Реферат: Содержание аскорбиновой, дегидроаскорбиновой и дикетогулоновой кислот в эритроцитах здоровых детей и страдающих инсулинзависимым сахарным диабетом

Диабет у детей и подростков характеризуется тяжелым течением и, как правило, острым началом заболевания. От времени появления первых признаков заболевания (жажда, похудание, выделение большого количества мочи, общая слабость, сухость кожи) до развития тяжёлого состояния и значительных нарушений обмена веществ, проходит обычно 2 недели. Дети, больные сахарным диабетом, требуют обязательного лечения и постоянного лечебного контроля.

Нами обследован 41 ребёнок, страдающий инсулинзависимым сахарным диабетом, и 10 человек контрольной группы. Объектом исследования служили эритроциты больных и здоровых детей. Для получения эритроцитов кровь брали из локтевой вены капельным способом, в качестве антикоагулянта использовали гепарин.

Исследования проводили в общей эритроцитарной массе детей, страдающих инсулинзависимым сахарным диабетом, и детей контрольной группы.

2.1. Подготовка эритроцитов

Свежую гепаринизированную кровь разливали в центрифужные пробирки по 5 мл. После пятнадцатиминутного центрифугирования при 3000 об/мин при 40 С отбирались и отбрасывались лейкоцитарный слой и плазма. Эритроциты суспендировали в  десятикратном объёме 0.9% раствора NaCl и центрифугировали в течение пятнадцати минут при 3000 об/мин. Супернатант отсасывали, процедуру повторяли 3 раза. Это делалось для более плотной упаковки эритроцитов.

2.2. Метод раздельного определения аскорбиновой, дегидроаскорбиновой и дикетогулоновой кислот в эритроцитах

Для количественных определений АК, ДАК и ДКГК использовали метод J.H. Roe, C.A. Kuether (1943) в модификации В.В. Соколовского, Л.В. Лебедевой, Т.Б. Лиэлуп (1967). Метод основан на взаимодействии 2,4- динитрофенилгидразина с ДАК с образованием в серной кислоте соответствующего озазона. ДАК и ДКГК дают красное окрашивание, используемое для фотометрического определения. Для вычисления суммы всех кислот их окисляют 2,6- дихлорфенолиндофенолятом натрия. Содержание АК определяют по разности. Для  дифференцированного определения ДАК и ДКГК смесь подвергают действию восстановителей, при этом в АК восстанавливается только ДАК. В качестве восстановителя использовали димеркаптопропансульфонат натрия (унитиол)

     Реактивы:

1.    2.10 М унитиол (0.84 мл 5% раствора ампулированного препарат в 100 мл 0.2 М фосфатного буфера рН 7.0. хранить не более суток).

2.    5% трихлоруксусная кислота (ТХУ). Хранить в холодильнике не более двух недель.

3.    85% раствор серной кислоты (100 мл воды + 900 мл концентрированной серной кислоты).

4.    2% раствор 2,4-динитрофенилгидразина в 9Н серной кислоте, содержащей 0.25% тиомочевины (хранить в холодильнике не более 1 месяца).

5.    0.001 Н раствор 2,6- дихлорфенолиндофенолята натрия (краска Тильманса). Хранить в темноте не более 1 недели.

6.    0.9% раствор хлорида натрия (физиологический раствор).

 Ход определения.

В три пробирки помещали по 0.5 мл упакованных и отмытых от плазмы эритроцитов с известным гематокритом. В первую прибавляли 0.25 мл физиологического раствора и 0.25 мл унитиола. После пятнадцатиминутной инкубации при периодическом помешивании суспензии отбирали 0.5 мл экстракта, к которому прибавляли 1.5 мл ТХУ.

В две другие пробирки также прибавляли по 1.5 мл ТХУ.

В две пробирки вносили по 0.75 мл супернатанта, полученного при центрифугировании смеси упакованных эритроцитов с ТХУ. В одну из пробирок добавляли по каплям 0.001 Н раствор 2,6- дихлорфенолиндофенолята натрия до появления слаборозового окрашивания, устойчивого в течение 30 секунд. В третью пробирку помещали 0.75 мл супернатанта, полученного после центрифугирования смеси упакованных эритроцитов с физиологическим раствором, унитиолом и ТХУ. Во все пробирки добавляли по 0.25 мл 2,4- динитрофенилгидразина и доводили объём до 1.25 мл дистиллированной водой, инкубировали при 100 0 С в течение 10 минут и охлаждали в ледяной бане. В каждую пробирку добавляли небольшими порциями 1.25 мл 85% раствора серной кислоты, охлаждая в ледяной бане после каждой порции. Окрашенные растворы фотометрировали через час при длине волны 540 нм.

Концентрацию кислот определяли по формуле:

С = (3*А)/0.085; где

С – концентрация кислот, мг%

3 – концентрация стандартного раствора, мг%

А – оптическая плотность пробы

0.085 – оптическая плотность стандартного раствора

Результаты исследований обрабатывались статистически (Лакин И.А., 1976).

Целью исследования являлось определение содержания аскорбата и его окисленных форм – ДАК и ДКГК в общей эритроцитарной массе взрослых, страдающих ИЗСД, со стажем болезни более 10 лет; сравнение и сопоставление полученных результатов с данными, полученными ранее, в ходе работы со здоровыми детьми и страдающими ИЗСД. В эксперименте участвовал 21 взрослый в возрасте от 25 до 40 лет, 37 больных детей и группа контроля, включающая 10 здоровых детей. Результаты исследований отображены на диаграммах.

Рис.1. Содержание общей АК, АК, ДАК и ДКГК в эритроцитах здоровых детей и детей, страдающих ИЗСД (мг%)

Рис. 2. Содержание общей АК, АК, ДАК и ДКГК в эритроцитах взрослых, страдающих ИЗСД (мг%)

Как следует из полученных результатов, в эритроцитах детей и взрослых, страдающих ИЗСД, наблюдается увеличение содержания окисленной форма АК-ДАК, что может свидетельствовать о нарушении процесса восстановления АК в ДАК, большем участии АК в метаболических процессах, нарушении транспорта АК в клетке.

Процентное содержание общей АК, АК, ДАК и ДКГК также демонстрирует превалирование окисленных форм АК над восстановленной.

Рис. 3. Содержание общей АК, АК, ДАК и ДКГК в эритроцитах здоровых детей и страдающих ИЗСД (%).

Рис. 4. Содержание общей АК, АК, ДАК и ДКГК в эритроцитах взрослых, страдающих ИЗСД (%).

Все полученные данные согласуются с данными литературы об изменении общего количества АК в организме при патологии (нормальное содержание составляет 5 – 15 мг%) и соотношения «окисленная форма АК/восстановленная форма АК» в сторону увеличения первой.

1.    Содержание общей АК в эритроцитах детей и взрослых, страдающих ИЗСД, составляет 19.52 мг% и 6,47 мг%, в эритроцитах здоровых детей – 12.48 мг%.

2.    Содержание восстановленной АК в эритроцитах больных детей и взрослых составляет 4.1 и 2,01 мг% (20.5 и 31% от общей АК), в эритроцитах здоровых детей – 4.28 мг% (33%).

3.    Содержание окисленных форм АК – ДАК и ДКГК в эритроцитах больных детей и взрослых составляет 15.5 и 4.46 мг% (79.5 и 69% от общей АК), в эритроцитах здоровых детей – 8.36 мг% (67%).

4.    В общей эритроцитарной массе больных детей соотношение окисленная форма АК/ восстановленная форма АК составляет 4/1, что свидетельствует о превалировании окисленной формы АК над восстановленной.

5.    В общей эритроцитарной массе здоровых детей это соотношение равно 2/1, т.е., налицо тенденция к росту содержания восстановленной АК.

Заключение

Уже давно доказали тот факт, что аскорбиновая кислота является постоянной составной частью тканей и органов человека. Важность выполняемых ею физиологических функций не подлежит сомнению. Некоторые из них давно известны и хорошо изучены. Например, то, что витамин С оказывает благоприятное воздействие на работу иммунной системы, нормализует эритропоэз и продукцию коллагена, является компонентом антиоксидантной системы клетки. Однако многочисленные исследования недавнего времени показали, что возможности этого вещества гораздо шире, чем представлялось до сих пор. К примеру, было обнаружено ценное свойство аскорбата нормализовать уровень сахара в крови, оказывая положительное воздействие на углеводный обмен. При выполнении этой и других биохимических функций аскорбиновая кислота обратимо окисляется в ДАК, при последующем воздействии окислителя необратимо переходит в ДКГК. По данным литературы, соотношение «окисленная форма АК/восстановленная форма АК» может изменяться при различных патологиях, как и ее общее содержание в организме. Одной из распространенных патологий является инсулинзависимый сахарный диабет. Поскольку ИЗСД является эндокринной патологией, протекающей с нарушением углеводного обмена, в регуляции которого аскорбат играет немаловажную роль, было бы логичным предположить, что его содержание в организме больного окажется иным, чем у здорового человека. Экспериментальные данные подтвердили это предположение. В организме больного ребенка содержание общей АК повышено на 37 % по сравнению с общей АК и составляет 19,52 мг%, тогда как нормальным считается наличие от 5 до 15 мг% аскорбата. Среднее значение АК у здорового ребенка – 12,48 мг%. В то время как содержание ДКГК в процентном соотношении практически не изменено и составляет у больных и здоровых детей 46 и 49,4 % соответственно (6,16 мг% и 8,96 мг%), концентрация ДАК у больных детей повышена против здоровых почти вдвое и составляет 33,5 % вместо 17,6 % (6,54 мг% и 2,2 мг%). Основные различия выявляются в процентном содержании восстановленной формы АК. Ее содержание у здоровых детей составляет 33 % общей АК (4,28 мг%), тогда как у больных детей оно ниже на 13 % и составляет 4,1 мг%. Таким образом, соотношение «окисленная форма АК/восстановленная форма АК» у больных детей составляет 4:1, в отличие от здоровых детей, у которых оно равняется 2:1.

На основании этих данных можно предположить следующие причины подобных изменений содержания общей АК и ее метаболических форм в организме больных ИЗСД детей:

1)   При ИЗСД нарушены все виды обмена веществ в организме – углеводный, белковый и жировой. В последнем случае возрастает количество свободных радикалов, вследствие чего АОС испытывает большую нагрузку. Возрастает содержание одного из ее компонентов – аскорбата, он более активно включается в метаболические процессы, возможно, тем самым в какой-то мере компенсируется снижение концентрации другого ее компонента – С-SH;

2)   Почти двукратное возрастание уровня ДАК в организме больного ребенка при практически неизменном количестве ДКГК может свидетельствовать о нарушении процесса восстановления ДАК в АК; возможно снижена активность фермента ДАК – редуктазы. При ИЗСД ее активность снижена на 50 %, что приводит к сокращению содержанияС-SH, необходимого для процесса восстановления ДАК в АК. Одновременно снижается активность ГБФДГ, в реакции которой образуется необходимый для работы С-R NADPH;

3)   Нарушение транспорта АК в клетке.

Несколько иная картина наблюдается в отношении взрослых, страдающих ИЗСД. Здесь общее содержание АК находится близко к нижнему пределу нормы и составляет 6,47 мг%. Содержание ДКГК составляет 11,4 % (0,73 мг%), ДАК – 57,6 % (3,73 мг%), АК – 31 % (2,01 мг%). Сопоставляя эти показатели с таковыми у детей, можно заключить, что активное участие АК в работе АОС решено не количественным, а качественным путем. Так, доля неактивной ДКГК составляет 11 %, тогда как на долю метаболически активных АК и ДАК приходится 89 % от общего количества АК. Такое превалирование активных форм АК особенно в сочетании с повышенным содержанием АК может указывать на своеобразную «адаптацию» фермента ДАК-редуктазы в ходе многолетнего лечения болезни (свыше 10 лет). Для подтверждения данных предположений и выяснения механизма приспосабливаемости (если таковая имеется) необходимы дальнейшие исследования.

В настоящее время определенно сказать можно следующее: страдающие ИЗСД, особенно дети, в процессе лечения нуждаются в проведении антиоксидантной терапии.

1.    Абрамова Ж.И., Оксенгендлер Г.И. Человек и противоокислительные вещества. –Л.:Наука, 1985. –230 С.

2.    Авраамова Т.В., Титова Н.М. Руководство по большому биохимческому практикуму. –Красноярск: Изд-во КГУ, 1978, ч.1. –С.80-82.

3.    Асатиани В.С. Ферментные методы анализа. –М.:Наука, 1969. –С.26-40.

4.    Ахромеева Г.И. Определение дегидроаскорбиновой кислоты в пищевых продуктах //Вопросы питания. –1988. -№3. –С.66-88.

5.    Ашкинази И.Я. Разрушение эритроцитов // Физиология системы крови. Физиология эритропоэза. –Л.:Наука, 1979. –С.274-334.

6.    Березовский В.М. Химия витаминов. –М.:Пищевая промышленность, 1973. –С.230-300.

7.    Борец В.М. Витамины. –М.:Наука, 1980. –29 С.

8.    Бохински Р. Современные воззрения в биохимии. –М.:Мир, 1987. –С.120-154.

9.    Браунштейн А.Е. Процессы и ферменты клеточного метаболизма. –М.:Наука, 1987. –44С.

10. Бременер С.М. Витамины. –М.:Медицина, 1974. –194С.

11. Бреслер В.М., Никифоров А.А. Транспорт органических кислот через плазматические мембраны дифференцированных эпителиальных слоёв у позвоночных. –Л.:Наука, 1981. –С.52-111.

12. Букин В.Н. Биохимия витаминов. –М.:Наука, 1982. –С.17-19.

13. Владимиров Г.Е. Об энергетической функции АТФ в клетке. –Л.:Наука, 1980. –44С.

14. Гаврилов О.К., Козинец Т.И., Черняк Н.В. Клетки костного мозга и периферической крови. –М.:Медицина, 1985. –288С.

15. Галактионов С.Г. Биологически активные. –М.:Молодая гвардия, 1988. –С.4-84.

16. Григорьев Г.П. Цитохром Р-450 и витамин С //Вопросы питания. –1983. -№4. –С.5-10.

17. Дегли С., Никольсон Д. Метаболические пути. –М.:Мир, 1973. –С.189-196.

18. Домбровская Ю.В. Витаминная недостаточность  у детей. –М.:Медицина, 1983. –63С.

19. Ефимов А.С., Бездробный Ю.В. Структура и функции инсулиновых рецепторов. –Киев.:Наукова думка, 1987. –С.4-104.

20. Канунго М. Биохимия старения. –М.:Медицина, 1982. –194С.

21. Киверин М.Д. Витамин С и профилактика С-витаминозных состояний на Севере. –Сев.-Зап. книжное изд., 1971. –С.5-7.

22. Кон Р.М. Ранняя диагностика болезней обмена веществ. –М.:Медицина, 1986. –С.17-42.

23. Косяков К.С. Клиническая биохимия. –Л.:Медицина, 1997. –С.113-118.

24. Меньщикова Е.Б., Зенков Н.К. Антиоксиданты и ингибиторы радикальных окислительных процессов // Усп. совр. биол. –1993. –№4. –С.442-455.

25. Мережинский М.Ф. Нарушения углеводного обмена при заболеваниях человека. –Минск.:Медицина, 1987. –С.22-28.

26. Моисеева О.И. Физиологические механизмы регуляции эритропоэза. –Л.:Наука, 1985. –185С.

27. Мосягина Е.Н., Владимирская Е.Б. Кинетика эритрона //Кинетика ферментативных элементов крови. –М.:Медицина, 1976. –С.101-122.

28. Мосягина Е.Н., Фёдоров Н.А., Гудим В.И. Эритропоэз // Нормальное кроветворение и его регуляция /Под ред. Н.А.Фёдорова. –М.:Медицина, 1976. –С.341-457.

29. Новое в гематологии /Под ред.А.И. Воробьёва, Ю.И.Лория. –М.:Медицина, 1974. –С.18-22.

30. Новикова С.Г. На приёме больной сахарным диабетом //Здоровье. –1997. -№3.-С.14-19.

31. Спиричев В.Б. Врождённые нарушения обмена витаминов. –М.:Медицина, 1995. –С.12-19.

32. Патологическая биохимия /Под ред. А.Ф. Симёнова. –М.:Медицина, 1994. –С.130-147.

33. Рубина Х.М. Биохимия эритроцитов //Физиология системы крови. Физиология эритопоэза. –Л.:Наука, 1978. –С.211-232.

34. Рубина Х.М. Некоторые данные о связи метаболизма эритроцитов с их кислородно-транспортной функцией //Проблемы гематологии и переливания крови. –1973. -№8. –35С.

35. Рысс М.Н Витамины. –Л.:Наука, 1963. –С.3-9.

36. Свободные радикалы в биологии /Под ред. У.Прайор. –М.:Мир, 1979. –С.272-308.

37. Смирнов Н.И. Витамины. –М.:Медицина, 1974. –С.34-40.

38. Соколовский В.В., Лебедева Л.В., Лиэлуп Т.Б. Определение аскорбиновой, дегидроаскорбиновой и дикетогулоновой кислот в биологических тканях // Лаб.дело. –1967. -№12. –С.160-162.

39. Суровова А.П. Витамины в нашем рационе // Здоровье. –1997. -№2. –С.17-20.

40. Схимниковский Б.Г. Авитаминозы у детей //Здоровье. –1998. -№6. –С.11-13.

41. Черницкий Е.А., Воробей А.В. Структура и функции эритроцитарных мембран. –Минск: Наука и техника, 1981. – С.23-56.

42. Черняк Н.Б. Биохимические процессы при созревании и старении эритроцитов //Нормальное кроветворение и его регуляция. –М.:Медицина,1976. –С.159-186.

43. Baker W.I. Urate and ascorbate: their possible roles as antioxidants in determining longevity of mammalian species //Arch. Biochem. and Biophis. –1987. -№2. –Р.451-457.

44. Basu S., Som S., Ded S. Dehydroascorbic acid reduction in human erythrocytes //J. Chromatogr. Biomed. Appl. –1991. -№1-2. –Р.529-542.

45. Burns J., Evans C. Ascorbic acid in human erythrocytes // J. Biol. Chem. – 1996. - №4. – P. 223-241.

46. Penney J., Zilua S. Role of ascorbate in our organism // J. Biochem. – 1994. - №2. – P. 37-49.

47. Pradhu H.R., Krishnamurthy S. Inhibition of ascorbate autooxidation by human blood //Curr. Sci. (India). –1986. -№8. –Р.403-405.

48. Sahashi Y., Mioki T., Hasegama T. Reduction of ascorbate in erythrocytes // J. Vitaminol. – 1996. - №12. – P.6 – 14.

49. Thompson R.Q. Ascorbic acid content of plasma and cellular components of blood //Anal.Chem. –1987. -№8. –Р.1119-1121.

50. Yamazaki M., Mioki T. Ascorbic acid is cellular components // J. Ferment. Technolog. – 1995. - №7. – P. 422-513.

The main aim of this work is the study of concentration ascorbic acid, dehydroascorbic acid and DCGA in the human’s erythrocytes. The concentrations of the AA, DAA & DCGA were learned in the common erythrocytes mass.

Our results showed that concentration of AA is lower that concentration of DAA, DCGA.

Содержание АК, ДАК и ДКГК в эритроцитах детей, страдающих инсулинзависимым сахарным диабетом (мг%)

Приложение 2

Содержание АК, ДАК и ДКГК в эритроцитах детей, страдающих инсулинзависимым сахарным диабетом и здоровых детей

        форма  S АК           ДКГК            ДАК                АК               S АК             ДКГК              ДАК               АК

          АК     М± m          М± m           М± m             М± m             М± m             М± m             М± m            М± m

           С       19.52         8.96± 0.9     6.54± 0.49       4.1± 0.04      12.48±0.5    6.16± 1.01         2.2 ± 0.56   4.28 ± 0.82

                     ±0.89

            %      100              46                  33.5               20.5                 100             49.4                  17.6                   33

  Р      <0.01     <0.05       <0.01        <0.01        <0.01        <0.05        <0.01         <0.01