Abnormal Na-K-ATPase activity in erythrocytes from patients with diabetes mellitus

Cover Page

Abstract


Aim.
To measure Na-K-ATPase activity in erythrocytes from patients with diabetes mellitus (DM), elucidate its relationship with clinical manifestationsof the disease and biochemical blood characteristics.
Materials and methods.
A total of 76 DM patients were enrolled in this study (39 with DM1 and 35 with DM2). Control group consisted of 11 subjectswithout DM. They were examined for HbA1c, nitrite and nitrate levels in blood and membranes, sialidase activity in erythrocytes and Na-KATPaseactivity measured from variations of inorganic phosphorus content in the presence of ATP.
Results.
Na-K-ATPase activity in MD patients was significantly lower than in controls (p<0.05). It was unrelated to the patients age and sex butdropped insignificantly with MD duration. Na-K-ATPase activity depended on blood HbA1c and membrane phosphorus levels, enhanced sialidaseactivity in erythrocytes, nitrite and nitrate concentrations in plasma.
Conclusion.
Na-K-ATPase activity reflects the degree of metabolic disturbances and endothelial dysfunction in patients with DM.

Full Text

Сахарный диабет (СД) – распространенное заболевание, сопровождающееся нарушением обмена углеводов, белков, липидов во всех тканях организма. Натрий-калиевая АТФаза (НКАТФ) – мембраносвязанный фермент, участвующий во многих жизненно важных функциях клеток млекопитающих, вовлечен в процессы нервной передачи, транспорта электролитов, поддержания электрического градиента клеточной мембраны. В последние годы появились сведения о нарушении активности НКАТФ при СД и обсуждается его возможное участие в развитии диабетической нейропатии [1, 2, 3]. Кроме того, исследования ряда авторов показали роль С-пептида в регуляции активности НКАТФазы [3]. Сведения литературы по изучению активности фермента при СД разноречивы, в разных тканях показаны как снижение, так и повышение активности [1]. Целью данного исследования явилось изучение активности НКАТФазы эритроцитов у больных сахарным диабетом и ее зависимость с клиническими проявлениями и биохимическими показателями крови.

Материалы и методы

Исследование проведено у 76 пациентов с СД, находившихся на стационарном и амбулаторном лечении в НИИЭ. Из них у 39 пациентов был СД1 и у 37 – СД2. Контрольную группу составили 11 лиц без СД. У обследуемых лиц определяли уровень НbА1с [4, 5], активность сиалидазы эритроцитов [5,6], уровень нитритов и нитратов крови – стабильных метаболитов оксида азота по [7, 8], фосфор крови и мембран по [5], активность НКАТФазы по уровню неорганического фосфора в присутствии АТФ [1, 3]. Полученные результаты были обработаны методами вариационной статистики с расчетом M±m и оценкой достоверности данных при p<0,05 по критерию Стьюдента и расчета корреляции [9].

Результаты и обсуждение

Клиническая характеристика обследуемых лиц по возрасту и полу, а также результаты исследований представлены в табл. 1. Средний возраст обследуемых лиц отличался по типу диабета и, логично, больные СД 2 были старше, чем с СД1. Среди больных СД 2 26% находились на инсулинотерапии и 74% имели осложнения диабета, тогда как 46% пациентов с СД1 имели осложнения. Уровень НbА1с достоверно был повышенным и сопоставим у больных СД1 и 2, что указывало на соответствие метаболического контроля этих групп.
Активность сиалидазы эритроцитов (АСЭ) при СД отражает степень структурно-функциональных нарушений на плазматической мембране эритроцитов [6, 8, 10]. АСЭ была существенно повышенной при СД1 (в 10 раз, p<0,01) и СД2 (в 9,17 раз, p<0,01), по сравнению с лицами без диабета и согласовалось с данными литературы и предыдущими результатами [6].
Уровень фосфора плазмы существенно не отличался у обследованных пациентов. При этом определение уровня фосфора мембран эритроцитов показало снижение его при СД1 (в 2,3 раза, p<0,05) и СД2 (в 1,75 раза, p<0,05) и согласовалось с результатами АСЭ, указывая на наличие структурно-функциональных нарушений на поверхности мембраны эритроцитов при СД [8].
Активность НКАТФ мембран эритроцитов была снижена на 25%, p<0,05 при СД1 и на 29,9%, p<0,05 при СД2, по сравнению с лицами без диабета, что согласовалось с данными других авторов [1, 2, 3].
Нитриты и нитраты являются стабильными метаболитами оксида азота. По их уровню можно судить о количестве оксида азота и функциональном состоянии эндотелия сосудов [10]. При исследовании уровня нитритов и нитратов крови выявлено выраженное снижение в группе больных СД1 (на 47%, p<0,05) и СД2 (на 48,3%, p<0,05), что указывало на дисфункцию эндотелия и соответствовало снижению НКАТФ у этих пациентов. Активность НКАТФ имела взаимосвязь с уровнем нитритов и нитратов крови – стабильных метаболитов оксида азота (СМОА), а также с АСЭ.
Исследование активности НКАТФ в зависимости от пола (мужчины, женщины) и возраста (до 40 лет, старше 40 лет) обследованных лиц не выявило различий (рис. 1) среди больных СД1 и СД2 и здоровых лиц, что свидетельствует о ведущей роли метаболических нарушений в изменении активности фермента.
Исследование зависимости активности НКАТФ от уровня гликемии и метаболического контроля показало положительную корреляционную зависимость с НbА1с (r=0,34), что свидетельствует о роли гипергликемии в нарушении активности фермента. При анализе результатов в зависимости от уровня НbА1с выявлено более выраженное снижение активности фермента при высоких уровня гликемии (рис. 2).
Активность фермента оставалась низкой при всех сроках заболевания. При этом с увеличением продолжительности диабета активность фермента недостоверно снижалась, что, на наш взгляд, связано с основной причиной нарушения активности фермента – гипергликемией (рис. 3).
Независимо от уровня НbА1с и большей длительности заболевания в группе больных СД1, активность НКАТФ эритроцитов была низкой у всех пациентов с СД и достоверно не различалась в зависимости от типа диабета, что, возможно, связано с наличием и тяжестью осложнений диабета.
Для изучения зависимости активности НКАТФ от наличия и тяжести диабетической нефропатии (ДН) анализ результатов проводили в зависимости от наличия протеинурии (ПУ) или отсутствия ее. Результаты показали большее снижение активности фермента с нарастанием тяжести поражения почек (рис. 4). Нарушение активности фермента, по-видимому, является отражением одного из многосторонних механизмов нарушения структурно-функциональных компонентов мембран при СД [8, 11].
Таким образом, полученные нами результаты позволили сформулировать следующие выводы:
1. Активность НКАТФ эритроцитов существенно снижена у больных СД1 и СД2; она не зависит от возраста и пола обследуемых лиц, снижена при любой длительности заболевания.
2. Установлена взаимосвязь активности НКАТФ эритроцитов с уровнем НbА1с, фосфором мембран, активностью сиалидазы эритроцитов, уровнем нитритов и нитратов крови, что отражает степень метаболических нарушений при СД.
3. Имеется зависимость активности НКАТФ от наличия и тяжести диабетической нефропатии; при нарастании тяжести поражения почек активность фермента снижалась.
Авторы выражают благодарность профессору Philippe Vague и сотрудникам лаборатории «Эндокринология, диабет и метаболизм» Марсельского университета (Франция) за оказанную помощь в налаживании методики определения активности натрий-калиевой АТФазы.

About the authors

Z M Shamansurova

НИИ Эндокринологии МЗ РУз, Ташкент

Email: shamansurova@yahoo.com

F A Mukhamedova

НИИ Эндокринологии МЗ РУз, Ташкент

A G Tsoi

НИИ Эндокринологии МЗ РУз, Ташкент

A B Tashmanova

НИИ Эндокринологии МЗ РУз, Ташкент

A V Alieva

НИИ Эндокринологии МЗ РУз, Ташкент

N A Akhrarova

НИИ Эндокринологии МЗ РУз, Ташкент

References

  1. Микаэлян Н.П., Князев Ю.А., Гурина А.Е.. Состояние цитоплазматических мембран при экспериментальном сахарном диабете . Вестник РГМУ 1998, №2 - С. 70-73.
  2. Jannot M.F., Dufayet De La Tour D,T.Coste,P Vague Na/KATPase activity in Diabetic Patient.Metabolism,Vol 51, No3 (March), 2002:pp284-291.
  3. Wahren J.; Ekberg K.; Jornvall H.; C-peptid is a bioactive peptid.Diabetologia( 2007)50:503-509.
  4. Данилова Л.А., Лопатина Н.И. Колориметрический метод определения гликозилированных гемоглобинов // Лаб. дело. - 1986. - №5. - С. 281-285.
  5. Лабораторные методы исследования в клинике. Справочник/ Под ред. Меньшикова В.В. - М.: Медицина, 1987, 368 с.
  6. Shamansurova ZM, Ergashova MJ, Akbarov ZS. Erythrocyte sialidase activity increase in patients with diabetes mellitus. Diabetes Nutr Metab. 1998;11:257-259.
  7. Алексеев В.Н. Курс качественного химического полумикроанализа. М.: Госхимиздат, 1962, 584 с.
  8. Goi G, Bairati C, Segalini G, et al. Alterations in the activity of several glycohydrolases in red blood cell membrane from type 2 diabetes mellitus patients. Metabolism. 1999;48:817-821.
  9. Мерков А.М., Поляков Л.Е. Санитарная статистика (пособие для врачей).- Л.: Медицина, 1974, 384 с.
  10. Moshage, H, Kok, B, Huizenga, JR, Jansen, PLM. (1995) Nitrite and nitrate determinations in plasma: a critical evaluation Clin Chem 41,892-896.
  11. Mazzanti L, Faloia E, Rabini RA, et al. Diabetes mellitus induces red blood cell plasma membrane alterations possibly affecting the aging process. Clin Biochem. 1992;25:41-46.

Statistics

Views

Abstract - 980

PDF (Russian) - 896

Cited-By


PlumX

Dimensions


Copyright (c) 2009 Shamansurova Z.M., Mukhamedova F.A., Tsoi A.G., Tashmanova A.B., Alieva A.V., Akhrarova N.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies