Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

INFLUENCE OF TURMERIC AND CURCUMIN ON CARBOHYDRATE METABOLISM IN ALLOXAN-INDUCED DIABETIC RATS

Gaydarova A.P. 1 Koroschenko G.A. 1 Ayzman R.I. 1
1 Novosibirsk State Pedagogical University
В эксперимeнтe нa крысaх с aллoксaнoвой мoдeлью сaхарного диабета изучали сравнительный эффект порошка корневища Curcuma longa и его действующего начала – куркумина на некоторые показатели углеводного обмена (содержание глюкозы в крови и уровень гликогена в печени). Было показано, что применение данного порошка растения оказывает гипогликемический эффект при аллоксан-индуцированном сахарном диабете у крыс на протяжении всего периода наблюдения, в то время как использование куркумина оказывает кратковременное действие только на 1 сутки эксперимента. Вероятно, наблюдаемый гипогликемический эффект куркумы связан с наличием в составе растения не только куркумина, но и витаминов, макро- и микроэлементов, а также биологически активных веществ, обладающих широким спектром действия.
In experiments in rats with alloxan-induced diabetes comparative effect of a rhizome Curcuma longa powder and its main component - Curcumin on some parameters of carbohydrate metabolism (the sugar concentration in blood and glycogen content in a liver) have been studied. It has been shown, that intake of the turmeric rhizome powder caused hypoglycemic effect at the alloxan-induced diabetic rats throughout all periods of supervision while Curcumin intake had short-term effect only for one day. Possibly, observed hypoglycemic effect of Curcuma longa rhizme is due not only to presence of Curcumin in the plant, but also vitamins, macro-and microcells, and also biologically active substances possessing a wide spectrum of action.
curcumin
turmeric
rat
alloxan
glycogen
carbohydrate metabolism
diabetes
Сахарный диабет (СД) - одно из самых распространенных заболеваний во всем мире. По прогнозу ВОЗ, к 2030 г. число людей с СД на планете достигнет 380 млн [2]. В России к этому времени число больных с данной патологией может возрасти с 3,1 до 5,81 млн [6]. Многочисленные осложнения изучаемого заболевания сказываются на функциональном состоянии многих органов и систем, особенно участвующих в метаболических процессах. Поэтому одной из важных задач современной медико-биологической науки является поиск и внедрение новых фармакологических препаратов и биологически активных веществ, способствующих коррекции обмена углеводов при патологии.

В этой связи изучение природных корректоров углеводного метаболизма среди лекарственных растений весьма целесообразно, поскольку многие из них оказывают влияние на сохранение структурного, функционального, биохимического гомеостаза, чего нельзя сказать о синтетических медикаментах. Внимание фитофармакологов привлекают не только противодиабетические, но и сочетающиеся с ними ангиопротективные свойства растений, которые позволяют отдалить осложнения сахарного диабета [1].

Однако, несмотря на широкое применение растений в терапевтической практике, механизмы действия растительных препаратов остаются малоизученными.

В литературе имеются данные о широком биологическом действии растения куркумы длинной (Curcuma longa) (противовоспалительном [8], антиоксидантном [7] и т.д.). Выявлено специфическое действие Curcuma longa на различные органы и ткани: кожу, желудочно-кишечный тракт, печень, дыхательную систему [9]. В составе компонентов куркумы были выделены углеводы (4,7-8,2 %), эфирные масла (2,44 %), жирные кислоты (1,7-3,3 %), куркуминоиды (куркумин, деметоксикуркумин и бисдеметоксикуркумин), содержание которых приблизительно составляет 2 %, хотя может достигать 2,5-5,0 % от сухой массы, а также другие полипептиды, такие как турмерин (0,1 % сухого экстракта) [10].

Считают, что действующим началом куркумы является куркумин, который экстрагируется из порошка высушенных корневищ Curcuma longa и обладает различными химическими, биологическими и фармакологическими свойствами, сходными с эффектами самого растения. Хотя механизм действия куркумина еще предстоит выяснить, полагают, что антиоксидантные свойства этого пигмента, по-видимому, определяют его плейотропную биологическую активность [5].

В последние годы появились данные о гипогликемическом действии растения куркумы в условиях развития экспериментального СД [3]. Однако в какой степени это обусловлено действием куркумина, содержание которого в куркуме всего 2-5 % [10] в литературе мы не обнаружили.

В связи с этим целью настоящего исследования явилось изучение сравнительного эффекта порошка корневища растения куркумы и его активного компонента - куркумина на углеводный обмен у крыс с экспериментальной моделью СД.

Материал и методы исследования. Для достижения поставленной цели были проведены эксперименты на взрослых самцах крыс линии Wistar. Все животные были поделены на четыре группы. Первая (n=10) группа являлась контрольной, которую составляли интактные животные. Животным второй (n=10), третьей (n=10) и четвертой (n=5) групп вводили 10 % раствор аллоксана в межлопаточную область из расчета 0,1 мл/100 г массы тела для моделирования СД. Животных 1-ой и 2-ой групп содержали на стандартном корме, тогда как в корм животных 3-ей группы добавляли порошок Curcuma longa, а 4-ой - куркумин из расчета 2 % от массы корма. Все группы животных находились в стандартных условиях вивария без ограничения потребления воды и пищи.

В течение послеинъекционного периода у всех крыс через каждые три дня для определения содержания сахара брали пробы крови объемом 0,2 мл путем надсечки хвоста. Концентрацию глюкозы в крови определяли пикриновым методом спектрофотометрически (Spekol) при длине волны 420 нм. В конце эксперимента (на 6 сутки) у всех животных под эфирным наркозом забирали образцы тканей печени для изучения уровня гликогена с последующей постановкой ШИК-реакции по Мак-Манусу.

Статистический анализ результатов исследования проводили на основе определения средних арифметических (М) и их ошибок (±m). Различия показателей оценивали методами вариационной статистики по непараметрическому критерию Вилкоксона - Манна - Уити для независимых выборок и считали достоверными при p≤0,05. Расчеты производили по общепринятым формулам с использованием стандартных программ пакета Microsoft Office.

Все эксперименты выполняли в соответствии с Международными рекомендациями по проведению биомедицинских исследований с использованием животных, принятыми Международным советом научных обществ (CIOMS) в 1985 г., со ст. ХI Хельсинской декларации Всемирной медицинской ассоциации (1964 г.) и правилами лабораторной практики в РФ (Приказ МЗ РФ от 19.06. 2003, № 267).

Результаты исследования и их обсуждение. При оценке влияния растительного порошка куркумы и его активного компонента - куркумина на уровень глюкозы было выявлено, что уже на 1-е сутки после инъекции аллоксана содержание глюкозы в крови животных экспериментальных групп было достоверно выше, чем в контроле, что свидетельствовало о развитии СД у экспериментальных крыс (табл. 1). При этом животные этих групп выглядели вялыми, потребляли большое количество воды.

У животных 3-й группы на фоне приема порошка корневища куркумы уровень глюкозы в крови был достоверно ниже по сравнению с аналогичными показателями крыс 2-й группы, употреблявших стандартный корм, в течение всего периода наблюдения, хотя и не достигал контрольных значений.

В то же время прием куркумина у животных 4-й группы вызывал достоверное уменьшение уровня глюкозы в крови лишь на 1 сутки эксперимента по сравнению с крысами 2-ой группы. При сравнении этих данных с показателями животных 3-й группы достоверных отличий не было, хотя концентрация глюкозы у крыс после приема куркумы снижалась на 40 %, а после куркумина - только на 25 %. Однако уже на 3-и и 6-е сутки куркумин, в отличие от куркумы, не вызывал уменьшение концентрации глюкозы в крови по сравнению с животными на стандартной диете (2-я группа).

Таким образом, применение порошка корневища Curcuma longa оказывает гипогликемический эффект при аллоксан-индуцированном СД у крыс на протяжении всего периода наблюдения, в то время как использование куркумина оказывает кратковременное гипогликемическое действие только на 1-е сутки.

Таблица 1

Содержание глюкозы в крови крыс (мг/100 мл), М±m

Группы животных

Фоновая проба

1 сутки

3 сутки

6 сутки

1 группа, контроль (интактные)

79,8 ± 6,2

65,5 ± 1,3

71,4 ± 3,4

80,0 ± 1,2

2 группа, аллоксан

74,4 ± 3,8

367,5 ±44,4*

297,5±14,4*

213,1±48,5*

3 группа, аллоксан+куркума

74,8 ± 5,6

219,3 ± 1,0*∆

124 ± 3,0*∆

95,6 ± 2,8*∆

4 группа, аллоксан+куркумин

69,9±4,4

273,5±38,5∆*

263,7±58,5*

202,7±54*

 Примечание в данной и последующей таблице:

* - достоверные отличия от контрольных крыс;

∆ - достоверные отличия между экспериментальными группами.

Для выяснения механизма менее значительной гипергликемии у крыс с СД при использовании порошка растения куркумы и куркумина было проанализировано содержание гликогена в печени (табл. 2).

Было обнаружено, что при аллоксановом диабете уровень гликогена в печени был достоверно ниже показателей контрольной группы. Вероятно, это обусловлено нарушением синтеза гликогена при СД в результате снижения активности гликогенсинтетазы и ослабления процессов окисления глюкозы вследствие дефекта в пируватдегидрогеназном комплексе [4]. Однако под влиянием приема куркумы в печени крыс 3-ой группы содержание гликогена повышалось практически до контрольного уровня. Можно предположить, что одним из механизмов восстановления концентрации глюкозы в крови при СД после приема куркумы является перераспределение углеводов между кровью и печенью за счет активации процессов гликогенеза.

При оценке содержания гликогена в печени крыс с СД, получавших куркумин (3-я группа), не было выявлено достоверных отличий в его содержании по сравнению с животными на стандартном корме (2-я группа). Следовательно, куркумин, в отличие от порошка корневища куркумы, не оказывал существенного влияния на процессы гликогенеза в печени крыс с СД.

Таблица 2

Содержание гликогена в печени крыс (мг/100 г влажного веса), M±m  

Группы животных

Содержание гликогена

1

1 группа, контроль (интактные)

888,6±45,17

12

2 группа, аллоксан

457,6±33,93*

43

3 группа, аллоксан+куркума

748,69±56,36

44

4 группа, аллоксан+куркумин

510,5±193,75*

Примечание: см. табл. 1.

Заключение. Полученные результаты позволяют заключить, что наблюдаемый гипогликемический эффект куркумы обусловлен не только куркумином, но и наличием в составе растения витаминов, макро- и микроэлементов, а также биологически активных веществ, обладающих мощным антиоксидантным и иммуностимулирующим действием. Дальнейшее исследование роли отдельных компонентов, входящих в состав растения Curcuma longa, в описанном гипогликемическом эффекте растения, будет целью последующих работ.

Работа выполнена в рамках государственного задания на оказание услуг (код проекта 3111).

Рецензенты:

Сахаров А.В., д.б.н., профессор, заведующий кафедрой зоологии и методики обучения биологии ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный педагогический университет», г. Новосибирск;

Быструшкин С.К., д.б.н., профессор кафедры анатомии, физиологии и безопасности жизнедеятельности ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный педагогический университет», г. Новосибирск.