Влияние густого экстракта листьев березы бородавчатой на развитие нефропатии у крыс на фоне метаболического синдрома

АННОТАЦИЯ

В последнее время увеличивается количество пациентов с признаками метаболического синдрома (МС). Нередко у этих больных органом-мишенью становятся почки. В Национальном фармацевтическом университете разработан густой экстракт с листьев березы бородавчатой (ГЭЛББ). Цель работы: исследовать влияние ГЭЛББ на развитие у крыс МС (на фоне потребления 10 % раствора фруктозы вместо воды) и на развитие патологических изменений в почках. Результаты: оказалось, что ГЭЛББ в дозе 7 мг/кг положительно влияет на основные звенья патогенеза МС. Густой экстракт замедляет увеличение массы тела животных на 10,6 %. Он снижает инсулинорезистентность, увеличивая коэффициент чувствительности к инсулину на 57 %. Под влиянием ГЭЛББ наблюдали нормализацию показателей липидного обмена. Происходит снижение концентрации триглицеридов на 29 % и липопротеидов низкой плотности на 12 %. Густой экстракт позитивно влияет на реологические свойства крови, на что указывает повышение протромбинового времени на 9,4 %. Также положительно влияет на показатели, свидетельствующие о воспалительных процессах, снижая СОЭ на 56 % и лейкоциты на 22 %. Развитие МС у крыс сопровождалось уменьше­нием экскреции натрия и увеличением его реабсорбции. Густой экстракт положительного влияния на обмен натрия не оказывал. Выводы: ГЭЛББ является перспективным веществом для разработки лекарственных средств.

ABSTRACT

Recently the number of patients with signs of the metabolic syndrome (MS) increases. Quite often in these patients a target organ is kidneys. At National pharmaceutical university dense extract from leaves of a warty birch (DELWB) is developed. Work purpose: to investigate the influence of DELWB on development in rats of MS (against consumption of 10% of fructose solution instead of water) and on development of pathological changes in kidneys. Results: it has turned out that DELWB in a dose of 7 mg/kg positively influences main links of pathogenesis of MS. Dense extract slows down increase in body weight of animals by 10,6%. It reduces an insulin resistance, increasing sensitivity coefficient to insulin by 57%. Under the influence of DELWB normalization of indicators of a lipidic exchange is observed. There is a decrease in concentration of triglycerides by 29% and lipoproteid of low density for 12%. Dense extract positively influences rheological properties of blood on which increase of prothrombin time is pointed out for 9,4%. Also, the indicators positively influence demonstrating inflammatory processes, lowering BSR by 56% and leukocytes for 22%. Development of MS in rats is followed by reduction of an excretion of sodium and increase in his reabsorption. Dense extract doesn’t exert positive impact on an exchange of sodium. Conclusions: DELWB is a perspective substance for development of medicines.

На сегодня в индустриальных странах распространенность метаболического синдрома (МС) среди населения старше 30 лет составляет
10–20%. Главными компонентами МС являются инсулинорезистентность, абдоминальное ожирение, гипертриглицеридемия, дислипидемия и гипертензия. Также к составляющим МС в последнее время были причислены микроальбуминурия, провоспалительное и протромботическое состояния. Метаболический синдром негативно влияет на функцию почек, распространенность поражения которых при МС составляет 21 % [10]. Почки могут быть непосредственной мишенью повреждающего действия всех компонентов МС, включая инсулинорезистентность, которая инициирует механизмы дестабилизации клеток и тканей почек, вызывая в них анатомо-функциональные нарушения [11].

Поражение функции почек при МС характеризуется уменьшением экскреции ионов натрия, реабсорбции воды и осмоляльности мочи [14].

В последние три десятилетия резко увеличилось потребление людьми в пищу фруктозы [8]. Поскольку избыток фруктозы в рационе рассматривают как один из факторов МС у людей, модель МС у крыс, вызванная фруктозой, является адекватной данному заболеванию [3].

Объектом нашего исследования является ГЭЛББ, который содержит комплекс биологически активных веществ и основу которого составляют полифенолы, обладающие широким спектром фармакологических свойств.

Цель исследования состоит в изучении влияния ГЭЛББ на показатели, отражающие динамику МС, а также на развитие нарушений функций почек на фоне экспериментального МС, вызванного фруктозой, в сравнении с драже «Канефрон Н» производства Bionorica, Германия.

Материалы и методы. Исследования проводили на белых беспородных крысах самцах массой 190–210 г. В данном исследовании использовали 32 крысы по 8 животных в группе. Первая группа – негативный контроль (НК), в качестве питья крысы получали отстоянную водопроводную воду. У остальных животных моделировали МС замещением питьевой воды 10 % раствором фруктозы. Через 5 недель животных распределили на 3 группы: вторая группа – позитивный контроль (ПК), третья группа – животные, которым внутрижелудочно вводили ГЭЛББ, четвертая группа – животные, которым внутрижелудочно вводили драже «Канефрон^® Н». Животные и в дальнейшем вместо питья получали раствор фруктозы, на фоне которой в течение 26 недель вводили исследуемые вещества.

Животные получали ГЭЛББ в дозе 7 мг/кг [13]. Драже «Канефрон^® Н» получали в дозе 20 мг/кг (по действующему веществу), которая рассчитана от суточной дозы для человека с помощью коэффициентов видовой чувствительности [9]. Драже «Канефрон Н» – комбинированный растительный препарат. Он оказывает нефропротекторное, противовоспалительное, сосудорасширяющее действие, улучшает кровоснабжение органов. Фенолкарбоновые кислоты, входящие в состав золототысячника, повышают осмоляльность мочи [6].

После окончания эксперимента у крыс определяли время свертывания, СОЭ. Наличие у животных инсулинорезистентности изучали на модели короткого инсулинового теста, результат которого представлен в виде коэффициента чувствительности к инсулину (КЧИ), показывающего процент снижения гликемии после введения экзогенного инсулина относительно базальной гликемии. Степень чувствительности к действию инсулина определяли в отношении к исходному уровню как процент снижения базальной гликемии через 30 минут после внутрибрюшинного введения гормона в дозе 1 ЕД/кг.

У крыс определяли спонтанный суточный диурез. В моче определяли концентрацию креатинина, ионов натрия и калия. Выведение крыс из эксперимента проводили методом декапитации под легким наркозом. В сыворотке крови определяли концентрацию глюкозы, креатинина, ионов натрия и калия. Состояние метаболизма липидов оценивали по содержанию в сыворотке крови триглицеридов (ТГ), липопротеидов низкой плотности (ЛПНП) и липопротеидов высокой плотности (ЛПВП), используя тест-наборы реактивов фирмы «Lаснема» (Чехия).

Рассчитывали скорость клубочковой фильтрации (СКФ) по клиренсу эндогенного креатинина и канальцевую реабсорбцию. В плазме крови определяли протромбиновое время, концентрацию фибриногена и время лизиса эуглобулиновых сгустков. Определяли массовый коэффициент почек (МКП).

Полученные экспериментальные данные обрабатывали методами вариационной статистики (рассчитывали среднее арифметическое и его стандартную ошибку (М±m), или медиану с верхним и нижним квартилями (Me (LQ; UQ)). Для получения статистических выводов применяли однофакторный дисперсионный анализ, или критерий Крускалла-Уоллиса для данных, которые не подлежат нормальному закону распределения. При выявлении отличий между экспериментальными группами, применяли критерии Ньюмена-Кейлса для множественных сравнений или критерий Манна-Уитни. Отличия между экспериментальными группами считали статистически значимыми при р<0,05 [4]

Результаты и обсуждение. Через 5 недель на фоне потребления раствора фруктозы масса крыс увеличилась в среднем на 72 % и была достоверно выше, чем в группе крыс НК, масса которых увеличилась только на 39 % (табл. 1). Введение животным в течение 26 недель внутрижелудочно ГЭЛББ способствовало достоверному замедлению увеличения массы на 10,6 %, а при введении драже «Канефрон Н» – на 7,7 % в сравнении с животными группы ПК, но все же масса животных обеих групп оставалась достоверно выше в сравнении с группой крыс НК. Из литературных данных известно, что при ожирении происходит формирование гипертрофии клубочков и гиперплазии клеточного состава нефронов. В первую очередь данный механизм носит компенсаторный характер для обеспечения детоксикационной функции почек, так как общая поверхность фильтрационной поверхности обычного количества нефронов не способна длительное время выдерживать нагрузку избытка метаболитов. Дополнительно происходит подключение почечного резерва за счет функционально малоактивных нефронов. Длительное влияние на ткань почек гормонов и факторов роста начинает оказывать повреждающее действие на структуру почек и в дальнейшем вызывает увеличение объема жировой ткани, что приводит к срыву механизмов компенсации [12].

Таблица 1.

Влияние ГЭЛББ на динамику массы тела крыс, массу почек и массовый коэффициент почек в условиях развития экспериментального метаболического синдрома, вызванного чрезмерным потреблением фруктозы, (n=8)

Примечания: 1.* – отклонение показателя достоверно относительно показателя группы НК, р<0,05;

2.** – отклонения показателя достоверно относительно показателя группы ПК, р<0,05;

3.*** – отклонение показателя достоверно относительно группы животных, получавших ГЭЛББ, р<0,05;

4.^ – отклонение показателя достоверно относительно исходной массы тела животных данной группы, р<0,05.

Но даже при гипертрофии клубочков МКП в группе ПК при ожирении и СД 2 типа остается меньше нормы [3]. При расчете МКП наблюдали некоторое снижение его в группе ПК и несколько меньшее снижение под влиянием ГЭЛББ, у крыс на фоне введения драже «Канефрон Н» МКП отличался достоверным повышением относительно данных групп.

Результаты, представленные в таблице 2, свидетельствуют, что избыточное поступление фруктозы вызывает выраженную инсулинорезистентность, о чем свидетельствует достоверное снижение КЧИ в группе ПК относительно группы НК. Введение животным ГЭЛББ и «Канефрон Н» достоверно повышает КЧИ относительно животных группы ПК.

Таблица 2 .

Биохимические показатели крови и коэффициент чувствительности к инсулину у крыс на фоне метаболического синдрома, вызванного чрезмерным потреблением фруктозы, и коррекция их ГЭЛББ, (n=8)

Примечания:

1.* – отклонение показателя достоверно относительно показателя группы НК, р<0,05;

2.** – отклонение показателя достоверно относительно показателя группы ПК, р<0,05.

Достоверных изменений концентрации глюкозы в сыворотке крови крыс, которые получали фруктозу, не наблюдали. Атерогенным фактором считается повышение в крови ЛПНП, триглицеридов и снижение ЛПВП [10]. В группе ПК наблюдали увеличение ЛПНП и ТГ и незначительное повышение ЛПВП.

В исследуемых группах, которые получали ГЭЛББ и препарат сравнения, концентрация ЛПВП оставалась на уровне группы ПК и достоверно не отличалась от концентрации в группе НК. В этих же группах достоверно снижалась концентрация ТГ, что свидетельствует об их антиатерогенном действии (табл. 2). Концентрация ЛПНП достоверно снижалась на фоне введения ГЭЛББ, снижение данного показателя на фоне введения драже «Канефрон Н» оставалось недостоверным.

С увеличением тяжести МС частота и степень протромботических и провоспалительных нарушений увеличивается [2]. Поэтому у крыс исследовали систему свертывания крови на фоне инсулинорезистентности (табл. 3).

Выяснили, что время свертывания крови соответствовало норме во всех исследуемых группах, но у животных группы ПК достоверно сокращалось протромбиновое время и компенсаторно повышалась фибринолитическая активность крови, о чем свидетельствовало достоверное снижение времени лизиса эуглобулиновых сгустков относительно группы НК.

Повышение фибринолитической активности свидетельствует об активации компенсаторных возможностей у крыс на фоне развития МС. Следует отметить, что с активацией фибринолитической системы связаны важные механизмы развития воспалительного процесса [1].

Введение животным, на фоне употребления фруктозы, ГЭЛББ и драже «Канефрон Н» способствовало нормализации протромбинового времени и времени лизиса эуглобулиновых сгустков (табл. 3). Введение крысам ГЭЛББ оказывало более выраженное влияние на данные показатели, но без достоверных отличий между собой.

Воспаление играет важную роль в развитии сосудистых осложнений на фоне МС. У крыс группы ПК достоверно выросла СОЭ и увеличилось количество лейкоцитов. В публикациях неоднократно сообщалось об увеличении количества лейкоцитов в крови при ожирении [2].

Таблица 3.

Влияние ГЭЛББ на гематологические показатели у крыс
с метаболическим синдромом, вызванным чрезмерным потреблением фруктозы, (n=8)

Примечания:

1.* – отклонение показателя достоверно относительно показателя группы НК, р<0,05;

2.** – отклонение показателя достоверно относительно показателя группы ПК, р<0,05.

Введение исследуемых объектов способствовало достоверному снижению СОЭ и количества лейкоцитов.

Исследование функции почек на фоне МС показало, что у всех животных с патологией достоверно снижалась осмоляльность мочи, о чем свидетельствует снижение концентрации натрия в моче, возрастала реабсорбция натрия и уменьшалась его экскреция (табл. 4). Экскреция калия во всех исследуемых группах, по сравнению с группой НК, хотя и недостоверно, но уменьшалась. Есть мнение, что это обусловлено увеличением активности ионных переносчиков базолатеральных мембран канальцев [7]. Некоторое увеличение диуреза и снижение реабсорбции воды при этом может зависеть от увеличения интенсивности локальной секреции простагландина Е₂, который образуется в мозговом веществе почки.

Таблица 4.

Показатели функционального состояния почек крыс на фоне метаболического синдрома, вызванного чрезмерным потреблением фруктозы, (n=8)

Примечание: * – отклонение показателя достоверно относительно показателя группы НК, р<0,05.

Повышение локальной секреции простагландина Е₂ лежит в основе механизма конкурентных взаимодействий с вазопрессином, что нарушает реабсорбцию воды в собирательных трубках [6].

Концентрация натрия в крови крыс, которые получали фруктозу, почти не изменилась. Это можно объяснить тем, что при МС блокируются трансмембранные ионообменные механизмы (Na⁺-, K⁺- зависимой АТФ-азы), повышая тем самым содержание внутриклеточного Na⁺, уменьшая содержание внутриклеточного К⁺ [2].

При увеличении поступления в организм фруктозы происходит активация переносчика глюкозы SGLT5, что увеличивает всасываемость фруктозы и натрия. Исследователи считают, что синергизм реабсорбции фруктозы и натрия играет главную роль в патогенезе гипертензии при МС [15].

Ученые [15] предположили, что уменьшение реабсорбции фруктозы должно сдерживать проявления развития МС. Поэтому были выведены нокаутные мыши, у которых отсутствовал ген, несущий информацию о переносчике SGLT5. У мышей с отсутствием переносчика SGLT5, обеспечивающего реабсорбцию фруктозы, наблюдали значительное увеличение экскреции фруктозы, что не сказывалось на ее уровне в сыворотке крови. Как ни удивительно, но у нокаутных мышей проявления развития МС были значительно выше, чем у линии мышей дикого типа, что стало основанием считать более значимой роль переносчика SGLT5 не в экскреции фруктозы, а ее метаболизме.

Вышеизложенные наблюдения в некоторой мере помогают понять результаты нашего эксперимента. Возможно, активация исследуемым экстрактом переносчика SGLT5 способствует повышению реабсорбции ионов натрия в почках, но при этом улучшаются другие показатели, которые свидетельствуют об уменьшении инсулинорезистентности, гиперлипидемии, воспаления и нарушения реологических свойств крови.

Таким образом, ГЭЛББ и препарат сравнения канефрон Н, несмотря на улучшение ряда показателей, которые характеризуют состояние МС, оказывали неоднозначное влияние на функцию почек, усиливая реабсорбцию натрия и уменьшая осмоляльность мочи, что характерно для больных с МС [1].

Выводы

На фоне проявлений экспериментального МС у крыс введение ГЭЛББ способствовало нормализации многих измененных показателей, таких как уменьшение массы тела, устранение инсулинорезистентности, нормализация липидного обмена, снижение протромботических и воспалительных состояний, и по выраженности превосходило динамику показателей под влиянием препарата сравнения – драже «Канефрон Н»

Снижение под влиянием ГЭЛББ проявлений МС не влияло положительно на функцию почек относительно группы ПК, о чем свидетельствует повышение реабсорбции натрия, снижение его экскреции, снижение осмоляльности мочи, на что косвенно указывает снижение концентрации натрия в моче