Реферат: Содержание аскорбиновой, дегидроаскорбиновой и дикетогулоновой кислот в эритроцитах здоровых детей и страдающих инсулинзависимым сахарным диабетом
Благодаря наличию двух асимметричных атомов углерода в 4 и 5 положениях, аскорбиновая кислота (АК) образует 4 оптических изомера и 2 рацемата. D- и L- аскорбиновые кислоты в природе не встречаются и синтезированы искусственным путём.
Наличие в АК двух сопряжённых двойных связей (углерод-углеродной и углерод-кислородной) обуславливает ее способность к обратимому окислению, продуктом которого является дегидроаскорбиновая кислота (ДАК). ДАК устойчива, но ее лактонное кольцо, в отличие от стабилизированного двойной связью лактонного кольца L-АК в водном растворе легко гидролизуется с образованием 2,3-дикетогулоновой кислоты (2,3-ДКГК). Эта реакция необратима, ее скорость возрастает при повышении температуры и рН среды. Через ряд дальнейших превращений ДКГК переходит в щавелевую и L-треоновую кислоты. Такое же превраще
 |
ние имеет место в организме (Халмурадов, Тоцкий, 1993):
Способность к О-В превращениям, связанная с ендольной группировкой, которая стабилизирована находящейся в цикле соседней карбонильной группировкой, сопровождающаяся перенесением атомов водорода к акцепторам, является важнейшей каталитической функцией АК в живом организме. L-АК по своей биологической активности высокоспецифична. Витаминная активность проявляется только при наличии свободных гидроксильных групп. Различные функциональные производные по ним лишают молекулу витаминной активности почти полностью, как и гидрирование ненасыщенной связи лактонного кольца. Поэтому L-ДАК имеет витаминную активность, равноценную L-АК, тогда как 2,3-ДКГК полностью ее лишена. Вследствие легкой окисляемости L-АК – донор Н+, она количественно легко восстанавливает многочисленные соединения, как-то: йод, перманганат калия и другие. L-АК – переносчик Н+ в некоторых ферментативных реакциях живой клетки, она легко окисляется пероксидазой, цитохромоксидазой, каталазой. L-АК восстанавливает окисленные формы ферментов, окисляясь в ДАК, обратимо легко регенерирующуюся в АК под действием глутатиона за счет его сульфгидрильной группы:
Окисление АК катализируется медью, в меньшей степени – катионами серебра и железа. Имеется предположение, что специфическим катализатором окисления АК в животных организмах является белок, синтезирующийся в печени, осуществляющий транспорт меди, обладающий оксигеназной активностью, - церулоплазмин. В меньшей степени окисление аскорбата катализируют другие катионы, в частности, серебра и железа. Комплексоны, флавоноиды тормозят окислительный распад АК. Некоторые белки ингибируют окисление АК, связываясь с ней или путём образования комплекса с медью – сывороточные глобулины (Борец, 1980). Окисление тормозится –SH содержащими соединениями: сернистая кислота блокирует фермент аскорбиназу; С-SH связывает ионы Cu+, удаляя т. с. катализатор окисления АК из реакции (Киверин, 1971).
1.2.2. Биосинтез АК в живом организме
 |
L-АК синтезируется в растениях и организме некоторых животных из D-глюкозы через лактон D-глюкуроновой кислоты и L-гулоно-γ-лактон или их производное. В процессе биосинтеза происходит превращение соединений D-ряда в соединения L-ряда (Березовский, 1993):
Биосинтез АК в организме животных происходит в клетках печени, почек, надпочечников, гипофиза, стенки тонкого кишечника (Киварин, 1973).
1.2.3. Физиологические свойства аскорбата
Витамин С является постоянной составной частью тканей и органов человека. Его поступление в организм должно быть ежедневным, т. к. аскорбат, играя важную роль в обменных процессах организма, все время расходуется. Он восстанавливает окисленные формы ферментов, активирует некоторые протеазы, тормозит действие амилазы и протеазы поджелудочной железы, активирует эстеразу печени. L-АК участвует в обмене некоторых ароматических аминокислот, регулирует уровень холестерина в крови, усиливает антитоксические функции гепатоцитов (вкупе с глюкозой), норамализирует белковообразование. Витамин С необходим для нормального функционирования клеток, продуцирующих коллаген, активирует и регулирует зритропоэз (способствуя усвоению железа), нормализует нарушенное протромбинообразование, нормализует процессы свертывания (Андреев; 1996). Аскорбат играет положительную роль в развитии иммунных реакций организма, обладает некоторым детоксицирующим свойством, является существенным фактором профилактики и лечения инфекционных заболеваний.
Витамин С оказывает положительное воздействие на углеводный обмен. Волынский З. М. с сотрудниками показали, что повышает синтез гликогена в печени, и что нарастание содержания гликогена в печени, как правило, прямо пропорционально повышению в этом органе витамина С. К такому выводу позволяют прийти многочисленные клинические наблюдения последнего времени, подтверждающие ценное свойство АК обладать нормализующим действием на уровень сахара в крови. Подобный эффект связан с синергическим действием аскорбата и гормонов – инсулина и адреналина. Витамин С может усиливать действие инсулина или действовать аналогично ему, способствуя образование гликогена в печени. Синергизм возникает косвенным путем через воздействие инсулина и витамина С на общегормональный фон организма.
Таким образом, АК оказывает разностороннее влияние на процессы обмена веществ у здоровых людей, а при различных патологических состояниях благоприятствует нормальному течению обмена веществ и функционированию различных органов и систем организма (Бременер; 1997).
1.3. Сахарный диабет как один из распространенных патологических процессов
Диабет сахарный (diabetes mellitus; сахарная болезнь, сахарное мочеизнурение) – эндокринное заболевание, обусловленное дефицитом гормона инсулина в организме или его низкой биологической активностью; характеризуется хроническим течением, нарушением всех видов обмена веществ, ангиопатией.
Сахарный диабет представляет собой самую распространённую эндокринную патологию. В его развитии существенную роль играют наследственная предрасположенность и неблагоприятное воздействие окружающей среды, однако, характер наследственной предрасположенности и так называемых факторов риска различны при разных типах сахарного диабета. Факторами риска развития сахарного диабета являются появление антител к b-клеткам островков поджелудочной железы, частые вирусные инфекции, гиподинамия, ожирение, нерациональное или недостаточное питание, стрессы, генетически отягощенный по сахарному диабету анамнез и другие.
Согласно классификации ВОЗ, различают два основных типа сахарного диабета. Это инсулинзависимый (I тип) и инсулиннезависимый (II тип) сахарный диабет. Инсулинзависимый сахарный диабет, как правило, развивается у лиц молодого возраста и детей, имеющих генетическую предрасположенность к сахарному диабету именно данного типа. Инсулиннезависимым сахарным диабетом чаще болеют лица, старше 50 лет (особенно женщины). Наследственная предрасположенность играет большую роль, чем при сахарном диабете I – типа.
Механизм развития сахарного диабета сложен и многогранен. Он зависит как от функции самой поджелудочной железы, так и от внепанкреатических факторов. Прежде всего, нарушен обмен углеводов. Из-за недостатка инсулина или других причин затрудняется переход глюкозы в мышечную и жировую ткань, снижается синтез гликогена в печени, усиливается образование глюкозы из белков и жиров (глюконеогенез). В развитии этих процессов увеличивается содержание глюкозы в крови. Если в норме оно довольно устойчиво и натощак у здоровых людей колеблется в пределах 3,33 – 35,55 ммоль/л (70 – 100 мг%), то при сахарном диабете в зависимости от формы и тяжести течения обычно превышает 6,00 ммоль/л, достигая 20 –30 ммоль/л и больше.
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.
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
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
2.3. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВРезультаты исследований обрабатывались статистически (Лакин И.А., 1976).
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
 |
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.
ВЫВОДЫ1. 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.
