НАРУШЕНИЕ БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ ЖИВОТНЫХ КАК ОДИН ИЗ ПАТОГЕНЕТИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ СТАТИНОВОЙ МИОПАТИИ

Несмотря на многочисленные исследования, не существует единого мнения о патогенетических механизмах статиновой миопатии.

Поскольку синтез холестерина и убихинона имеют общий начальный этап, то снижение уровня убихинона при длительном приёме статинов рассматривается как один из возможных патогенетических механизмов статиновой миопатии. Однако, данные об изменении уровня убихинона под влиянием статинов остаются весьма противоречивыми [3, 4, 6]. Надо полагать, что в условиях ингибирования ГМГ-Ко А-редуктазы нарушение коллекторной функции убихинона приводит к дезинтеграции метаболических путей, направленных на достижение стационарного внутриклеточного энергетического потенциала, необходимого для адекватного функционирования мышц. Следует констатировать, что в литературе практически не имеется данных о динамике энергетического метаболизма в миоцитах при применении статинов.

Цель исследования - анализ динамики энергетического обмена миоцитов экспериментальных животных при длительном введении симвастатина (зокора).

Методика исследования.

Исследование проводилось на 70 беспородных крысах-самцах в возрасте 12-14 месяцев (300-350 г). Содержание животных соответствовало санитарным правилам СП 2.2.1.3218-14 “Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев)” от 29.08.2014. Животных в течение 3х месяцев содержали на рационе, обогащённом животными жирами и легко усваиваемыми углеводами. В процессе эксперимента животные были разделены на две группы: группа сравнения –    35 животных, получавших рацион без добавления лекарственных веществ; экспериментальная группа – 35 животных, получавших в течение 2-х месяцев симвастатин (Zocor, 20 мг) по 0,001 г/ 100 г массы один раз в сутки в виде водной суспензии через пищеводный зонд. В качестве контрольной группы использовали интактных животных, которых содержали на общем рационе вивария. Животных выводили из эксперимента декапитацией.

Для оценки динамики холестеринового обмена определяли уровень общего холестерина (ХС) в сыворотке крови на анализаторе Bayer.

Для исследования отбирали фрагменты скелетных мышц из задней лапы животного. Концентрацию пировиноградной (ПВК) кислоты определяли по реакции с 2,4-динитрофенилгидрозином [2]. Концентрацию лактата определяли по реакции уксусного альдегида, образующегося из молочной кислоты в присутствии серной, фосфорной кислот и ионов меди, с параоксидифенилом [2]. Митохондрии выделяли дифференциальным центрифугированием после гомогенизации в солевом растворе (0,15 М KCl и 10 мМ трис-HCl). Для удаления ядерной фракции гомогенаты центрифугировали 15 мин при 640 g. Фракцию митохондрий выделяли в течение 25 мин при 20 000 g с двукратным промыванием средой выделения. Активность субстратных дегидрогеназ цикла Кребса: пируватдегидрогеназы (ПДГ), α-кетоглутаратдегидрогеназы (α-КГ-Дг), сукцинатдегидрогеназы (СДГ) определяли спектрофотометрическим методом в модельной системе по реакции восстановления нитросинего тетразолия в присутствии специфического субстрата (пирувата Na, α-кетоглутарата, сукцината) [5]. Активность цитохромоксидазы (ЦХО) определяли по реакции с парадинитродифениламином [1].

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили с использованием программы STATISTICA 6.0. Статистически достоверными считали отличия, соответствующие оценке ошибки вероятности р ≤ 0,05.

Результаты и обсуждение.

В мышечной ткани животных группы сравнения выявлено значительной увеличение уровня пирувата и лактата – на 247% (p<0,001) и 73% (p<0,001) соответственно относительно контрольной группы (Табл.1). При определении активности ферментов углеводно-энергетического обмена выявлено повышение активности ПДГ на 119% (p<0,001), α-КГ-ДГ на 94,12% (p<0,001), активность ЦХО и СДГ не отличалась от показателей контрольной группы. Данные изменения могут быть связаны с биологическими эффектами инсулина. Так, повышение уровня ПВК и лактата может рассматриваться как показатель увеличения интенсивности окислительного распада глюкозы. При этом значительной увеличение активности ПДГ обеспечивает окисление ПВК до ацетил-Ко А, избыток которого используется дли синтеза жирных кислот и ХС.

Таблица 1 Концентрация метаболитов гликолиза и активность ферментов энергетического обмена в мышечной ткани животных исследуемых групп (M±m).

Примечание: р – достоверно относительно контрольной группы;

р1 – достоверно относительно группы сравнения.

В мышцах животных экспериментальной группы выявлено снижение концентрации ПВК на 58% (p1<0,001) и лактата на 32,36% (p1<0,001) относительно группы сравнения. Относительно контрольной группы концентрация ПВК была увеличена на 45,8% (p<0,001), концентрация лактата достоверно не отличалась. После введения симвастатина в мышцах животных наблюдали снижение активности ПДГ на 27,9% (p1<0,05) и α-КГ-ДГ на 54,6% (p1<0,001) относительно группы сравнения. Относительно контрольной группы активность ПДГ оставалась увеличенной на 57,71 (p1<0,001), α-КГ-ДГ достоверно не отличалась. Учитывая тесную взаимосвязь углеводного и липидного обменов, можно полагать, что введение симвастатина, несмотря на сохраняющийся характер питания, способствовало нивелированию гиперметаболизма глюкозы, на что указывает снижение концентрации ПВК и лактата. При этом сохраняющийся высокий уровень ПВК и активности ПДГ, очевидно, обусловлен регуляторным влиянием инсулина.

В тоже время, в мышцах животных экспериментальной группы выявлено резкое снижение активности СДГ на 67,62% (p1<0,001), ЦХО на 69,44% (p1<0,001). При сравнении результатов с показателями контрольной группы активность СДГ и ЦХО была снижена на 63% (p<0,001) и 71,8% (p<0,001) соответственно. Снижение активности терминального участка дыхательной цепи может быть обусловлено дефицитом убихинона, биосинтез которого также осуществляется с участием ГМГ-Ко А-редуктазы.

Таким образом, биохимические изменения в мышечной ткани при введении симвастатина характеризуются нарушением энергопродуцирующих  механизмов. Снижение активности терминального участка дыхательной цепи можно рассматривать как косвенное свидетельство нарушения обмена убихинона, выполняющего коллекторную функцию и обеспечивающего дальнейшее окисление НАД- и ФАД-зависимых субстратов. Поскольку постоянная регенерация АТФ обеспечивает сохранение внутриклеточного ионного гомеостаза и является обязательным условием совершения акта мышечного сокращения, то нарушение энергообеспечения миоцитов можно рассматривать как молекулярную основу формирования дистрофических изменений при приёме статинов.

Список литературы

1.      Кривченкова Р.С. Современные методы в биохимии. М.: Медицина, 1977. - С. 47-49.

2.      Микашинович З.И., Летуновский А.В., Волжин О.О., Белоусова Е.С. Биохимические исследования слюны в клинической практике. Ростов-на-Д., 2004. – 80 с.

3.      Bhardwaj S., Selvarajah S., Schneider E.B. Muscular effects of statins in the elderly female: a review // Clin.Interv. Aging. 2013. Vol. 8. P. 47–59.

4.      Bookstaver DA, Burkhalter NA, Hatzigeorgiou C. Effect of coenzyme Q10 supplementation on statin-induced myalgias. // Am J Cardiol. – 2012. Vol. 110(4). – P. 526-529.

5.      Nordmann I.N., Gauchery J. Determination the activiti dehydrogenasique des mitochondries a 1-acid-dichloride- 2,3,5-triphenyl-tetrazolium. // Bull. Sos. Chim. Biol. - 1957. - Vol. 33. - P. 189-197.

6.      Parker B.A., Gregory S.M., Lorson L. et al. A randomized trial of coenzyme Q10 in patients with statin myopathy: rationale and study design. // J. Clin. Lipidol. 2013. - Vol. 7(3). - P. 187-193.