УЧАСТИЕ iNOS В ФОРМИРОВАНИИ ТОНУСА ПИАЛЬНЫХ АРТЕРИЙ ПРИ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЯХ И СТРЕПТОЗОТОЦИНОВОМ ДИАБЕТЕ У КРЫС, СОДЕРЖАЩИХСЯ НА ВЫСОКОЖИРОВОЙ ДИЕТЕ
PDF

Ключевые слова

высокожировая диета
сахарный диабет 2-го типа
пиальные артерии
дисфункция эндотелия
эндотелиальня и индуцибельная NO-синтазы
ацетилхолин
дилатация

Как цитировать

Соколова, И. Б. (2022). УЧАСТИЕ iNOS В ФОРМИРОВАНИИ ТОНУСА ПИАЛЬНЫХ АРТЕРИЙ ПРИ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЯХ И СТРЕПТОЗОТОЦИНОВОМ ДИАБЕТЕ У КРЫС, СОДЕРЖАЩИХСЯ НА ВЫСОКОЖИРОВОЙ ДИЕТЕ. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 108(9), 1148–1158. https://doi.org/10.31857/S0869813922090096

Аннотация

Изучали изменения опосредованной ацетилхолином (AСh) дилатации пиальных артерий сенсомоторной коры головного мозга у крыс Sprague Dawley после формирования у них метаболических и гормональных нарушений, сходных с сахарным диабетом 2-го типа. Для этого крыс 2 месяца содержали на высокожировой диете (ВЖД), а затем части животных вводили низкую дозу стрептозотоцина (35мг/кг). Еще 1 месяц все животные получали корм с повышенным содержанием жира. С использованием метода прижизненной микрофотосъемки оценивали реакции пиальных артерий на воздействие одного AСh (10-7М) и AСh на фоне действия неселективного блокатора NO-синтаз L-NAME и на воздействие селективного блокатора индуцибельной NO-синтазы (iNOS) аминогуанидина (АГ). Установлено, что потребление высокожирового корма на протяжении 3 месяцев (группа ВЖД) привело к развитию эндотелиальной дисфункции в пиальных артериях сенсомоторной коры головного мозга: число расширившихся на воздействие AСh сосудов было меньше в 1.2 – 1.6 раз, чем в контрольной группе. AСh–зависимая дилатация определялась реакциями с участием еNOS только в артериях диаметром менее 40 мкм. У крыс, находящихся на ВЖД, в церебральных артериях не выявили наличие iNOS. У животных, которым моделировали сахарный диабет 2-го типа (СД2) также имела место эндотелиальная дисфункция в церебральных артериях: число расширившихся на воздействие AСh сосудов было меньше в 1.6 – 2.3, чем в контроле. При этом сигнальный каскад с участием еNOS не контролировал реактивность артерий. Поддержание сосудистого тонуса в основном происходило за счет реакций с участием iNOS.

Основные нарушения в дилататорной реакции у крыс с СД2 – наименьшее число расширившихся на воздействие AСh сосудов со значительным уменьшением степени дилатации (в 1.5 -1.6 раза относительно контроля), отсутствие блокировки AСh-опосредованной дилатации на фоне L-NAME, наибольшее число констрикций при воздействии АГ (60 – 70 % от всех исследованных сосудов) - были выявлены в пиальных артериях диаметром менее 40 мкм, т. е. именно в том звене сосудистой сети, которое принимает максимальное участие в газообмене между кровью и тканью.

https://doi.org/10.31857/S0869813922090096
PDF

Литература

Gustafson B, Hammarstedt, Andersson C, Smith U (2007) Inflamed adipose tissue: a culprit underlying the metabolic syndrome and atherosclerosis. Arterioscler Thromb Vasc Biol 27(11):2276–2283. DOI: 10.1161/ATVBAHA.107.147835

Yang Q, Vijayakumar A, Kahn B (2018) Metabolites as regulators of insulin sensitivity and metabolism. Nat Rev Mol Cell Biol 19(10):654–672. DOI: 10.1038/s41580-018-0044-8

Begum N (2003) Insulin signaling in the vasculature. Front Biosci 8:s796–804. DOI: 10.2741/1146

Weber S, Patel R, Lutsep H (2018) Cerebral amyloid angiopathy: diagnosis and potential therapies. Expert Rev Neurother 18(6):503–513. DOI: 10.1080/14737175.2018.1480938

Madonna R, Balistreri C, Geng Y, Caterina R (2017) Diabetic microangiopathy: pathogenetic insights and novel therapeutic approaches. Vascular Pharmac 90:1–7. DOI:10.1016/j.vph.2017.01.004

Shi Y, Vanhoutte P (2017) Macro- and microvascular endothelial dysfunction in diabetes. J Diabetes 9:434–449. DOI: 10.1111/1753-0407.12521

Elhessy H, Eltahry H, Erfan O, Mahdi M, Hazem N, El-Shahat M (2020) Evaluation of the modulation of nitric oxide synthase expression in cerebellum of diabetic albino rats and the possible protective effect of ferulic acid. Acta Histochem 122(8):151633. DOI: 10.1016/j.acthis.2020.151633

Кайдаш ОА, Иванов ВВ, Венгеровский АИ, Буйко ЕЕ, Щепеткин ИА (2020) Экспериментальная модель сахарного диабета 2-го типа у крыс, вызванная диетой с высоким содержанием жиров и стрептозотоцином в низкой дозе. Бюл сибирск мед 19(2):41–47. [Kaydash OA, Ivanov VV, Vengerovsky AI, Buyko EE, Schepetkin IA (2020) The experimental model of type 2 diabetes mellitus caused by a high-fat diet with low-dose streptozotocin in rats. Bull Siber Med 19(2):41–47. (In Russ)]. https://doi.org: 10.20538/1682-0363-2020-2-41-47

Srinivasan K, Viswanad B, Asrat L, Kaul C, Ramarao P (2005) Combination of high-fat diet-fed and low-dose streptozotocin-treated rat: A model for type 2 diabetes and pharmacological screening. Pharmacol Res 52:313–320. DOI: 10.1016/j.phrs.2005.05.004

Якимов ИЮ, Бородин ДА, Подрезов ИК, Иванов ВВ, Васильев ВН, Котловский МЮ, Борисов ЛВ, Мильто ИВ (2015) Морфометрические параметры белой жировой ткани разной локализации у крыс при высокожировой диете. Совр пробл науки и образов 5. [Yakimovich IY, Borodin DA, Podrezov IK, Ivanov VV, Vasilyev VN, Kotlovsky MY, Borisova LV, Milto IV (2015) White adipose tissue morphometric characteristics in hi-fat diet rats. Modern Probl Sci Educat 5. (In Russ)].

Шуваева ВН, Горшкова ОП (2021) Возрастные изменения вклада NO и калиевых каналов в дилатацию пиальных артериальных сосудов у крыс. Рос физиол журн им И М Сеченова 107(11):1440–1452. [Shuvaeva VN, Gorshkova OP (2021) Age Changes in the Contribution of NO and Potassium Channels to the Dilation of the Pial Arterial Vessels in Rats. Russ J Physiol 107(11):1440–1452. (In Russ)]. DOI: 10.31857/S0869813921110091

Domingueti C, Dusse L, Carvalho M, Sousa L, Gomes K, Fernandes A (2016). Diabetes mellitus: the linkage between oxidative stress, inflammation, hypercoagulability and vascular complications. J Diabetes Complicat 30:738–745. DOI: 10.1016/j.jdiacomp.2015.12.018

Haratz S, Tanne D (2011) Diabetes, hyperglycemia and the management of cerebrovascular disease. Current Opinion Neurol 24(1):81–88. DOI: 10.1097/WCO.obo13e3283418fed

Ding Y, Vaziri N, Coulson R, Kamanna V, Roh D (2000) Effects of stimulated hyperglycemia, insulin, and glucagon on endothelial nitric oxide synthase expression. Am J Physiol Endocrinol Metab 279(1): E11–E17. DOI: 10.1152/ajpendo.2000.279.1.E11

Arshad N, Lin T, Yahaya M (2018) Metabolic syndrome and its effect on the brain: possible mechanism. CNS Neurol Disord Drug Targeta 17(8):595–603. DOI: 10.2174/1871527317666180724143258

Zhou H, Zhang X, Lu J (2014) Progress on diabetic cerebrovascular diseases. Bosn J Basic Med Sci 14(4):185–190. DOI: 10.17305/bjbms.2014.4.203

Hein T, Omae T, Xu W, Yoshida A, Kuo L (2020) Role of arginase in selective impairment of endothelium-dependent nitric oxide synthase-mediated dilation of retinal arterioles during early diabetes. Invest Ophthalmol Visual Sci 61(5):36. DOI: 10.1167/iovs.61.5.36

Kadoi Y, Goto F (2007) Effect of selective iNOS inhibition on systemic hemodynamics and mortality rate on endotoxic shock in streptozotocin-induced diabetic rats. Shock 28(5): 602-609. DOI: 10.1097/SHK.0b013e31804d452d

Toda N, Imamura T, Okamura T (2010) Alteration of nitric oxide-mediated blood flow regulation in diabetes mellitus. Pharmacol Ther 127(3):189–209. DOI: 10.1016/j.pharmthera.2010.04.009

Vicent D, Ilany J, Kondo T, Naruse K, Fisher S, Kisanuki Y, Bursell S, Yanagisawa M, King G, Kahn C (2003) The role of endothelial insulin signaling in the regulation of vascular tone and insulin resistance. J Clin Invest 111: 1373–1380. DOI: 10.1172/JCI15211

Фатеева ВВ, Воробьева ОВ (2017) Оксид азота: от механизма действия к фармакологическим эффектам при цереброваскулярных заболеваниях. Журн неврол психиатрии им СС Корсакова 117(10):131‑135. [Fateeva VV, Vorob'eva OV (2017) Nitric oxide: from the mechanism of action to pharmacological effects in cerebrovascular diseases. Zhurn Nevrol Psikhiatr im SS Korsakova 117(10):131–135. (In Russ)]. DOI: 10.17116/jnevro2017117101131-135

Strunk V, Hahnenkamp K, Schneuing M, Schneuing M, Fischer L, Rich G (2001) Selective iNOS inhibition prevents hypotension in septic rats while preserving endothelium-dependent vasodilation. Anesth Anal 92:681–687. DOI: 10.1213/00000539-200103000-00025

Antosova M, Strapkova A, Mikolka P, Mokry J, Medvedova I, Mokra D (2015) The influence of L-NAME on iNOSexpression and markers of oxidative stressin allergen-induced airway hyperreactivitym. Advs Exp Med Biol – Neurosci Respirat 7:1–10. DOI:10.1007/5584_2014_62

Nassi A, Malorgio F, Tedesco S, Cignarella A, Gaion R (2016) Upregulation of inducible NO synthase by exogenous adenosine in vascular smooth muscle cells activated by inflammatory stimuli in experimental diabetes. Cardiovasc Diabetol 15:32. DOI: 10.1186/s12933-016-0349-x

Barrett E, Liu Z, Khamaisi M, King G, Klein R, Klein B, Hughes T, Craft S, Freedman B, Bowden D, Vinik A, Casellini C (2017) Diabetic microvascular disease: an endocrine society scientific statement. J Clin Endocrinol Metab 102(12):4343–4410.