Activity of enzymes of glycolysis, pentose phosphate pathway and transport ATPases in erythrocytes in diabetes mellitus

Abstract

The present study is devoted to the study of the state of activity of glucose-6-phosphate dehydrogenase (G-6-PDH), hexokinase (HA), pyruvate kinase (PC), the total activity and isoenzyme spectrum of lactate dehydrogenase (LDH) in erythrocytes, the total activity of ATPase, Na+ , K+ and Mg2+ -dependent ATPase in erythrocyte membranes, the level of immunoreactive insulin in blood plasma, the content of glucose in blood plasma and erythrocytes of patients with diabetes mellitus.

Full Text

Настоящее исследование посвящено изучению состояния активности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г-6-ФДГ), гексокиназы (ГК), пируваткиназы (ПК), общей активности и изоферментного спектра лактатдегидрогеназы (ЛДГ) в эритроцитах, суммарной активности АТФазы, Na⁺ , K⁺ и Mg²⁺-зависимой АТФазы в мембранах эритроцитов, уровня иммунореактивного инсулина в плазме крови, содержания глюкозы в плазме крови и эритроцитах больных сахарным диабетом.

Обследованы 84 пациента с сахарным диабетом в возрасте от 17 до 72 лет. Длительность заболевания составила от одного мес до 18 лет. Диабет первого типа диагностирован у 31 больного, второго — у 53. В контрольную группу вошли 22 здоровых человека. Больных обследовали в фазе декомпенсации диабета и нормализации обменных процессов.

Установлено, что в эритроцитах больных сахарным диабетом уровень глюкозы значительно выше, чем в плазме крови. При сахарном диабете первого типа содержание глюкозы в плазме крови составляло 9,50±0,10 ммоль/л, в эритроцитах — ,0±0,09 (Р<0,001), второго типа — соответственно 8,00±0,03 ммоль/л и 16,5±0,05 (Р<0,001). Уровень иммунореактивного инсулина в плазме крови больных сахарным диабетом второго типа имел тенденцию к снижению (Р<0,05). У больных инсулинозависимым сахарным диабетом активность ГК была значительно повышена, в то время как при втором типе прослеживалась тенденция к ее снижению — 0,0066±0,001 мкмоль/(мг∙мин) (Р<0,001) и 0,0038±0,006 мкмоль/(мг-мин) (Р<0,05). При первом типе без выявленных сосудистых осложнений активность ПК составила 0,009±0,0007 мкмоль/ (мг∙мин) (Р<0,05), ЛДГ— 0,018±0,002 мкмоль/(мг∙мин) (Р<0,05), Г-6-ФДГ — 0,0032±0,0007 мкмоль/(мг∙мин) (Р<0,001). Прогрессирование диабетической ангиопатии сопровождалось повышением активности ГК 0,013±0,003 мкмоль/ (мг∙мин) (Р<0,001) и ПК с 0,010±0,001 мкмоль/(мг∙мин ) ( Р<0,05) до 0,027±0,004 мкмоль/(мг∙мин) (Р<0,001), ЛДГ (0,0037±0,007 мкмоль/(мг∙мин) ; Р<0,001), Г-6-ФДГ ( 0,012±0,001 мкмоль/(мг∙мин); Р<0,001).

При прогрессировании диабетической ангиопатии у больных инсулинонезависимым сахарным диабетом отмечаются выраженное повышение активности ГК (Р<0,001), ПК (Р<0,001), общей активности ЛДГ (Р<0,001 ), Г-6-ФДГ (Р<0,001) и сдвиг изоферментного спектра ЛДГ в сторону катодной фракции. При сравнении изоферментного спектра ЛДГ у больных сахарным диабетом второго типа с диагностированной макроангиопатией процентное соотношение ЛДГ было следующим: ЛДГ₁ — 39,27±2,59 (Р<0,05), ЛДГ₂ — 36,15±2,38 (Р>0,05), ЛДГ₃—6,02±0,74 (Р<0,001), ЛДГ₄ — 18,65±1,01 (Р<0,001).

В мембранах эритроцитов больных при первом типе активность общей АТФазы снижается, что более выражено при диабетических ангиопатиях (соответственно 0,45±0,019 и 0,29±0,0024 мкмоль∙Ф_н∙мг^-1∙ч^-1; Р<0,001 ). Прогрессирование диабетических сосудистых нарушений при инсулинонезависимом сахарном диабете сопровождается некоторым повышением активности общей АТФазы (0,73±0,018 мкмоль∙Ф_н∙мг^-1∙ч^-1; Р>0,05). В тенях эритроцитов больных сахарным диабетом первого типа и генерализованной ангиопатией активность Mg^2±-зависимой АТФазы составила 0,25±0,024 мкмоль∙Ф_н∙мг^-1∙ч ^-1 (Р<0,001), второго типа — 0,69±0,025 мкмоль∙Ф_н∙мг^-1∙ч^-1. Значительное угнетение активности Na⁺, K⁺-зависимой АТФазы наблюдалось при диабетических ангиопатиях (при первом типе — 0,03±0,005, Р<0,001; втором типе — 0,04±0,008, Р<0,001, а у больных без выявленных сосудистых нарушений — соответственно 0,32±0,003 и 0,05±0,006 мкмоль∙Ф_н∙мг^-1∙ч^-1.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что при сахарном диабете и, особенно, прогрессировании диабетической ангиопатии происходят активация ряда ключевых ферментов гликолиза, одного из ключевых ферментов пентозофосфатного пути, угнетение активности мембраносвязанной Na⁺, K⁺-зависимой АТФазы и увеличение содержания в эритроцитах глюкозы.

При сахарном диабете проницаемость клеточных мембран, в том числе эритроцитарных, повышается, что может способствовать свободному поступлению глюкозы в клетки и согласуется с полученными нами данными. Можно предположить, что инсулин стимулирует транспорт глюкозы в эритроциты из плазмы, как это наблюдается в других типах клеток. Метаболические эффекты инсулина могут первично реализоваться на мембране эритроцитов без обязательной интернализации гормона.

Следовательно, в эритроцитах больных сахарным диабетом содержание глюкозы значительно выше, чем в плазме крови. В мембранах эритроцитов больных сахарным диабетом активность АТФазы и, особенно, Na⁺, K⁺-зависимой АТФазы угнетена. Прогрессирование диабетической ангиопатии сопровождается более выраженным снижением активности АТФазы.