Визначення оптимальної схеми введення Кокарніту щурам із діабетичною полінейропатією за допомогою тензоалгометричного методу

Автори: Н. Нікітіна, асп., С. Береговий, канд. біол. наук, Л. Степанова, канд. біол. наук, О. Кабанов, пров. інженер

ННЦ «Інститут біології та медицини», Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Україна

Резюме. Досліджено зміну больового порога у щурів із діабетичною полінейропатією та ефективність Кокарніту при лікуванні цього ускладнення діабету та визначено оптимальну схему введення препарату. Установлено, що щоденне введення препарату протягом 9 та 12 днів позитивно впливає на нервову провідність та повертає до норми реакцію на больовий стимул.

Ключові слова: поріг больової чутливості, діабетична полінейропатія, Кокарніт.

Вступ

Велика соціальна значущість цукрового діабету полягає в тому, що він призводить до ранньої інвалідизації й летальності, обумовлених ускладненнями діабету: мікроангіопатії, макроангіопатії, нейропатії. Діабетична периферична полінейропатія є найпоширенішим ускладненням цукрового діабету [23] і причиною низької якості життя, порушення працездатності у великої кількості хворих [16]. Приблизно 10 % пацієнтів мають нейропатію в той час, коли діабет діагностується вперше, і більше, ніж у половини людей із цукровим діабетом розвивається полінейропатія через 25 років [17]. Ознаками розвитку полінейропатії є оніміння, аллодінія, м’язова слабкість, парестезії. Також порушується температурна, тактильна і больова чутливість.

Механізм розвитку діабетичної полінейропатії описується різними теоріями, серед яких набряк і дегенерація нервових волокон [1]; посилення активності поліолового циклу і, як наслідок, накопичення сорбітолу [2], недостатність міоінозитолу [13]; порушення ліпідного обміну, посилення перекисного окиснення ліпідів [12]; неферментативне глікозилювання білків; метаболічний стрес, унаслідок якого відбувається підвищене утворення вільних радикалів [10]. Вважається, що гіперглікемія є основним фактором патогенезу діабетичних ускладнень і зумовлює метаболічні та структурні зміни в центральній і периферичній нервових системах.

Основну перевагу в терапії діабетичної полінейропатії надають засобам патогенетичної спрямованості. Патогенетична терапія полягає у призначенні антиоксидантів і метаболічних засобів [18, 1]. Показано деяку ефективність вітамінів групи В у лікуванні діабетичної полінейропатії як при введенні одного вітаміну [25, 26], так і при використанні комплексу вітамінів В [22]. Однак, правильна комбінація вітамінів В, доза, тривалість лікування не є повністю зрозумілими [11]. Серед ряду препаратів нашу увагу привернув новий препарат Кокарніт (World Medicine), який, за даними літератури, позитивно впливає на метаболічні, репаративні процеси, поліпшує трофіку нервової тканини, має знеболювальний, судинорозширювальний ефект [8, 4] та містить не лише вітаміни групи В, а й метаболічні речовини, що покращують нервову провідність. Препарат має широкий спектр дії, використовується для лікування різних патологічних станів нервової системи [6, 3, 9]. До складу препарату входить 20 мг нікотинаміду, 50 мг кокарбоксилази, 500 мкг ціанкобаламіну, 10 мг динатрію аденозинтрифосфату тригідрату (АТФ).

Нікотинамід (вітамін В3) бере участь в окисновідновних процесах у клітині, тканинному диханні, гліколізі, поліпшує метаболізм жирів, протеїнів, амінокислот, пуринів. Кокарбоксилаза (кофермент вітаміну В1) каталізує карбоксилювання й декарбоксилювання a-кетокислот, відіграє важливу роль у вуглеводному обміні, сприяє засвоєнню глюкози. Ціанкобаламін (вітамін В12) потрібний для нормального функціонування кровотворних органів, підвищує здатність тканин до регенерації, синтезу й накопичення білка в організмі, активізує обмін вуглеводів і ліпідів. Функція АТФ полягає у забезпеченні енергією численних біохімічних реакцій, покращенні передачі нервових імпульсів у синапсах, сприянні підвищенню функціональної активності м’язів, стимуляції метаболічних процесів.

Метою роботи було визначити ефективність препарату Кокарніт при лікуванні діабетичної полінейропатії у щурів та визначити оптимальну схему введення препарату.

Об’єкт та методи досліджень

Моделювання діабетичної нейропатії проводили на 80 білих лабораторних щурах самцях масою 200 ± 20 г, яких поділили на 8 груп. У щурів викликали експериментальний цукровий діабет 1 типу шляхом введення одноразової ін’єкції срептозоцину (Streptozocin, «Sigma», США) у дозі 65 мг/кг (в/о) [20]. Для визначення концентрації глюкози використовували глюкометр Free Style Optium XEMV036-P0270 і тест-смужки Free Style Optium Н. Кров відбирали із хвостової вени за допомогою внутрішньовенного катетера. Хвіст попередньо вимивали, витирали насухо, першу краплю крові витирали, а другу краплю наносили на тест-смужку.

Для підтвердження наявності діабету у щурів на 30-й день проводили глюкозотолерантний тест, який визначали натще. Тварин поміщали у спеціальні патрони, при цьому хвіст лишався зовні. Після вимірювання базального рівня глюкози, щурам інтрагастрально вводили розчин глюкози в дозі 3 г/кг. Через 30, 60, 90 і 120 хв. після введення глюкози визначали її концентрацію у крові. За результатами тесту будували гіперглікемічну криву, яка показує, наскільки швидко організм засвоює глюкозу і як швидко нормалізується її вміст у крові.

Наступного дня щурам вводили Кокарніт (1 мг/кг, в/м) за такою схемою: 1-й групі Кокарніт вводили щоденно протягом 3 діб; 2-й групі – щоденно протягом 6 діб; 3-й групі – щоденно протягом 9 діб; 4-й групі – 6 діб 2 рази на день; 5-й групі – протягом 9 діб (1 раз через день); 6-й групі – щоденно протягом 12 діб. Група 7 складалась з інтактних щурів (негативний контроль), а щури зі стрептозоцин-індукованою діабетичною нейропатією без лікування складали групу 8 (позитивний контроль).

Для оцінювання ефективності препарату Кокарніт використовували тензоалгометричний метод [24]. Наявність полінейропатії реєстрували за допомогою аналгезиметра. Показником больового порога був тиск, зафіксований у момент вираженої больової реакції тварини (писк або відсмикування лапи). Поріг больової чутливості (ПБЧ) визначався за формулою

де Р_бп – тиск (больовий поріг), F_c.н. – сила надавлювання в момент відсмикування, S_н. – площа вимірювальної насадки.

Визначали ПБЧ надавлюванням на задню лапку. Так, при визначенні ПБЧ задньої лапки у щурів тримісячного віку використовували металеву циліндричну насадку площею 0,5 см2. Під час надавлювання на лапку тиск сприймався тензочутливим елементом, перетворювався на електричний сигнал, потім оброблявся і відображався у графічному і цифровому вигляді на моніторі комп’ютера. ПБЧ визначали перед моделюванням цукрового діабету, на 14-й та З0-й дні після введення стрептозоцину та після введення Кокарніту.

Статистичний аналіз результатів проводили методами варіаційної статистики у програмі Statistica 8.0. Для перевірки на нормальність використовували W-тест Шапіро-Вілка. Оскільки наші вибірки мали нормальний розподіл, для оцінювання значущих відмінностей використовувався t-критерій Стьюдента, результати представлено у вигляді М±m (де М – середнє арифметичне; m – помилка середнього значення). Відмінності між групами вважались вірогідними при рівні значущості р < 0,05 [7].

Результати та обговорення

На 7-й, 14-й, 21-й та 28-й дні після введення стрептозоцину вимірювали концентрацію глюкози у крові щурів усіх груп. Перед ін’єкцією стрептозоцину (0-й день), рівень глюкози у крові щурів через 2 години після прийому їжі складав 6,14 ± 0,2 ммоль/л (рис. 1). Після введення стрептозоцину у всі наступні дні вимірювання спостерігалась стійка гіперглікемія. Так, на 7-й день концентрація глюкози у крові щурів зростала до 23,89 ± 0,9 ммоль/л (p < 0,001), 14-й день – до 24,17± 0,8 ммоль/л (p < 0,001), 21-й день – до 25,5 ± 0,7 ммоль/л (p < 0,001) порівняно з 0-м днем. Найвища концентрація глюкози у крові спостерігалась на 28-й день моделювання діабетичної нейропатії і дорівнювала 26,2 ± 0,8 ммоль/л (p < 0,001).

Примітки. *** – p<0,001 порівняно з нульовим днем (до введення стрептозоцину). У всіх групах щурів вимірювання концентрації глюкози проводили через 2 години після прийому їжі.

Наступним етапом було проведення глюкозотолерантного тесту. У здорових тварин без цукрового діабету початкова концентрація глюкози натще складала 3,2±0,8 ммоль/л (рис. 2). Через 2 години, після введення глюкози показник дорівнював 5,8±0,7 ммоль/л. Це свідчить про нормальне засвоєння глюкози і швидку нормалізацію концентрації цукру у крові.

Примітки. ** – p<0,01, *** – p<0,001 порівняно із групою інтактних щурів.

За даними літератури, якщо концентрація глюкози натще ≥ 7 ммоль/л, а через 2 години після введення глюкози ≥ 11 ммоль/л, то діагностують цукровий діабет [28]. У щурів експериментальних груп концентрація глюкози в крові після 24-годинного голодування була 10,8±0,7 ммоль/л. Через 30 хв, 60 хв та 90 хв після інтрагастрального введення глюкози її концентрація складала 18,8±0,6 ммоль/л, 20,5±0,6 ммоль/л, 20,9±0,9 ммоль/л, відповідно (рис. 2). Через 2 години глюкоза не опустилась нижче 16,3±0,6 ммоль/л. Такі результати свідчать, що у щурів розвинувся цукровий діабет.

Середнє значення ПБЧ, визначене перед початком моделювання патології, приймали за 100 %. У результаті проведених досліджень установлено, що в інтактних щурів початковий ПБЧ складав 100±3,4 %. На 14-й та всі інші дні вимірювання ПБЧ незначно коливався в межах початкового рівня, що є свідченням нормального функціонування нервово-м’язового комплексу у щурів. У контрольної групи щурів із діабетом ПБЧ значно зростав у всі дні вимірювання порівняно з початковим значенням. Такий результат є свідченням не лише наявності у щурів діабетичної нейропатії, а й прогресування захворювання (табл.).

Таблиця. Поріг больової чутливості (%) у щурів при визначенні оптимальної схеми введення препарату Кокарніт, M±m, n=10

Примітки. * – p<0,05, ** – p<0,01, *** – p<0,001 порівняно з нульовим днем (до введення стрептозоцину); $ – порівняно зі щурами на 30-й день експерименту в межах досліджуваної групи; # – p<0,05, ## – p<0,01, ### – p<0,001 порівняно зі щурами контрольної групи у відповідний день дослідження.

При визначенні оптимальної схеми введення Кокарніту спочатку щурам вводили препарат протягом 3 днів після моделювання діабетичної нейропатії. У щурів даної групи ПБЧ на 14-й, 30-й дні експерименту та після 3 днів введення Кокарніту статистично достовірно не відрізнявся від ПБЧ у щурів контрольної групи у відповідні дні спостереження. Тобто, 3-денне введення Кокарніту було неефективним щодо впливу на ПБЧ у щурів із діабетичною нейропатією.

У четвертої групи щурів, яким вводили препарат упродовж 6 діб, початковий рівень ПБЧ був 100±14,1 %. На 14-й і 30-й день після введення стрептозоцину досліджуваний показник зростав на 57,2±3,3 % (р<0,05) та 97,5±9 % (р<0,01), відповідно, порівняно з нульовим днем. Через день після 6 днів введення Кокарніту ПБЧ був вище початкового рівня (до моделювання діабету) на 24,1±2,3 % (р<0,05), однак зменшився на 84,1 % (р<0,05) порівняно зі щурами контрольної групи у відповідний день дослідження та був на 73,4 % (р<0,05) меншим відносно ПБЧ у щурів даної групи на 30-й день розвитку діабету. Отже, за умов 6-денного введення Кокарніту спостерігалася його позитивна дія, хоча ПБЧ повністю не відновлювався.

Початковий рівень ПБЧ у групі щурів, яким препарат уводили протягом 6 діб двічі на день складав 100±17,2 %. На 14-й та 30-й дні експерименту ПБЧ збільшувався на 57,3±4,1 % (р < 0,05) та 123,3±8,4 % (р<0,01) порівняно з нульовим днем. На 37-й день експерименту (через добу після останнього введення Кокарніту) ПБЧ статистично достовірно не відрізнявся від показника ПБЧ на 30-й день і був більшим на 70,5±5,9 % (р < 0,01) відносно початкового рівня. При цьому ПБЧ у щурів, яким Кокарніт уводили впродовж 6 діб двічі на день, був на 37,7 % (р<0,05) меншим за аналогічний показник у щурів контрольної групи на 37-й день експерименту. За умов указаної схеми введення Кокарніту спостерігалися ознаки його позитивної дії, проте його ефективність була меншою, ніж при введенні Кокарніту впродовж 6 діб один раз на день.

У щурів наступної групи, яким вводили Кокарніт протягом 9 діб один раз на 2 дні, ПБЧ на нульовий день становив 100±6,1 %. На 14-й і 30-й дні він збільшувався на 135,8±3,4 % (р<0,05) і 123,5±7,1 % (р<0,001). Через день після останнього введення Кокарніту ПБЧ був на 96,7±2,4 % (р<0,01) вищим, ніж на нульовий день, і статистично достовірно не відрізнявся від ПБЧ у щурів даної групи на 30-й день та від ПБЧ у щурів контрольної групи у відповідний день експерименту (40-й день). Таким чином, ця схема застосування Кокарніту була неефективною при лікуванні діабетичної нейропатії у щурів.

У щурів, яким Кокарніт уводили щоденно впродовж 9 діб, ПБЧ на нульовий день дорівнював 100±8,7 %. На 14-й та 30-й дні розвитку діабету ПБЧ був на 22,4±1,5 % (р<0,05) і 100,9±7,6 % (р<0,001) більше початкового рівня. Після 9-денного введення Кокарніту ПБЧ був на 95,4 % (р<0,01) менше, ніж на 30-й день і статистично не відрізнявся від початкового рівня та зменшувався на 115,5% (р<0,01) порівняно зі щурами контрольної групи на 40-й день дослідження і досягав рівня ПБЧ у інтактних щурів у відповідний день.

Одержані дані підтверджуються нашими попередніми електрофізіологічними дослідженнями швидкості проведення нервового імпульсу по еферентних мотонейронних нервах і швидкісно-силових параметрах м’язового скорочення, в яких показано, що серед усіх використаних схем найефективнішим було 9-денне введення Кокарніту [5]. Оскільки відновлення нервової провідності склало 95 %, ми вирішили дослідити вплив Кокарніту при його введенні протягом 12 діб.

При збільшенні тривалості введення Кокарніту до 12 діб його ефект на ПБЧ був таким самим, як і при введенні препарату впродовж 9 діб.

Зроблено висновок, що найбільш ефективною схемою застосування Кокарніту при діабетичній нейропатії є введення препарату протягом 9 днів один раз на добу.

Поряд із цим, у різні терміни після введення Кокарніту проводили моніторинг концентрації глюкози у крові щурів (рис. 3). Через добу після 3-, 6-, 9- та 12-денного введення Кокарніту мінімальне значення концентрації глюкози було 24,6±0,7 ммоль/л, а максимальне 26,1±0,7 ммоль/л у щурів із діабетом. Отже, позитивний вплив Кокарніту на больову чутливість у щурів із діабетичною нейропатією не пов’язаний із концентрацією глюкози у крові.

Примітки

1. *** – p<0,001 порівняно з інтактною групою.
2. Тут А – концентрація глюкози у крові щурів через добу після 3-денного введення Кокарніту; Б – концентрація глюкози у крові щурів через добу після 6-денного введення Кокарніту; В – концентрація глюкози у крові щурів через добу після 6-денного (2 р/день) введення Кокарніту; Г – концентрація глюкози у крові щурів через добу після 9-денного (5 ін’єкцій через день) введення Кокарніту;

Д – концентрація глюкози у крові щурів через добу після 9-денного введення Кокарніту; Е – концентрація глюкози у крові щурів через добу після 12-денного введення Кокарніту:

1. – група інтактних щурів;
2. – група щурів із діабетом;
3. – група щурів із діабетом, після введення Кокарніту.
4. У всіх групах щурів вимірювання концентрації глюкози проводили після прийому їжі.

При лікуванні діабетичної полінейропатії перш за все намагаються домогтися стійкої компенсації цукрового діабету, тобто утримання концентрації глюкози крові в нормі [15]. Однак, нами показано, що Кокарніт відновлює больову чутливість у щурів до рівня, який був визначений перед моделюванням діабету. При цьому препарат не змінював концентрацію глюкози в крові, адже вона не відрізнялася від показників, які були визначені у щурів із діабетом без лікування. Це свідчить про те, що окрім наслідків гіперглікемії, є ще інші не менш важливі фактори, які призводять до розвитку діабетичної нейропатії.

У багатьох дослідженнях показано, що дефіцит вітамінів групи В виявляється у хворих із периферичною нейропатією [19, 21]. Автори вважають, що дефіцит вітамінів групи В у таких хворих є наслідком неповноцінного харчування або порушенням всмоктування вітамінів.

Також недостатність вітамінів групи В може виникнути при застосуванні протидіабетичних засобів [27]. Очевидно, Кокарніт відновлює нормальний рівень вітамінів групи В у щурів із діабетичною нейропатією. У результаті ми спостерігаємо покращення метаболічного обміну та трофіки нервів завдяки відновленню енергетичного балансу в пошкоджених периферичних нервових волокнах та нейротропній дії компонентів Кокарніту.

Висновок

Щоденне введення препарату Кокарніт протягом 9 та 12 днів позитивно впливає на нервову провідність та повертає до норми реакцію на больовий стимул.

Список використаних джерел

1. Балаболкин М. И. Лечение сахарного диабета и его осложнений / М. И. Балаболкин, Е. М. Клебанова, В. М. Креминская // М. : Медицина. – 2005. – 512 c.
2. Сахарный диабет: ангиопатии и окислительный стресс : пособие для врачей / И. И. Дедов, М. И. Балаболкин, Г. Г. Мамаева и др. – М. – 2003. – 85 c.
3. Применение препарата Кокарнит у пациентов после эндопротезирования тазобедренного и коленного суставов / Н. А. Корж, В. А. Филлипенко, Ф. С. Леонтьева и др. // Травма. – 2012. – Т. 13, № 4. – С. 26–30.
4. Курята А. В. Эффективность кокарнита в комплексной терапии у пациентов с системными заболеваниями соединительной ткани с поражением миокарда и проявлениями сердечной недостаточности / А. В. Курята, Т. К. Лысунец, О. Ю. Нода // Международный медицинский журнал. – 2012. – № 2. – С. 44–49.
5. Швидкісні показники в динаміці м’язового скорочення у щурів із цукровим діабетом та після введення препарату Кокарніт / Н. С. Нікітіна, С. М. Береговий, Д. М. Ноздренко та ін. // Міжнар. наук.-практ. конф. “Актуальні питання медицини та біології”. – 2017. – С. 32–33.
6. Попов С. В. Препарат високої метаболічної активності Кокарніт у лікуванні діабетичної автономної нейропатії серця / С. В. Попов, О. К. Мелеховець, Н. В. Деміяхова, Л. Б. Винниченко // Лікарська справа. – 2012. – № 3–4 (1113). – С. 75–81.
7. Реброва О. Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ STATISTICA / О. Ю. Реброва // М. : Медиа Сфера – 2002. – 312 c.
8. Трисветова Е. Л. Кокарнит – новый комплекс метаболических веществ / Е. Л. Трисветова, А. Е. Лихачева // Медицинские новости. – 2008. – № 10. – С. 55–56.
9. Якименко С. А. Новый комплекс метаболических веществ и витаминов в лечении ожогов глаз и их последствий / С. А. Якименко, П. А. Костенко // Офтальмология. Восточная Европа. – 2017. – Т. 7, № 2. – С. 247–254.
10. Питання патогенезу діабетичної нейропатії / С. О. Якобчук, А. Г. Іфтодій, О. Б. Колотило, О. П. Москалюк // Буковинський медичний вісник. – 2012. – Т. 16, № 3 (63), ч. 1. – C. 142–145.
11. Vitamin B for treating peripheral neuropathy / C. D. Ang, M. J. Alviar, A. L. Dans еt al. // Cochrane Database Syst. Rev. – 2008. – Issue 3. – 39 p. doi: 10.1002/14651858.CD004573.pub3.
12. Baynes J. W. The role of oxidative stress in diabetic complications / J. W. Baynes, S. R. Thorpe // Diabetes. – 1999. – Vol. 48. – P. 1–9.
13. Brownlee M. Biochemistry and molecular cell biology of diabetic complications / M. Brownlee // Nature. – 2001. – № 414. – Р. 813–820.
14. Brownlee M. The pathobiology of diabetic complications. A unifying mechanism / M. Brownlee // Diabetes. – 2005. – Vol. 54. – P. 1615–1625.
15. Effect of intensive diabetes treatment on nerve conduction in the Diabetes Control and Complications Trial / Ann Neural. – 1995. – Vol. 38 (6). P. 869–880.
16. England J. D. Peripheral neuropathy / J. D. England, А. К. Asbury // Lancet – 2004. – Vol. 363, № 9427. – P. 2151–2161.
17. New insights into the pathogenesis of diabetic neuropathy / E. L. Feldman, J. W. Russell, K. A. Sullivan, D. Golovoy // Curr Opin Neurol – 1999. – Vol. 12, № 5. – P. 553–563.
18. Giannini C. Pathologic alterations in the diabetic polyneuropathy of human / C. Giannini, P. J. Dyck // Diabetic neuropathy J Neuropathol Exp Neurol – 1996. – Vol. 55, № 12. – P. 1181–1193.
19. Head K. A. Peripheral neuropathy: pathogenic mechanisms and alternative therapies / K. A. Head // Altern Med Rev. – 2006. – Vol. 11. – P. 294–329.
20. Islam M. S. Nongenetic Model of Type 2 Diabetes: A Comparative Study / M. S. Islam, Н. Choi // Pharmacology. – 2007. – Vol. 79, № 4. – P. 243–249.
21. Jayabalan B. Vitamin B supplementation for diabetic peripheral neuropathy / B. Jayabalan, L. L. Low // Singapore Med J. – 2016. – Vol. 57. – P. 55–59.
22. B vitamins alleviate indices of neuropathic pain in diabetic rats / C. G. Jolivalt, L. M. Mizisin, A. Nelson et al. // Eur J Pharmacol. – 2009. – Vol. 612. – P. 41–47.
23. Martyn С. Epidemiology of peripheral neuropathy / С. Martyn, R. Hughes / J Neurol Neurosurg Psychiatry. – 1997. – Vol. 62, № 4. – P. 310–318.
24. Randall L. O. A method for measurement of analgesic activity on inflamed tissue / L. O. Randall, J. J. Selitto // Archives Internationales de Pharmacodynamie et de therapie. – 1957. – Vol. 111. – P. 409–419.
25. Sun Y. Effectiveness of vitamin B12 on diabetic neuropathy: systematic review of clinical controlled trial / Y. Sun, M. S. Lai, C. J. Lu // Acta Neurol. Taiwan. – 2005. – Vol. 14. – P. 48–54.
26. Thornalley P. J. The potential role of thiamine (vitamin B(1)) in diabetic complications / P. J. Thornalley // Curr. Diabetes Rev. – 2005. – Vol. 1. – P. 287–298.
27. Ting R. Z. Risk factors of vitamin B(12) deficiency in patients receiving metformin / R. Z. Ting, C. C. Szeto, M. H. Chan et al. // Arch Intern Med. – 2006. – Vol. 166. – P. 1975–1979.
28. Validation of the diabetes screening tools proposed by the American Diabetes Association in an aging Chinese population / Y. C. Woo, C. H. Lee, C. H. Y. Fong et al. // PLoS One. – 2017. – Vol. 12. – 9 p.