Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕГУЛЯТОРНЫХ ПЕПТИДОВ НА ЛИПИДНЫЙ ПРОФИЛЬ, УРОВЕНЬ ГЛЮКОЗЫ КРОВИ И МАССУ ТЕЛАКРЫС ПРИ РАЗВИТИИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО МЕТАБОЛИЧЕСКОГО СИНДРОМА

Оберган Т.Ю. 1 Шубина Т.А. 1 Григорьева М.Е. 1 Ляпина Л.А. 1 Мясоедов Н.Ф. 2 Андреева Л.А. 2
1 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
2 Институт молекулярной генетики РАН
В настоящем исследовании было установлено, что интраназальное многократное (7 раз) введение в малых дозах (50 мкг/кг) исследуемых пептидов Pro-Leu-Pro, Pro-Leu-Pro-Ala, Pro-Gly-Pro-Ala и Phe-Pro-Leu-Pro-Ala животным с метаболическим синдромом приводило к нормализации жирового и углеводного обменов. Эти различные по структуре регуляторные пептиды при данной патологии замедляли рост массы тела, максимальный эффект был отмечен при введении пептида Phe-Pro-Leu-Pro-Ala. Они снижали уровень глюкозы крови, уровень общего холестерина, холестерина липопротеидов низкой плотности и триглицеридов. Следует отметить, что пептиды Pro-Leu-Pro-Ala и Phe-Pro-Leu-Pro-Ala оказывали достоверные эффекты не только через 20 ч после последнего введения животным, но и спустя 7 сут. после отмены их применения животным, которые продолжали находиться на высококалорийной диете.
метаболический синдром
липиды
глюкоза
регуляторные пептиды
1. Ашмарин И.П. Структурно-функциональная классификация регуляторных пептидов, что включать в нее для минимальной ориентации широкого круга нейрохимиков и нейрофизиологов, аспирантов и студентов старших курсов? / И.П. Ашмарин // Нейрохимия. – 2007. – Т. 24, № 2. – С.180-185.
2. Кроненберг Г.М.Ожирение и нарушения липидного обмена / Г.М. Кроненберг, К. Шоломо, К.С. Полонски, П.Р. Ларсен; пер. с анг. под ред. И.И. Дедова, Г.А. Мельниченко. – М.: 000 «Рид Элсивер», 2010. – 264 с.
3. Маколкин В.И. Метаболический синдром /В.И. Маколкин – М.: Мед. информ. агентство, 2010. – 144 с.
4. Оберган Т.Ю. Исследование параметров гемостаза, липидного и углеводного обмена у крыс с модифицированной моделью экспериментального метаболического синдрома / Т.Ю. Оберган, М.Е. Григорьева // Совр. техн. в мед. – 2016. – Т. 8, № 4. – С. 303-305.
5. Kong X. Losartan and pioglitazone ameliorate nephropathy in experimental metabolic syndrome rats /X. Kong, D.Y. Zhang, H.B. Wu, F.X. Li // Biol. Pharm. Bull. – 2011. – V. 34, № 5. – P. 693-699.
6. Kostapanos M.S. Overview of the extra-lipid effects of rosuvastatin / M.S. Kostapanos, H.J. Milionis, M.S. Elisaf // J. Cardiovasc. Paharmacol. Ther. – 2008. – V.13. – P. 157-174.
7. Mamedov M.N. Metabolicsyndrome in Russia: prevalence, clinical peculiarities and treatment. – M.: MIG med. kniga, 2011. – P.140.
8. Obergan T. Yu. Participation of the peptide PRO-GLY-PRO-LEU in restoration of functions anticoagulant and insular organism systems at development by a proof hyperglycemia at rats / T. Yu. Obergan, T.A. Shubina, M.E. Grigor,eva, L.A. Lyapina, N.F. Myasoedov, L.A. Andreeva // Vopr. Biol., Med. Farmatsevt. Khim. – 2013. – V.4. – P. 38-42.

Метаболический синдром (МС) представляет собой совокупность гормональных и метаболических нарушений, клинически проявляющихся в развитии ожирения, сахарного диабета и сердечно-сосудистых заболеваний. МС характеризуется инсулинорезистентностью, гиперинсулинемией, артериальной гипертензией и увеличением массы висцерального жира, что вызывает нарушения углеводного, липидного и пуринового обменов [7]. Эффективность фармакотерапии МС оценивается с позиции предотвращения развития заболеваний, связанных с атеросклерозом, атеротромбозом и их осложнений [3]. На сегодняшний день существует ряд лекарственных препаратов, воздействующих практически на все стадии метаболизма липидов, однако в современной литературе развернулась дискуссия о возможных нежелательных последствиях вмешательства в липидный метаболизм [5]. Для лечения МС необходим многофакторный подход, поэтому поиск гиполипидемических средств, восстанавливающих как нормальную работу поджелудочной железы, так функцию гемостатической системы организма, крайне актуален.

В организме человека при протеолизе и синтезе коллагена постоянно образуются короткие регуляторные пептиды глипролинового ряда, включающие в себя последовательности Pro-Gly, Pro-Gly-Pro, Gly-Pro, содержащие такие аминокислоты как глицин и пролин [1,6], которые обеспечивают сохранение нормального жирового обмена [2]. Ранее нами было показано, что регуляторные пептиды глипролинового ряда способствуют сохранению нормальной функции противосвертывающей системы и работы поджелудочной железы при стойкой гипергликемии и развитии экспериментального сахарного диабета 1-го типа у крыс [5, 8].

Цель настоящей работы заключалась в выявлении корригирующего действия регуляторных пептидов Pro-Leu-Pro, Pro-Leu-Pro-Ala, Pro-Gly-Pro-Ala и Phe-Pro-Leu-Pro-Ala на уровень общего холестерина, липидный профиль, нормализацию индекса массы тела и уровень глюкозы крови в условиях invivo на модели крыс с экспериментальным метаболическим синдромом.

Материал и методы исследования

В работе применялись пептиды Pro-Leu-Pro, Pro-Leu-Pro-Ala, Pro-Gly-Pro-Ala и Phe-Pro-Leu-Pro-Ala, синтезированные в Институте молекулярной генетики РАН (Москва). Эксперимент был проведен на 60 беспородных белых крысах-самцах в возрасте к началу опыта (к началу кормления высококалорийным рационом) 2 мес с массой тела 200±10 г. Работа с животными была проведена в соответствии с этическими принципами, установленными Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей (принятой в Страсбурге 18.03.1986 г. и подтвержденной в Страсбурге 15.06.2006 г.).

Индуцирование метаболических нарушений вызывали высококалорийным рационом (ВКР), с избыточным содержанием углеводов и насыщенных жиров, выбранным на основании предыдущих исследований [4]. Энергетическая ценность ВКР составляла 130 % от стандартного рациона. Содержание крыс в течение 6 недель на ВКР приводило к развитию нарушений липидного обмена, ожирению и увеличению глюкозы в крови, что соответствовало показателям в группе животных, в дальнейшем обозначаемой как Контроль.

Через 6 недель от начала содержания крыс на высококалорийной диете животные были разделены на 5 групп. Первой группе интраназально вводили пептид Pro-Leu-Pro (Опыт 1), 2-ой – Pro-Leu-Pro-Ala (Опыт 2), 3-ей – Pro-Gly-Pro-Ala (Опыт 3), 4-ой – Phe-Pro-Leu-Pro-Ala (Опыт 4) в дозе 50 мкг/кг 1 раз в сутки в течение 7 суток. Контрольные животные получали в те же сроки и подобным образом вместо пептида 0,85 %-ый NaCl (группа Контроль). В эксперименте использовали нормальных здоровых (интактных) крыс, которые содержались на обычном лабораторном рационе, имея свободный доступ к воде и не получая никаких препаратов (группа Норма).

Через 20 ч после последнего 7-го введения пептидов опытным животным или физиологического раствора контрольным крысам у них отбирали кровь для исследований, после чего отменяли введение препаратов. Повторное взятие крови осуществляли через 7 дней после отмены введения исследуемых пептидов или NaCl при продолжающемся содержании животных на высококалорийном рационе с глюкозой.

Взятие крови у крыс осуществляли натощак из яремной вены (v. jugularis) с использованием в качестве консерванта 3.8 %-ного раствора цитрата натрия в соотношении кровь: консервант как 9 : 1. Образцы крови центрифугировали при 3000 g в течение 10 мин для получения бедной тромбоцитами плазмы.

Показатели жирового обмена в плазме крови исследовали энзиматическим колориметрическим методом с использованием набора реагентов фирмы Ольвекс-Диагностикум (Россия). При этом определяли концентрацию общего холестерина (ОХ), концентрацию холестерина липопротеидов низкой плотности (Хс-ЛПНП), концентрацию триглицеридов (ТГ).

Концентрацию глюкозы в крови определяли на биохимическом анализаторе One Touch Horison (США), используя специальные тест-полоски для данного прибора.

Все данные были обработаны статистически по непараметрическому критерию Вилкоксона (программа STATISTICA 6.0).

Результаты исследования и их обсуждение

Взвешивание животных проводили до начала эксперимента, т.е. до начала содержания крыс на жировом рационе, затем через 6 недель после нахождения на жировой диете (перед 1-ым введением пептида или физиологического раствора), через 20 ч после последнего (7-го) введения пептида и спустя 7 суток после отмены его применения.

Можно видеть, что интраназальное введение четырех исследуемых пептидов на фоне высококалорийной жировой диеты приводило к замедлению роста массы тела во всех опытных группах. После 7-кратного применения пептидов все опытные крысы поправились в среднем на 10.0 (2 и 4 группы) – 14.2 (3 группа) г, тогда как контрольные животные за этот же период времени поправились на 21.7 г (табл.1).

Таблица 1

Изменение массы тела у крыс в разные сроки эксперимента до и после интраназального введения пептидов Pro-Leu-Pro, Pro-Leu-Pro-Ala, Pro-Gly-Pro-Ala, Phe-Pro-Leu-Pro-Ala на фоне жировой диеты (М ± m, n=10 в каждой группе)

Группы живот-ных

Масса тела (начало диеты), г

Начало введения препаратов

Через 20 ч после 7-ми кратного введения препаратов

Через 1 нед после отмены препаратов

Привес

за 6 нед.

Масса тела, г

Привес

Масса тела, г

Привес за 1 нед

Масса тела, г

Σ привес,

г

Конт-роль

208.0 ±4.1

+131.0±14.9 (127%)

345.0 ±9.4

+21.7±

2.5

(100%)

367.0 ±8.9

+12.5±

0.9

(100%)

379.0 ±11.2

+34.1±

2.1

(100%)

Опыт 1

200.0 ±5.1

+137.0±6.7

(133%)

338.0 ±8.3

+12.2±

2.7*

(56%)

351.0 ±14.5

+10.2±

3.1

(82%)

362.0 ±15.1

+23.1±

2.8**

(68%)

Опыт 2

210.0 ±4.1

+129.0±7.6

(125%)

339.0 ±9.7

+10.5±

2.7*

(48%)

350.0 ±8.4

+5.4±

1.4** (43%)

357.0 ±9.7

+17.1±2.1**

(50%)

 

Опыт 3

205.0 ±6.4

+135.0±5.7

(131%)

340.0 ±11.3

+14.2±

1.6*

(65%)

353.0 ±11.2

+8.3±

2.5*

(67%)

361.0 ±12.2

+22.5±

3.2*

(65%)

Опыт 4

209.0 ±7.1

+133.0±6.5

(129%)

341.0 ±6.5

+10.0±

1.6**

(46%)

350.0 ±9.9

+4.1±

2.4** (33%)

355.0 ±7.8

+14.2±

2.4**

(41%)

Норма

202.0 ±7.2

+103.0 ±5.4

(100%)

305.0 ±10.2

+17.5±

2.2*

(80%)

322.0 ±9.5

+10.5±

1.8*

(84%)

333.0 ±5.9

+25.5±

2.1*

(75%)

Примечание: статистические показатели рассчитаны относительно соответствующих проб контроля, принятого за 100 %, ** – р< 0.01, * – р< 0.05 (для табл. 1, 2).

Через 1 неделю после отмены применения пептидов у крыс опытных групп замедление роста массы тела продолжалось – все животные поправились всего на 4.1 (4 группа) – 10.2 (1 группа) г по сравнению с исходным весом. Итак, за все время проведения эксперимента животные опытных групп поправились на 14.2 (4 группа), 17.1 (2 группа), 22.5 (3 группа), 23.1(1 группа) г, а крысы контрольной группы поправились на 34.1 г.

Суммарный привес (изменение массы тела за весь период проведения эксперимента) у животных опытных групп был на 32–59 % меньше, чем у контрольной группы, принятой за 100 %. Следовательно, пептиды Pro-Leu-Pro, Pro-Leu-Pro-Ala, Pro-Gly-Pro-Ala и Phe-Pro-Leu-Pro-Ala, применяемые интраназально в ежедневной дозе 50 мкг/кг массы тела на фоне развития метаболического синдрома при одновременном поступлении в организм жирной пищи и глюкозы, замедляли рост массы тела крыс, причем максимальным действием обладал пептид Phe-Pro-Leu-Pro-Ala.

Исследование крови, взятой через 20 ч после последнего 7-го введения пептидов опытным животным, показало, что в контрольной и опытных 1 и 2 группах крыс с метаболическими нарушениями регистрируется повышенный уровень глюкозы по сравнению с нормой. В группе 3 уровень глюкозы был достоверно ниже контроля и соответствовал нормальным значениям (табл. 2).

Таблица 2

Изменение уровня глюкозы в крови и показателей липидного профиля плазмы в разные сроки эксперимента до и после интраназального введения пептидов Pro-Leu-Pro,Pro-Leu-Pro-Ala, Pro-Gly-Pro-Ala,Phe-Pro-Leu-Pro-Alaна модели метаболического синдрома у крыс (М ± m,n=10 в каждой группе)

Группы животных

уровень глюкозы крови, ммоль/л

ОХ, ммоль/л

Хс-ЛПНП, ммоль/л

ТГ, ммоль.л

Через 20 ч после 7-го введения пептидов или NaCl

Контроль

NaCl

4.6±0.3#

1.996 ± 0.091

(100%)

0.853 ± 0.075

(100%)

2.029 ± 0.178

(100%)

Опыт 1

Pro-Leu-Pro

6.1±0.5#

1.794±0.032

(90%)

0.708±0.042

(83%)

1.298±0.079**

(64%)

Опыт 2

Pro-Leu-Pro-Ala

4.9±0.2#

1.536±0.091*

(77%)

0.597±0.058**

(70%)

1.157±0.046**

(57%)

Опыт 3

Pro-Gly-Pro-Ala

3.7±0.3*

1.570±0.110*

(78%)

0.580±0.041**

(70%)

1.371±0.151**

(68%)

Опыт 4

Phe-Pro-Leu-Pro-Ala

4.3±0.5

1.600±0.068*

(80%)

0.530±0.046**

(63%)

1.075±0.102**

(53%)

Норма

 

3.3±0.2

1.507±0.043**

(73%)

0.425±0.042**

(47%)

0.659±0.023**

(35%)

Через 7 суток после отмены введения пептидов или NaCl

Контроль

NaCl

6.0±0.5#

 

1.712±0.032

(100%)

 

0.912±0.065

(100%)

2.777±0.122

(100%)

Опыт 1

Pro-Leu-Pro

5.6±0.7

1.301±0.045*

(76%)

0.612±0.011**

(67%)

1.860±0.052**

(67%)

Опыт 2

Pro-Leu-Pro-Ala

5.0±0.7*

1.489±0.064*

(87%)

0.722±0.064*

(79%)

2.138±0.078**

(77%)

Опыт 3

Pro-Glg-Pro-Ala

7.2±1.1#

1.455±0.011*

(85%)

0.784±0.062*

(86%)

2.062±0.234*

(74%)

Опыт 4

Phe-Pro-Leu-Pro-Ala

5.0±0.1*

1.369±0.061*

(80%)

0.556±0.077**

(61%)

1.112±0.121**

(40%)

Норма

 

4.1±0.3

1.284±0.022**

(75%)

0.356±0.036**

(39%)

0.861±0.637**

(31%)

Примечание: # – р<0,05 по сравнению с нормой.

Через 7 суток после отмены введения пептидов в крови опытных животных 1, 2 и 4 групп наблюдалось достоверное снижение уровня глюкозы на 0.4-1.0 ммоль/л по сравнению с контролем, где содержание крыс на жировой диете и сладкой воде спровоцировало дальнейшие нарушения обменных процессов и рост уровня глюкозы крови. В этот же период времени в опытной группе 3 после отмены применения пептида Pro-Gly-Pro-Ala при содержании крыс на высококалорийном рационе наблюдалось увеличение уровня сахара крови по сравнению с контрольными значениями (табл. 2). На основании полученных данных видно, что гипогликемический эффект после отмены введения пептидов, включающих лейцин и аланин, Pro-Leu-Pro-Ala и Phe-Pro-Leu-Pro-Ala сохранялся в течение недели, а при применении лейцинсодержащего пептида Pro-Leu-Pro этот эффект проявляется впервые лишь спустя неделю после отмены его введения.

На основании проведенного исследования установлено, что пептиды Pro-Leu-Pro-Ala, и Phe-Pro-Leu-Pro-Ala при 7-кратном применении 1 раз в сут в дозе 50 мкг/кг на фоне развития метаболического синдрома оказывали защитное гипогликемическое действие, способствуя поддержанию удовлетворительного уровня глюкозы в крови опытных животных. Спустя неделю после отмены применения препаратов пептиды, включающие лейцин и аланин, сохраняли сниженный уровень глюкозы крови. Это, возможно, обусловлено эффектами, как самих пептидов, так и их составных частей, а именно пептида пролин-лейцин-пролина и аминокислот – лейцина, аланина, которые согласно данным литературы снижают уровень сахара крови до нормальных величин.

После 7-кратного интраназального введения пептидов в опытных группах крыс 2, 3 и 4 происходило достоверное снижение концентрации ОХ с 1.996 ммоль/л (контроль) до 1.536 – 1.600 ммоль/л (на 20–23 %). При этом во всех опытных группах крыс отмечено значительное уменьшение концентрации Хс-ЛПНП с 0.853 ммоль/л (контроль) до 0.530 ммоль/л (на 27–37 % по сравнению с контролем), а также снижение концентрации ТГ – с 2.029 ммоль/л до 1.075 ммоль/л (на 32–47 % по сравнению с контролем).

Таким образом, через 20 ч после введения пептидов животным параметры жирового обмена (ОХ, Хс-ЛПНП, ТГ) у крыс опытных групп приближались к значениям, соответствующим показателям липидного профиля здоровых животных (табл. 2).

Через 7 суток после отмены введения пептидов в плазме крови всех опытных животных концентрация ОХ составила 76–87 % по сравнению с контролем (100 %), что было статистически значимо и близко к нормальным значениям. При этом в плазме крови опытных животных обнаружено достоверное уменьшение концентрации ХС ЛПНП на 14–39 % и концентрации ТГ на 23–60 % по сравнению с контролем, что в опытной группе 4 практически соответствовало показателям у здоровых животных (табл. 2).

Итак, представленные данные указывают на способность пептидов Pro-Leu-Pro, Pro-Leu-Pro-Ala, Pro-Gly-Pro-Ala и Phe-Pro-Leu-Pro-Ala нормализовать параметры жирового обмена в условиях метаболического синдрома, что в конечном итоге должно приводить к уменьшению в крови общего холестерина, атерогенных липопротеинов низкой и очень низкой плотности, а также триглицеридов. Максимальным гиполипидемическим действием обладал пентапептид Phe-Pro-Leu-Pro-Ala. Способность блокировать накопления новых жировых отложений в организме животного, проявляемая в той или иной степени каждым из исследуемых пептидов, была впервые обнаружена нами.

Заключение

На основании проведенного исследования впервые было установлено, что в организме крыс, постоянно употребляющих жирную пищу с избытком насыщенных жирных кислот и глюкозы, интраназальное многократное (7 раз) введение в малых дозах (50 мкг/кг) каждого из исследуемых пептидов восстанавливало нарушенный при развитии метаболического синдрома жировой обмен и приводило к нормализации концентрации глюкозы в крови. Все четыре исследованные пептида при развитии данной патологии замедляли рост массы тела, а максимальный эффект был отмечен при введении пептида Phe-Pro-Leu-Pro-Ala. Следует отметить, что регуляторные пептиды Pro-Leu-Pro-Alaи Phe-Pro-Leu-Pro-Ala оказывали более выраженные эффекты не только через 20 ч после последнего введения животным, но и спустя 7 дней после отмены их введения крысам, которые продолжали находиться на высококалорийной диете, способствующей ожирению и связанному с ним нарушению углеводного и жирового обмена.


Библиографическая ссылка

Оберган Т.Ю., Шубина Т.А., Григорьева М.Е., Ляпина Л.А., Мясоедов Н.Ф., Андреева Л.А. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕГУЛЯТОРНЫХ ПЕПТИДОВ НА ЛИПИДНЫЙ ПРОФИЛЬ, УРОВЕНЬ ГЛЮКОЗЫ КРОВИ И МАССУ ТЕЛАКРЫС ПРИ РАЗВИТИИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО МЕТАБОЛИЧЕСКОГО СИНДРОМА // Современные проблемы науки и образования. – 2017. – № 3. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=26421 (дата обращения: 25.10.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074