]. Развитию болезни у детей способствуют персистирующие вирусы, провоцирующие аутоиммунный процесс. Панкреотропное действие оказывают вирусы Коксаки В, кори, краснухи, ветряной оспы. Но вирусная инфекция может провоцировать развитие диабета только у лиц с генетической предрасположенностью [Коноплева Т.Н. и др., 1992; Atkinson M.A., 1994]. Возможно, вирусы оказывают повреждающее действие на мембрану -клеток, изменяя ее антигенные свойства.

Вследствие этого запускается аутоиммунный процесс с последующей гибелью клеток островков Лангерганса и формированием абсолютного дефицита к инсулину [Потемкин В. В. и др., 1985; Palmer J.F., 1993; Кравец Е.Б. и др., 1994;

Becker J., 1996; Noorchasm N., 1997; Дедов И.И., 2002].

Известно, что инсулин является глобулярным белком, состоящим из 2 цепей А и В. Синтезируется в виде предшественника, который после отщепления С-пептида образует двухцепочечную структуру инсулина. Секрецию инсулина усиливает глюкоза, ионы кальция, аргинин и лейцин. Контролируют секрецию инсулина соматотропин и соматостатин [Дедов И.И., 1998]. Главная функция инсулина регуляция метаболизма белков, жиров, углеводов. Это анаболический гормон. Он стимулирует поступление глюкозы в клетки, аминокислот, жирных кислот;

способствует синтезу гликогена, белков, триглицеридов; стимулирует гликолиз; а также тормозит глюконеогенез и распад гликогена, белков и триглицеридов [Ефимов А.С., 1989; Atkinson M.A., 1994; Дедов И.И., 1998, 2000; 2002; Dawson K.

et al., 1998; Балаболкин М.И., 2000;].

При дефиците инсулина наблюдается гипергликемия, увеличивается распад белков, что сопровождается избыточным высвобождением аминокислот, продукты превращения которых используются в глюконеогенезе. Их ускоренное дезаминирование ведет к увеличению образования аммиака и мочевины.

Одновременное усиление липолиза и, следовательно, повышение содержания свободных жирных кислот способствует усиленному образованию кетоновых тел и холестерола из ацетил-КоА, накапливающихся в избытке за счет -окисления жирных кислот. Биохимические нарушения приводят в конечном итоге к отрицательному азотистому балансу и к формированию гиперосмотической дегидратации [Ефимов А.С., 1989; Бышевский А.Ш. и др., 1994; Дедов И.И., 1998, 2000; Балаболкин М.И., 2000; Mc Lennan S.V. et al., 2002; Микаелян Н.П. и др., 2002; Шестакова М.В. и др., 2002].

Основной особенностью диабета у детей является острое манифестное начало заболевания. Основные симптомы заболевания представлены полиурией, полидиспсией, полифагией, потерей массы тела [Ефимов А.С., 1989; Бышевский А.Ш. и др., 1994; Bingley P.J. et al., 1997; Bognetti E., 1997 Дедов И.И., 1998, 2000;

Балаболкин М.И., 2000].

Диагностика сахарного диабета осуществляется с помощью критериев ВОЗ (1999): при повышении содержания глюкозы в плазме крови натощак до 7, ммоль/л либо при уровне глюкозы более 11 ммоль/л через 2 часа после приема пищи. При СД 1 типа диагноз считается установленным, если уровень гликемии, определяемый в любое время суток более 11 ммоль/л в капиллярной крови и более 10 ммоль/л в плазме крови. Критерием компенсации является уровень гликозилированного гемоглобина (HbA1c), который отражает содержание глюкозы в течение 3 месяцев. Уровень HbA1c при компенсации СД 1 типа находится в пределах 6,0 – 7,0%, при субкомпенсации – 7,1-7,5% и при декомпенсации – более 7,5%. Однако при СД 1 типа у детей данные показатели несколько выше в связи с лабильностью диабета в детском возрасте и склонностью их к гипогликемиям [Дедов И.И., 2002].

Для лечения СД 1 типа и профилактики его сосудистых осложнений препаратами выбора являются генно-инженерные инсулины человека. Суточная потребность в инсулине на кг массы тела в дебюте заболевания составляет 0,5-0, Ед, при длительном диабете увеличивается до 0,7-0,8 Ед и в состоянии декомпенсации – 1,0-1,5 Ед. В период пубертата доза инсулина также возрастает до 1,5-2,0 Ед/кг массы тела. Коррекция дозы инсулина осуществляется на основании уровня гликемии в течении суток [Балаболкин М.П., 2000; Дедов И.И., 2002].

К сосудистым осложнениям СД относятся микроангиопатии – поражение капилляров, артериол и венул, макроангиопатии – поражение сосудов крупного и среднего калибра [Bach J.F. 1986; Воронцов А.В., 1997; Шестакова М.В., 1999].

Макроангиопатии характерны для СД 2 типа, микроангиопатии – для СД 1 типа.

Клиническим проявлением микроангиопатий являются ретинопатия и нефропатия.

Макроангиопатии приводят к инфаркту миокарда, инсульту, гангрене нижних конечностей [Barnas U. et al., 1997; Добронравов А.А., 2002; Дедов И.И., 2002].

Диабетическая ретинопатия является классическим примером сосудистых осложнений сахарного диабета. Ретинальные сосудистые осложнения проявляются у больных СД 1 и 2 типов [Ефимов А.С., 1989; Шестакова М.В., 1999, 2002].

Ретинопатия занимает одно из первых мест среди болезней органов зрения, приводящих к полной потере зрения у лиц молодого возраста [Klein R., 1992;

Bognetti E. et al., 1997; Дедов И.И. и др., 2002]. Слепота у больных сахарным диабетом наступает в 25 раз чаще, чем в общей популяции [Robinson N. et al., 1996;

Laakso M., 1997]. Инвалидность по зрению отмечается более чем у 10% больных сахарным диабетом. Патологические изменения глазного дна в большинстве случаев возникают через 5-10 лет от начала заболевания.

Диабетическая нефропатия в настоящее время является ведущей причиной гибели больных СД. Частота развития диабетической нефропатии колеблется от до 50% у больных СД 1 типа и от 15 до 30% у СД 2 типа [Robinson N. et al., 1996;

Barnas U. et al., 1997; Наточин Ю.В., 2001]. Опасность этого осложнения состоит в том, что развиваясь достаточно медленно и постепенно, диабетическое поражение почек долгое время остается незамеченным, поскольку клинически не вызывает у больного ощущения дискомфорта [Касаткина Э.П., 1996; Бондарь И.А., 1997;

Mongensen C. E., 1999; Haider A et al., 2000; Балаболкин М.П. 2000; Mc Lennan S.V.

et al., 2002; Микаелян Н.П. и др., 2002; Шестакова М.В. и др., 2002]. Основными признаками диабетической нефропатии являются протеинурия, отеки, повышение артериального давления. Многими исследователями выявлена устойчивая взаимосвязь между длительностью диабета и развитием диабетической нефропатии [Ракова Н.Г, 1998; Дедов И.И. и др., 2002]. Анализ распространенности диабетической нефропатии в ретроспективных исследованиях больших групп больных ювенильным СД показал ее рост пропорционально длительности заболевания. У детей при длительности СД менее 5 лет вероятность развития нефропатии минимальна и регистрируется в единичных случаях. Среди пациентов, страдающих СД 1 типа 5-10 лет, диабетическая нефропатия выявляется у 37%, а свыше 10 лет – у 60% обследованных [Дедов И.И. и др., 2002]. Поражение почек при СД приводит к развитию хронической почечной недостаточности, что является показанием для трансплантации почек.

Нейропатия нихних конечностей также относится к осложнениям сахарного диабета. Распространенность диабетической нейропатии колеблется в достаточно широких пределах – 5-90%, что в первую очередь связано с отсутствием стандартизированных диагностических критериев. Частота поражения периферических нервов при СД коррелирует с длительностью заболевания [Young R.,1983] Значительное место при развитии нейропатии отводится первичному поражению сосудов, участвующих в кровоснабжении периферических отделов нервной системы [Donaghue K., 1998; Cameron N.E. et al., 2001].

Патогенез сосудистых осложнений сахарного диабета окончательно не установлен. Остается вопрос о первичности или вторичности ангиопатий по отношению к сахарному диабету, т.е. являются ли ангиопатии поздними осложнениями сахарного диабета или же проявлениями заболевания [Юшков П.В.

и др., 2001; Mc Lennan S.V. et al., 2002; Микаелян Н.П. и др., 2002; Шестакова М.В.

и др., 2002; Дедов И.И.. 2002]. Известно, что микроангиопатии встречаются при сахарном диабете и отсутствуют при других заболеваниях, связанных с патологией сосудистой системы [Балаболкин М.И., 1997, 1998, 2000; Karamanos B. et al., 2001].

2.2. ПАТОГЕНЕЗ СОСУДИСТЫХ ОСЛОЖНЕНИЙ ПРИ САХАРНОМ

ДИАБЕТЕ

Изучение распространенности и частоты осложнений диабета показывает, что не у всех больных, даже при наличии неудовлетворительной компенсации диабета, развиваются сосудистые осложнения. Так, нефропатия встречается у 40%, ретинопатия – у 60% больных диабетом [Ефимов А.С., 1989; Шестакова 1999;

Наточин Ю.В., 2002]. В патогенезе ангиопатий выделяют два основных фактора внутренний и внешний. К внутреннему фактору следует отнести генетическую предрасположенность, т.е. наследование ангиопатий. Наиболее интенсивно исследуются генов кандидатов, имеющих полиморфные аллели при развитии диабетической нефропатии [Шестакова М.В., 2000; Дедов И.И., 2002]. Большое внимание уделяется ее ассоциации с I/D полиморфизмом гена АПФ, VNTR полиморфизмом гена NO-синтазы и рестрикционным полиморфизмом гена AGT [Ringel J. et al., 1997; Tarnow L. et al., 2000; Шахмалова М.Ш., 2001]. Для реализации генетической предрасположенности к развитию ангиопатий необходимо участие внешних факторов, в роли которых выступают в первую очередь гипергликемия и длительность заболевания [Karamanos B., et al., 2001].

Нарушения метаболизма при СД приводят не только к функциональным, но и структурным изменениям в клетках эндотелия. Известно, что гипергликемия является не единственным этиологическим фактором развития сосудистых катастроф. И все же повышение содержания глюкозы является достаточно токсичным для клеток различных органов и тканей [Ангельский А.Н., 1995;

Балаболкин И.И., 1998, 2000]. Следует отметить, что клетки сосудистого эндотелия являются независимыми от инсулина потребителями глюкозы. При гипергликемии эндотелий становится мишенью токсического воздействия высоких концентраций глюкозы [Cameron N.E. et al., 2001].

Хроническая гипергликемия является причиной гликозилирования многих белков и субстратов в организме. Накопление продуктов неферментативного гликозилирования белков нарушают структуру и функцию сосудистой стенки [Chiarelli F. et al., 1999].

Несомненна роль активации метаболизма глюкозы по полиоловому пути в патогенезе ангиопатий, что приводит к накоплению большого количества сорбитола и фруктозы в клетках [Балаболкин, 1998, 2001; Gopaul N.K., 2001]. Эти изменения нарушают внутриклеточную осморегуляцию, вызывают внутриклеточное накопление жидкости, отек и разрыв мембраны эндотелиоцитов [Дедов И.И., 2002].

При развитии сахарного диабета большое значение уделяется процессам перекисного окисления липидов [Галенок В.А. и др., 1985; Нелаева А.А. и др., Дедов И.И. и др., 2002]. Известно, что при СД 1 отдельные звенья антиоксидантной защиты организма не справляются с возросшей нагрузкой на фоне хронической гипергликемии [Серкова В.К., 1986; Ефимов А.С., 1989; Chin J. H. et al., 1992].

Метаболические нарушения при СД сопровождаются также изменениями липидного обмена. Как правило, в крови больных наблюдается повышение концентрации холестерола, липопротеинов низкой плотности и липопротеинов очень низкой плотности, содержание липопротеинов высокой плотности снижается [Ефимов А.С., 1989; Климов А.Н., 1995; Дедов И.И., 1999; Кондратьева Е.И. и др., 2000]. При СД 1 типа обнаружено образование модифицированных форм липопротеинов сыворотки крови (гликозилированных, перекисномодифицированных). Большое значение в развитии ангиопатий отводится механизмам, связанным с нарушением структуры апо-белков липопротеинов [Климов А.Н., 1995].

При сахарном диабете нарушения липидного обмена и усиление ПОЛ создают предпосылки для нарушения структуры и функций мембран клеток. В работах ряда исследователей [Новицкий В.В. и др., 1997-2000; Колосова М.В., 1999] было показано, что при сахарном диабете 1 типа у детей наблюдается изменение ультраструктуры и поверхностной архитектоники эритроцитов периферической крови, изменения состава мембран. Данные нарушения сопровождались повышением микровязкости липидного бислоя и усилением процессов обратимой агрегации эритроцитов, что способствует изменению реологических свойств крови.

последующего развития микроангиопатий, нельзя не учитывать роль нарушений иммунной системы в данных процессах. При манифестации СД 1 отмечается депрессия Т-клеточного звена иммунной системы при активации гуморального продолжительности заболевания [Кравец Е.Б. и др., 1994; Кураева Т.Л., 1991, 1997;

Бондарь И.А., 1997; Дедов И.И. и др.., 1999; Балаболкин М.И., 2000; Кондратьева Е.И., 2001].

первичными в развитии ангиопатий [Юшков П.В. и др., 2001; Алмазов В.А., 2001].

В настоящее время сосудистые осложнения при сахарном диабете связывают с нарушением функции эндотелия (эндотелиальная дисфункция) [Mombouli J.V., Vanhoutte P.M., 1999; Pepinne C.J., 1999; Коломоец Н.М., 2001;]. Состояние сосудистого эндотелия имеет важное клиническое значение в оценке активности патологического процесса и прогнозирования развития осложнений [Шестакова М.В. и др., 1995; Насонов Е.Л. и др., 1998; Vanhoutte P.M., 1998; Mc Farlane R. et al., 1999; Pepine C.J., 1999; Drexler H., 1999; Monbouli G.V. et al., 1999; Маланьина К.М. и др., 2002] Эндотелий сосудов вырабатывает ряд сосудосуживающих, релаксирующих и фибринолитической системы [Иванова О.В., 1997; Drexler H., 1998; Затейщикова А.А. и др., 1998; Arosio E. еt al., 1999; Pepine C.J., 1999; Беленков Ю.Н., 2000;.

Dogra G. et al., 2001; Карпов Р.С., 2002]. Мощным сосудорасширяющим действием гиперполяризации. При длительном воздействии различных повреждающих факторов происходит постепенное истощение и извращение дилатирующей способности эндотелия. Преимущественным ответом эндотелиальных клеток на обычные же стимулы становятся вазоконстрикция и пролиферация, что составляет основу эндотелиальной дисфункции [Шестакова М.В. и др., 1995; Бондарь И.А., 1997; Drexler H., 1998; Беленков Ю.Н., 2000; Коломоец Н.М., 2001].

Эндотелиальная дисфункция составляет концепцию развития атеросклероза, эссенциальной гипертонии и ишемической болезни сердца [Иванова О.В., 1997;

Затейщикова А.А. и др., 1998; Monbouli G.V. et al., 1999; Беленков Ю.Н. и др., 2000;

Алмазов В.А. и др., 2001; Коломоец Н.М, 2001; Маланьина К.М., 2002].

Большое внимание в развитии эндотелиальной дисфункции уделяется РАС и ККС. Повышение активности АПФ приводит к увеличению содержания АТ II.

Известно, что АТ II обладает мощным вазоконстрикторным эффектом [The Eurodiab Ace Study Group and the Eurodiab Ace Substudy 2 Study Group, 1998;

Remme W.J., 1999; Mogensen C.E, 1999; Manley H.J., 2000;]. Также АТ II способствует пролиферации мезангиальных клеток [Ruggenetti P. et al., 1998; Kim S. et al., 2000]. К генетическим факторам развития эндотелиальной дисфункции относят DD-генотип гена АСЕ, что связано с высокой активностью АПФ [Butler R.,1999; Perticone F. et al., 1999; Park J.K. et al., 1999].

ККС препятствует развитию эндотелиальной дисфункции [Katori M. et al., 1998; Emanueli C. et al., 1999; Monbouli G.V. et al., 1999; Majama M., 2001].

Полагают, что брадикинин – продукт активации ККС способствует расширению сосудов и стимулирует синтез NO [Nolly H. et al., 1997; Zhang X. et al., 1997;

Гомазков О.А., 2000; Majima M., 2001]. По данным ряда авторов инсулин также обладает вазодилятирующим действием. Введение инсулина при сахарном диабете 1 типа восстанавливает функцию эндотелия [Sobrevia L. et al., 1997; Nahser P.J. et al., 1995].

Таким образом, в патогенезе сосудистых осложнений при сахарном диабете типа весомая роль принадлежит гипергликемии и недостатку инсулина. Известно значение перекисного окисления липидов, активации полиолового пути метаболизма глюкозы неферментативного гликозилирования белков и нарушения липидного обмена, иммунных процессов в механизме поражения эндотелия сосудов. Активно изучается участие гемодинамических факторов в развитии нефропатии. Однако роль протеолитических систем в патогенезе сосудистых осложнениях сахарного диабета 1 типа недостаточно изучено. Одной из важных проблем, связанных с изучением сахарного диабета является регуляция активности систем протеолиза. Выяснение механизма микроциркуляторных расстройств при сахарном диабете открывает новые подходы в диагностике, лечении и профилактики его осложнений.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Клинический материал. Обследовано 119 детей больных СД 1 типа в возрасте от 8 до 15 лет. Кратность наблюдения составила в среднем 2-3 раза, длительность наблюдения – до 2-х лет. Диагноз СД 1 типа устанавливали после детального клинико-инструментального обследования на основании критериев Комитета экспертов ВОЗ (1999). В табл. 1 приведено распределение обследуемых детей по группам. Контрольную группу составили 32 практически здоровых ребенка, средний возраст 12,8±0,1 лет. Обследованные дети не имели хронических заболеваний и не болели острыми респираторными заболеваниями в течение месяца до взятия крови на определение изучаемых показателей.

Общую группу больных СД 1 типа составили 59 мальчиков и 60 девочек. По длительности заболевания больных разделили на 6 групп от впервые выявленного диабета до срока более 10 лет. Было выделено 4 группы больных, имеющих сосудистые осложнения. В группу детей без осложнений не были включены дети с впервые выявленным диабетом и на первом году заболевания, когда активно идут аутоиммунные процессы и сохраняется остаточная секреция поджелудочной железы. Для диагностики диабетической ретинопатии использовали классификацию E. Koner, M. Porta (1992). Критерием диагностики диабетической нефропатии (ДН) у детей служила классификация C. Mogensen et al.

микроальбуминурией и протеинурией. Стадия микроальбуминурии соответствовала содержанию альбумина в моче от 30 до 300 мг в сутки, протеинурии определяли при уровне белка в моче более 300 мг в сутки. Выявлено 15 больных СД 1 типа с нефропатией на стадии микроальбуминурии, доклинической стадии. Клинические признаки нарушения функции почек в виде отеков и непостоянного повышения артериального давления обнаружены у детей, которые составили группу больных с ДН на стадии протеинурии.

Потребность в инсулине в среднем составила 0,70±0,02 ЕД на кг массы тела.

Дети с потребностью в инсулине до 0,7 ЕД на кг массы тела в сутки и выше 0, Ед/кг в сутки составили 2 группы больных. Критерием компенсации заболевания являлся уровень HbA1c [Касаткина Э.П., 1991; Дедов И.И., 1999]. Больные были разделены на 3 группы с уровнем HbA1c от 8 до11%, от 11 до15% и более 15%.

Обследование детей включало подробный анализ анамнестических данных с учетом сведений о состоянии здоровья родителей и родственников. Для изучения влияния наследственности на исследуемые показатели были выделены группы детей с наличием и отсутствием в семейном анамнезе случаев сахарного диабета и заболеваний сердечно-сосудистой системы, таких как атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, артериальная гипертензия.

Характеристика групп больных сахарным диабетом 1 типа n=32, средний возраст – 12,8±0,1 лет n=119, средний возраст – 13,1±0,3 лет n=59, средний возраст – 12,8±0,4 лет n=60, средний возраст – 13,4±0,4 лет Степень компенсации заболевания (по уровню HbA1c, %) Без отягощенной наследственности, С отягощенной наследственностью, Наличие семейных случаев сердечно-сосудистых заболеваний Без отягощенной наследственности, С отягощенной наследственностью, Для коррекции гемодинамических нарушений у больных с диабетической нефропатией использовали препарат ЭНАП или эналаприл (KRKA, Slovenia). Дети получали препарат в дозе 5 мг в сутки в течение 4 месяцев. У 12 больных этой группы на фоне проводимой терапии дополнительно определяли активность ангиотензин-превращающего фермента.

Экспериментальные исследования. В условиях in vitro проводили 3 серии экспериментов с добавлением инсулина, глюкозы и каптоприла к плазме крови больных СД 1 типа и 15 здоровых детей (табл. 2). Общая группа больных состояла из 38 детей без осложнений и 12 больных с диабетической нефропатией. К 0,25 мл плазмы крови 15 здоровых и 50 больных детей добавляли инсулин в дозах 7,5; 15, и 30,0 мкЕд/мл, глюкозу в дозах 2,0; 5,0; 15,0 ммоль/л и каптоприл в дозах 0,075;

0,15 и 0,30 мкг/мл.

Концентрации инсулина и глюкозы в пробах соответствовали низкому, нормальному и повышенному его уровню в сыворотке крови человека [Кравец Е.Б.

и др., 1989]. Содержание каптоприла было рассчитано, исходя их его минимальной, поддерживающей и максимальной дозы для детей [Машковский М.Д., 1998].

Инсулин, мкЕд/мл Глюкоза, ммоль/л Каптоприл, мкг/мл Молекулярно-генетические исследования. У 70 детей с СД 1 типа (26 девочек и 44 мальчика) было проведено молекулярно-генетическое обследование, включавшее определение I/D-полиморфизма гена ACE и рестрикционного полиморфизма гена AGT. Было выявлено 15 детей с генотипом II, 37 больных - с генотипом ID и 18 –с генотипом DD. Т174М рестрикционный полиморфизм гена AGT был определен только у 61 ребенка, из них 50 детей имели ТТ генотип AGT, 10 детей - ТМ генотип и 1 ребенок – ММ генотип. Молекулярно-генетические исследования были проведены на базе НИИ медицинской генетики ТНЦ СО РАМН РФ (директор – академик РАМН, проф., д.м.н. В.П. Пузырев) аспирантами Е.В.

Юрченко и Н.В. Тарасенко под руководством д.м.н. Е.И. Кондратьевой.

В работе были использованы клинико-инструментальные, биохимические, статистические методы исследования.

1. Клинико-инструментальные методы исследования включали обследование ребенка больного СД с использованием скрининговых методов исследования (определение микроальбуминурии, гликозилированного гемоглобина, осмотр глазного дна, определение полей и остроты зрения).

2. Биохимические методы включали определение показателей активности калликреина, калликреиногена, ангиотензин-превращающего фермента, 1протеиназного и ингибитора и 2-макроглобулина.

3. Молекулярно-генетические методы исследования включали анализ I/Dполиморфизма гена ACE и Т174М рестрикционного полиморфизма гена 4. Статистическая обработка включала методы описания количественных показателей, корреляционный, регрессионный и дисперсионный методы анализы, исследование диагностической ценности показателей при диабетической нефропатии У всех обследованных утром, натощак, через 10 часов после последнего приема пищи брали кровь из локтевой вены для получения плазмы и сыворотки крови. Сыворотку отделяли от сгустка и центрифугировали при 3000 об/мин в течение 10 мин. Для получения плазмы в кровь добавляли 3,8% раствор цитрата натрия с последующим центрифугированием.

Определение активности калликреина и калликреиногена плазмы крови Калликреин (КФ 3.4.4.14) фермент класса гидролаз группы сериновых протеиназ. Основу метода определения активности калликреина составляют его катионные свойства, в силу чего он не сорбируется при низкой ионной силе раствора при рН 7,0 на DEAE-сефадексе А-50, и может быть определен в не адсорбированной фракции плазмы крови.

0,25 мл плазмы крови разводили 0,02 М фосфатным буфером рН 7,0 в 3 раза, переносили в колонку, заполненную суспензией DEAE-сефадекса А-50, приготовленную на 0,02 М Na,К-фосфатном буфере, рН 7,0. Фермент элюировали 0,02 М фосфатным буфером, содержащим 0,05 М NaCl со скоростью 1 мл в мин.

Доводили объем элюата до 5 мл. Для определения активности калликреина к элюату добавляли 0,1 М Na+,К+-фосфатный буфер, рН 8,0, оставляли на 10 мин при температуре 25° С, затем вносили 1,5 мМ раствор БАЭЭ (-N-бензоил-L-аргинин этилового эфира). Спектрофотометрировали при 253 нм. Для определения активности калликреиногена к элюату, полученному при пропускании плазмы через колонку, заполненную DEAE-сефадексом А-50, добавляли 0,1 М Na,Кфосфатный буфер, рН 8,0 и 0,1 % раствор ингибитора трипсина из сои в 10 мМ растворе CaCl2 на 1 мМ растворе HCl. Пробу инкубировали 2 минуты при 25° С, добавляли 0,1 % раствор ингибитора трипсина из сои в 0,1 М Na,К-фосфатном буфере, рН 8,0. Через 15 минут вносили 1,5 мМ раствор БАЭЭ. Эстеролитическую активность пробы измеряли спектрофотометрически по приросту оптической плотности при длине волны 253 нм. БАЭЭ-эстеразную активность калликреина и калликреиногена выражали в миллиединицах на мл (мЕ/мл). За единицу активности принимали количество калликреина, которое катализирует расщепление БАЭЭ в стандартных условиях, освобождая 1мкМ бензоил-аргинина за 1 минуту.

Определение активности 1-протеиназного ингибитора и 2-макроглобулина Активность 1-протеиназного ингибитора (1-ПИ) и 2-макроглобулина (2МГ) определяли энзиматическим методом по торможению гидролиза БАЭЭ трипсином. Сыворотку крови перед определением активности 2-МГ разводили в 10 раз, для 1-ПИ – в 50 раз.

Определение активности 1-протеиназного ингибитора. Готовили две пробы – опытную и контрольную. Опытная проба содержала 1,8 мл 0,05 М трис-НСlбуфера, рН 8,0, 0,1 мл разведенной 1 : 50 плазмы крови и 0,1 мл 0,01% раствора трипсина. Контрольная проба содержала 1,9 мл трис-НСl-буфера и 0,1 мл 0,01% раствора трипсина. Обе пробы выдерживали в кюветах в течение 5 мин при 25 °С.

Затем добавляют в каждую пробу по 1 мл раствора БАЭЭ; быстро перемешивали и измеряли прирост оптической плотности при длине волны 253 нм против пробы, содержащей только реактивы.

ингибиторную единицу (ИЕ) принимали такое количество плазмы крови, которое тормозит или связывает активность 1 Е трипсина (расщепление 1 мкмоль БАЭЭ за 1 мин).

Определение активности 2-макроглобулина. К 1,75 мл 0,05 М трис-НСlбуфера, рН 8,0, добавляли 0,1 мл разведенной 1 : 10 плазмы крови и 0,05 мл раствора 0,1% трипсина, преинкубировали в течение 5 мин при 25 °С, после чего вносили 0,1 мл 0,1% раствора соевого ингибитора трипсина, перемешивали содержимое кюветы и через 5 мин добавляли 1 мл 1,5 мМ раствора БАЭЭ; пробу перемешивали и измеряли прирост оптической плотности при длине волны 253 нм в течение 5 мин против контрольной пробы, содержащей только реактивы (2 мл трис-НСl-буфера, 1 мл раствора БАЭЭ). Активность 2-макроглобулина выражали в ИЕ/мл.

Спектрофотометрический метод определения активности ангиотензинпревращающего фермента [Голиков П.П. и др., 1998] Активность ангиотензин-превращающего фермента определяли по скорости гидролиза синтетического субстрата фурилакрилоилфенилаланилглицилглицина (ФАПГГ).

В 2 пробирки вносили по 0,02 мл сыворотки крови, в одну из них добавляли 0,1 мл 1 мМ раствора ФАПГГ в 50 мМ трис-(гидроксиметил)-аминометановом буфере, содержащем 300 мМ хлорида натрия, (рН 8,3), в другую – 0,1 мл 20 мМ раствора ЭДТА (контроль). Пробы инкубировали в термостате в течение 30 мин при 37 °С. Затем пробирки помещали в ледяную баню и в опытную пробирку добавляли 0,1 мл 20 мМ раствора ЭДТА, в контрольную – 0,1 мл 1 мМ раствора ФАПГГ, тщательно перемешивали. Через 5 мин в обе пробирки вносили по 2,3 мл буферного раствора и на спектрофотометре определяли оптическую плотность при длине волны 334 нм. Активность фермента выражали в мкмоль/минл.

Выделение ДНК проводили с помощью неэнзиматического метода с некоторыми модификациями ( Lahiri D.K. et al., 1992).

Методика выделения ДНК из цельной крови включала следующие этапы:

- размораживание крови (в течение суток при +40С);

- добавление 20 мл дистиллированной воды (предварительно охлажденной) и центрифугирование при 5000g в течение 20 минут при температуре +40С для осаждения клеток;

- ресуспензирование клеточного осадка в 20 мл 0,1% раствора Тритон Х (предварительно охлажденного) и центрифугирование в том же режиме для отмывания - ресуспензирование клеточного осадка в 2 мл буфера для лизиса лейкоцитов ( mM раствора трис-HСl, 150 mM раствора NaCl, 100 mM раствора EDTA);

- лизис клеток и ядер добавлением 350 мкл 10% раствора додецилсульфата натрия;

- осаждение белков добавлением 600 мкл 5М раствора NaClO4;

- денатурация термостабильных белков в течение 10 мин на водяной бане при 600С;

- экстракция липидов и последующее центрифугирование при 3000 об/мин в течение 20 мин при +40С.

- осаждение ДНК добавлением охлажденного 96% этанола (2 объема);

- промывка ДНК в 70% охлажденном этаноле;

- высушивание ДНК при комнатной температуре и растворение в деионизованной воде (2 мл) в течение суток при +40С.

Раствор выделенной ДНК хранили при ПЦР представляет собой многократно повторяющиеся циклы синтеза (амплификация) специфической области ДНК-мишени в присутствии термостабильной ДНК-полимеразы, соответствующего солевого буфера и олигонуклеотидных затравок - праймеров, определяющих границы амплифицируемого участка репликации.

Каждый цикл состоит из трех стадий с различными температурными режимами. На первой стадии при 940 С происходит денатурация цепей ДНК, затем последовательностям на ДНК-мишени. При температуре 720 С протекает синтез новых цепей ДНК путем удлинения праймера в направлении 5-3. В каждом цикле происходит удвоение числа копий амплифицируемого участка, что позволяет за 25циклов наработать ДНК, соответствующую размеру этого участка, в количестве, достаточном для ее определения с помощью электрофореза.

Анализ полиморфизма в генах ACE и АGT проводили при помощи ПЦР с использованием праймеров, синтезированных группой синтеза и секвенса нуклеиновых кислот НИИ медицинской генетики ТЦ СО РАМН (руководитель– А.И.Кутмин). Нуклеотидная последовательность праймеров соответствовала данным, приведенным в литературе.

Смесь для амплификации (20 мкл) включала: 5 мкл 10-кратного буфера, поставляемого с Taq-полимеразой (650 mM трис-HCl (pH=8,9), 160 mM раствора (NH4)2SO4, 15mM раствора MgCl2, 0,5% Tween-20); 3 мкл раствора dNTP c 2mM концентрацией каждого dNTP (т.е. по 6 нМ каждого); 5 мкл прямого и 5 мкл обратного праймера с концентрацией 1 о.е./мл; 2 мкл образца ДНК; 1,5 е.а. Taqполимеразы. Все компоненты смешивали в 0,5 мл пластиковых пробирках, сверху амплификацию в термоциклере MJ Research (США).

I/D полиморфизм гена АСЕ и Т174М рестрикционный полиморфизм Для генотипирования I/D полиморфизма гена АСЕ и AGT разделение продуктов амплификации проводили путем электрофореза в 2% агарозном геле с последующей визуализацией в ультрафиолетовом свете. Применяли следующую номенклатуру аллелей: для гена АСЕ - аллель I (490 п.н.) – наличие (инсерция) Aluповтора, аллель D (190 п.н.) – его отсутствие; для гена AGT - аллель Т (303 п.н.) отсутствие сайта рестрикции, аллель М (присутствие сайта) - два фрагмента п.н. и 92 п.н. В качестве маркеров молекулярного размера применяли ДНК плазмиды pUC19, гидролизованную ферментом MspI. Размер рестрикционных фрагментов определяли по методу наименьших квадратов, исходя из длины пробега маркерных фрагментов. В процессе работы были использованы реактивы, произведенные фирмами Sigma (США), Медиген и Сибэнзим (Россия).

МЕТОДЫ СТАТИСТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ДАННЫХ

последующей статистической обработкой с применением пакетов прикладных программ Microsoft Excel, Statistica 5.0.

количественных признаков [Лакин Г.Ф., 1980] и специальные методы для проведения генетического анализа [Тюрин Ю.Н. и др., 1995].

Проводили оценку параметров распределения количественных показателей (среднее значение, стандартные ошибки средних). Для проверки нормального характера распределения исследуемых признаков использовали критерий ШапироУилкса. При отклонении распределения от нормального применяли непараметрический критерий Манна-Уитней [Флетчер Э. и др., 1998; Реброва О.А., 2002]. Различия между статистическими выборками считали достоверными при мкмоль/минл ингибитор, ИЕ/мл ИЕ/мл Примечание:

р1– достоверность различий показателей по сравнению с общей группой здоровых детей;

р2 – достоверность различий показателей по сравнению с мальчиками.

Обследовано 32 практически здоровых ребенка: 23 мальчика и 9 девочек.

Средний возраст детей составил 12,8±0,2 лет. Активность калликреина (КК), калликреиногена (ККГ) и ангиотензин-превращающего фермента (АПФ) в контрольной группе составила 62,1±6,4 мЕ/мл; 373,2±22,6 мЕ/мл и 33,2±2, мкмоль/минл, что соответствует данным литературы [Яровая Г.А., 1994;

Альтшулер Б.Ю., 1998]. Состояние протеолиза зависит от специфических белковингибиторов, которые инактивируют протеолитические ферменты. У здоровых детей активность 1-протеиназного ингибитора (1-ПИ) составила 29,5±1,8 ИЕ/мл, 2-макроглобклина (2-МГ) - 5,1±0,5 ИЕ/мл. По данным литературы в норме эти показатели находятся в пределах 27-34 ИЕ/мл и 4-8 ИЕ/мл, соответственно [Веремеенко К.Н., 1985]. Отличий активности изучаемых показателей между мальчиками и девочками не обнаружено.

В дальнейшем показатели практически здоровых детей использовали в качестве контроля.

3.2. Состояние протеолитических систем при сахарном диабете 1 типа у Обследовано 119 детей больных сахарным диабетом 1 типа. Дети были разделены на группы в зависимости от длительности заболевания, потребности в инсулине, наличия сосудистых осложнений, степени компенсации заболевания и семейных случаев заболеваний сердечно-сосудистой системы и сахарного диабета.

3.2.1.Активность калликреина и калликреиногена при сахарном диабете КК катализирует реакцию образования брадикинина, участвующего в регуляции тонуса сосудов и обладающего вазодилятирующим действием. ККГ является предшественником КК, в норме его активность превышает активность фермента [Пасхина Т.С., 1976; Суханова Г.А., 1992; Яровая Г.А., 2001]. Результаты исследования показателей кининогенеза больных СД 1 типа представлены в табл.4.

В общей группе больных СД 1 активность КК увеличивалась в 1,6 раза, активность ККГ снижалась на 30%, что свидетельствовало об активации кининогенеза.

Различия активности КК и ККГ у мальчиков и девочек оказались не достоверными (р>0,05), в связи с чем в последующих разделах приводятся общие данные без разделения больных по полу.

Активность калликреина и калликреиногена плазмы крови больных Примечание:

р1-2 – достоверность различий между группами детей с генотипами II и ID;

р1-3 – достоверность различий между группами детей с генотипами II и DD;

р2-3 – достоверность различий между группами детей с генотипами ID и DD.

Т174М рестрикционный полиморфизм гена AGT представлен 2 аллельными формами Т и М, выделяют 3 генотипа гена: TT, TM и MM. Установлено, что М аллель гена AGT является фактором риска развития артериальной гипертонии [Gulmann C. et al., 1999; Сергеева Т.В., 2002]. В популяции наиболее распространен Т аллель изучаемого полиморфизма гена AGT.

Результаты исследования зависимости показателей протеолиза от Т174М рестрикционного полиморфизма гена AGT представлены в табл. 25. Достоверных отличий между группами больных с TT и ТМ генотипами не выявлено.

Влияние Т174М рестрикционного полиморфизма гена AGT на активность показателей протеолиза плазмы крови больных Примечание:

р1-2 – достоверность различий между группами детей с генотипами ТТ и ТМ.

При исследовании роли генетических маркеров установлено, что только при наличии у больных СД 1 типа DD генотипа гена АСЕ активность АПФ повышается.

С наличием DD генотипа гена ACE связывают развитие диабетической нефропатии у детей с СД 1 типа [Кондратьев Я.Ю., 1998; Kobayashi K. et al., 1999;

Park J.K. et al., 1999]. В табл. 26 приведены результаты исследования состояния протеолиза в зависимости от генотипов I/D полиморфизма гена АСЕ и наличия диабетической нефропатии. У детей, не имеющих осложнений СД 1 типа, с II и DD генотипами отмечена тенденция к повышению активности АПФ. При нефропатии высокая активность АПФ выявлена при всех генотипах гена АСЕ.

Активность КК повышена при генотипе ID гена ACE в группах больных без осложнений по сравнению с больными с II и ID генотипами. При сочетании нефропатии и генотипа DD активность фермента снижена. Также было выявлено Активность показателей протеолиза больных сахарным диабетом 1 типа с разными генотипами гена ACE и при мЕ/мл ащающий фермент, ингибитор, ИЕ/мл Макроглобулин, ИЕ/мл Примечание:

р – достоверность различий по сравнению с группой детей без осложнений СД 1 типа;

р 1-2 – достоверность различий между группами детей с генотипами II и ID;

р 1-3 – достоверность различий между группами детей с генотипами II и DD;

р 2-3 - достоверность различий между группами детей с генотипами ID и DD.

уменьшение активности ККГ при развитии нефропатии в группе больных с генотипом DD по сравнению с детьми без осложнений.

Исследование активности ингибиторов протеолиза показало, что при отсутствии осложнений СД 1 типа имеется тенденция к увеличению их активности по сравнению с детьми с нефропатией. С развитием диабетической нефропатии у больных с генотипом DD выявлено наиболее существенное снижение активности 1-ПИ, которое составило 40%, по сравнению с детьми без осложнений.

В результате проведенного исследования выявлено, что состояние протеолиза связано с I/D полиморфизмом гена ACE. Высокая активность ангиотензинпревращающего фермента сыворотки крови больных наблюдается при DD генотипе и является фактором развития нефропатии. Исследование динамики изучаемых показателей при развитии нефропатии выявило их существенное изменение при DD генотипе гена АСЕ. Показатели протеолиза не зависели от Т174М рестрикционного полиморфизма гена AGT.

3.4. Состояние протеолитических систем при добавлении инсулина, Инсулин и глюкоза являются основными патогенетическими факторами развития СД 1 типа. Заболевание проявляется гипергликемией на фоне абсолютной инсулиновой недостаточности. При развитии диабетической нефропатии у распространенным препаратом этой группы является каптоприл. В условиях in vitro изучали влияние инсулина, глюкозы и каптоприла в регуляции протеолиза, которые добавляли к плазме крови 15 здоровых и 50 больных детей.

3.4.1. Влияние инсулина на показатели протеолиза плазмы крови здоровых и больных сахарным диабетом 1 типа в условиях in vitro Результаты изучения активности КК, ККГ, АПФ и ингибиторов протеолиза при добавлении инсулина в плазму крови приведены в табл. 27. В качестве контроля использовали исходные показатели протеолиза практически здоровых детей. При добавлении инсулина в дозах 7,5; 15 и 30 мкЕд/мл к плазме крови не выявлено достоверных изменений, однако имелась тенденция к повышению активности КК.

Показатели протеолиза при добавлении инсулина к плазме крови Калликреин, мЕ/мл 68,4±9,7 77,1±11,8 84,4±11,4 81,4±11, Калликреиноген, мЕ/мл 331,5±11,6 296,7±14,2 296,6±14,2 331,5±11, мкмоль/мин л ингибитор, ИЕ/мл Примечание: р - достоверность различий по сравнению с контролем.

При добавлении инсулина в плазму крови больных СД 1 типа выявлены иные закономерности (табл. 28). В качестве контроля использовали исходные показатели протеолиза в общей группе больных.

Показатели протеолиза при добавлении инсулина к плазме крови больных сахарным диабетом 1 типа в условиях in vitro ( X ± m) Калликреин, мЕ/мл 106,8±9,2 163,1±12,4 162,6±10,7 111,6±7, Примечание: р - достоверность различий по сравнению с контролем.

При добавлении низких и средних доз инсулина к плазме крови больных происходило достоверное увеличение активности КК в 1,5 раза по сравнению с контролем. При максимальной дозе инсулина активность фермента снижалась до контрольных значений. Активность ККГ под влиянием инсулина не изменялась, хотя при низких дозах гормона наблюдалось незначительное снижение активности профермента. Добавление инсулина приводило к увеличению активности АПФ плазмы крови больных. При концентрации инсулина 15 мкЕд/мл активность фермента увеличилась на 13% (p0, Примечание: р - достоверность различий по сравнению с контролем.

исследовании активности КК плазмы крови больных с диабетической нефропатией.

Она увеличивалась при добавлении инсулина в плазму крови в дозах 7,5 мкЕд/мл и 15мкЕд/мл в 1,4 и 1,3 раза, а при дозе инсулина 30 мкЕд/мл активность фермента была выше контрольных значений на 26% (p0, Калликреиноген, мЕ/мл 331,5±11,6 314,1±23,2 331,5±11,6 314,1±23, мкмоль/мин л ингибитор, ИЕ/мл Примечание: р - достоверность различий по сравнению с контролем.

В табл. 31 представлены результаты изучения показателей протеолиза в общей группе больных СД 1 типа под влиянием глюкозы. В качестве контроля приняты исходные показатели протеолиза плазмы крови в общей группе больных.

мЕ/мл мкмоль/мин л Рис. 8. Активность калликреина (А), калликреиногена (Б), ангиотензин-превращающего фермента (В), 1-протеиназный ингибитора (Г) и 2-макроглобулина (Д) при добавлении инсулина в плазму крови здоровых детей и больных сахарным диабетом 1 типа в условиях in vitro Примечание:

больные с диабетической нефропатией.

Активность КК увеличивалась при добавлении глюкозы к плазме крови больных СД 1 типа. При дозах глюкозы 2; 5 и 15 ммоль/л активность КК повышалась на 45%, 65% и 214% по отношению к исходной активности, соответственно. При добавлении к плазме крови высокой концентрации глюкозы активность ККГ снижалась на 17% (p0,05 р>0,05 р0,05 р>0,05 р>0, ингибитор, ИЕ/мл Примечание: р - достоверность различий по сравнению с контролем.

Таким образом, при добавлении высоких концентраций глюкозы к плазме крови больных СД 1 типа наблюдалось увеличение активности КК и АПФ, при одновременном снижении активности ККГ. Активность ингибиторов протеолиза под действием глюкозы не изменялась.

В табл. 32 приведены показатели протеолиза при добавлении глюкозы к плазме крови больных диабетической нефропатией в условиях in vitro. Значения этих показателей при нефропатии использовали в качестве контроля. При добавлении глюкозы к плазме крови больных диабетической нефропатией наблюдалось значительное увеличение активности КК. При максимальной концентрации глюкозы активность фермента возрастала в 2,7 раза. Также наблюдалось снижение активности ККГ, при концентрации глюкозы 15 ммоль/л оно составило 22% по сравнению с контролем (р0,05 р>0,05 р>0, Примечание: р - достоверность различий по сравнению с контролем.

На рис. 9 показано, что глюкоза в условиях in vitro не влияет на показатели протеолиза плазмы крови здоровых детей. Добавление глюкозы в плазму крови больных СД 1 типа приводит к увеличению активности КК и АПФ на фоне снижения активности ККГ - неактивного предшественника КК. Эти изменения наиболее выражены в плазме крови больных диабетической нефропатией.

Активность ингибиторов протеолиза под влиянием глюкозы не изменялась.

Существенное влияние глюкозы на ферменты отмечено только при высоких дозах, при физиологических концентрациях изменений активности изучаемых показателей не наблюдается.

мкмоль/мин л Рис. 9. Активность калликреина (А), калликреиногена (Б), ангиотензинпревращающего фермента (В), 1-протеиназный ингибитора (Г) и 2макроглобулина (Д) при добавлении глюкозы в плазму крови здоровых детей и больных сахарным диабетом 1 типа в условиях in vitro Примечание:

больные с диабетической нефропатией.

3.4.3. Влияние каптоприла на показатели протеолиза плазмы крови здоровых и больных сахарным диабетом 1 типа в условиях in vitro Результаты изучения показателей протеолиза при добавлении каптоприла приведены в табл. 33. В качестве контроля приняты исходные показатели протеолиза практически здоровых детей. Каптоприл не оказывал влияние на состояние протеолиза плазмы крови здоровых детей в условиях in vitro.

Показатели протеолиза при добавлении каптоприла к плазме крови мкмоль/мин л Калликреиноген, мЕ/мл 331,5±11,6 314,1±21,4 331,5±17,4 314,1±21, ингибитор, ИЕ/мл Примечание: р - достоверность различий по сравнению с контролем.

каптоприла к плазме крови больных СД 1 типа приведены в табл. 34. В качестве контроля использовали показатели протеолиза больных СД 1 типа. Каптоприл, при добавлении его в среду инкубации, снижал активность АПФ как при низких, так и при высоких концентрациях в среднем на 40%. Активность ферментов кининогенеза не изменялась при добавлении каптоприла к плазме крови больных.

Ингибитор АПФ увеличивал активность 1-ПИ и 2-МГ плазмы крови больных СД 1 типа. Под действием высоких доз каптоприла активность 1-ПИ увеличивалась на 17%, 2-МГ - на 16%, соответственно, (р0,05 р>0,05 р>0, В результате проведенного анализа установлено, что коэффициенты корреляции находятся в пределах от 0,02 до 0,5. Однако достоверных связей между показателями не обнаружено.

Результаты корреляционного анализа в общей группе больных СД 1 типа приведены в табл. 37. Умеренные коэффициенты корреляции были получены между активностью КК и 1-ПИ (r = 0,6; р0, Таким образом, при развитии СД 1 типа имеется связь между активностью КК и ККГ, а также между КК и активностью 1-протеиназного ингибитора плазмы крови.

Корреляционный анализ был проведен также в группах детей с диабетической ретинопатией и нефропатией. В табл. 38 представлены коэффициенты корреляции изучаемых показателей в группе больных СД 1 типа с ретинопатией.

Коэффициенты корреляции между показателями протеолиза при Выявлена положительная связь между активностью КК и 1-ПИ (r=0,6;