Механизмы регуляции обмена кальция и углеводов

Актуальность проблемы. Проблема изучения метаболизма кальция и глюкозы остается актуальной и до конца не исследованной. Иону кальция отводится важная роль во многих процессах жизнедеятельности организма, в том числе в сопряжении процессов возбуждения и секреции. Получены неоспоримые доказательства, подтверждающие значение ионов кальция в секреции гормонов, регулирующих углеводный обмен (инсулина и глюкагона). Имеются немногочисленные данные, свидетельствующие и о влиянии гормонов поджелудочной железы на тканевый и клеточный обмен кальция. Так, влияние глюкагона и инсулина на обмен кальция сходно с действием кальцитонина (Hollo et.al., 1979). Инсулин, как и кальцитонин, повышает транспорт кальция в клетки [Etsuko et. al, 2009]. В связи с этим можно предположить, что на функциональное состояние островкового аппарата поджелудочной железы могут оказывать значительное влияние гормоны, регулирующие метаболизм кальция в организме. Среди последних привлекает особое внимание гормон щитовидной железы кальцитонин, основное действие которого состоит в понижении концентрации кальция в плазме крови, главным образом за счет отложения кальция в костях и уменьшения резорбции костной ткани. Наряду с этим установлено, что кальцитонин является гормоном широкого спектра действия, влияющим на проницаемость клеточных мембран к кальцию и внутриклеточное его распределение. Помимо того, в настоящее время препараты кальцитонина эффективно применяются для лечения гиперкальциемических состояний (гиперпаратиреоз, интоксикации витамином D) и остеопороза, для ускорения заживления костных переломов, при лечении язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки. Полагают, что недостаток кальцитонина может быть фактором в развитии остеопороза (Мс Dermott, 1983). Широкое внедрение кальцитонина в медицинскую практику [Vik, 1998; Wall, 1999; Chestnut, 2000; Lee, 2009; Villa, 2009; Villalon, 2009] диктует необходимость детального изучения не только специфического действия этого гормона, но и его неспецифических эффектов, осуществляемых вне органов-мишеней. Исходя из этих данных, допустимо считать, что кальцитонин, воздействуя на трансмембранный ток ионов кальция, может оказать определенное влияние на кальцийзависимые механизмы функционирования островкового аппарата поджелудочной железы. В доступной литературе имеются лишь немногочисленные указания о влиянии кальцитонина на метаболизм глюкозы. Остается также неясной роль влияния кальцитонина на эндокринную часть поджелудочной железы и основные этапы углеводного обмена. Не изучено и влияние антагониста кальцитонина — гормона паращитовидных желез — паратирина на гомеостазис глюкозы. Препараты паратирина предлагают использовать для лечения остеопороза [Cesario R. et. al, 2009]. Совершенно не исследованы возрастные аспекты взаимосвязи нейроэндокринной регуляции обмена кальция и углеводов.

Объект исследования: крысы линии Wistar разного возраста и пола (неполовозрелые — 1−2 мес., половозрелые — 5−7 мес., старые — 20−24 мес.), мыши, кролики.

Предмет исследования: обмен кальция и углеводов.

Цель исследования: изучить в эксперименте на животных взаимосвязь механизмов регуляции обмена кальция и углеводов. Задачи исследования:

1. изучить физиологические механизмы секреции кальцитонина при инсулиновой гипогликемии.

2. исследовать кальцитониновую активность плазмы и содержание в ней кальция при изменении метаболизма глюкозы у крыс разных возрастных групп.

3. исследовать влияние кальцитонина на уровень глюкозы и кальция у крыс разных возрастных групп.

4. изучить влияние кальцитонина на основные этапы обмена углеводов.

5. исследовать влияние блокаторов кальциевых каналов на гипергликемическое действие кальцитонина.

6. изучить влияние паратирина на уровень глюкозы и кальция, характер алиментарной гипергликемии и потребление глюкозы мышечной и жировой тканью.

Научная новизна. Показано повышение секреции кальцитонина и гипокальциемия при различных состояниях углеводного обмена (гипои гипергликемия) и впервые выявлено, ' что неполовозрелые животные характеризуются более выраженной гипокальциемией и гиперкальционинемией, чем половозрелые и старые. Впервые показано, что в активировании секреции кальцитонина при инсулиновой гипогликемии принимают участие гормоны коры надпочечников (глюкокортикоиды), глюкагон поджелудочной железы и симпатический и парасимпатический отделы посредством М-холинорецепторных, аи 13-адренорецепторных структур вегетативной нервной системы.

Впервые показано гипергликемическое действие отечественного кальцийрегулирующего гормона — кальцитрина. Выявлена высокая степень корреляции между уровнем глюкозы и содержанием общего кальция в плазме крови под влиянием кальцитрина. Впервые выявлены возрастные и половые особенности гипергликемического действия кальцитрина. Продемонстрировано гипергликемическое действие кальцитрина у крыс всех возрастных групп, причем эффективность гипергликемического действия кальцитрина выражена сильнее у неполовозрелых и старых животных. Впервые показано, что под влиянием кальцитрина у крыс всех возрастных групп и пола возникает диабетоидный характер толерантности к глюкозе, у самцов половозрелого и старого возраста ухудшение торлерантности к глюкозе выражены в большей степени, чем у самок.

Показано замедление секреции инсулина, стимулируемое глюкозой, снижение базального уровня глюкагона и впервые установлено повышение секреции глюкагона при инсулиновой гипогликемии под влиянием кальцитрина. Впервые показано, что кальцитрин не оказывает действия на всасывание глюкозы в тонкой кишке, на переход глюкозы из крови в ткани, но влияет на основные этапы межуточного обмена углеводов, усиливая гликогенолиз и резистентность периферических тканей к инсулину. Впервые дано экспериментальное и теоретическое обоснование действия кальцитонина как контринсулярного гормона.

Впервые получены данные об ингибирующем действии блокаторов кальциевых каналов — изоптина и нифедипина на гипергликемическое действие кальцитрина. Впервые показано подавление изоптином и усиление Вау-К 8644 тормозящего действия кальцитрина на стимулируемое инсулином потребление глюкозы мышечной и жировой тканью in vivo и in vitro.

Впервые получены данные о снижении базального уровня глюкозы, степени гипергликемии при глюкозотолерантном тесте под влиянием паратиреоидина, показано, что паратиреоидин не оказывает влияние на потребление глюкозы мышечной и жировой тканью, стимулируемое инсулином, т. е. проявляет действие, противоположное влиянию кальцитонина на гомеостазис глюкозы.

Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты данного исследования формируют новые представления о кальцийрегулирующем гормоне кальцитонине как о контринсулярном гормоне.

Данные об угнетении блокаторами кальциевых каналов гипергликемического действия кальцитрина расширяют существующие представления о значении кальция в регуляции обмена глюкозы.

Научное значение работы заключается в том, что показаны кальциевые механизмы гипергликемического действия кальцитрина с участием медленных потенциалзависимых Ь-типа и хемочувствительных кальциевых каналов и выявлено улучшение инсулинорезистентности на фоне блокаторов кальциевых каналов, вызванное введением кальцитрина, что позволяет высказать предположение о новом методе коррекции гипергликемии и инсулинорезистентности тканей.

Полученные данные позволяют разработать новый подход к изучению механизмов действия кальцитонина, паратирина и блокаторов кальциевых каналов с позиций их влияния на ионные каналы.

Данные анализа кальциевых механизмов действия регуляторов кальциевого обмена — кальцитрина, паратирина и блокаторов кальциевых каналов являются обоснованием для их дальнейшего целенаправленного исследования.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Кальцийрегулирующий гормон — кальцитрин обладает гипергликемическим действием, в проявлении которого принимают участие медленные потенциалзависимые Ь-типа и хемочувствительные кальциевые каналы. Механизм гипергликемического действия кальцитрина опосредуется ингибирующим его влиянием на секрецию инсулина, снижением поглощения глюкозы периферическими тканями и усилением процессов гликогенолиза.

2. Кальцитрин оказывает контринсулярное действие на обмен глюкозы. При неблагоприятных условиях (ожирение, возраст, отягощенная наследственность, стресс и др.) кальцитрин может способствовать развитию метаболического синдрома и сахарного диабета.

3. Блокаторы кальциевых каналов не оказывают негативного влияния на обмен глюкозы, снижают гипергликемическое действие кальцитрина и улучшают инсулинорезистентность тканей.

4. Кальцийрегулирующий гормон — паратиреоидин оказывает противоположное действию кальцитрина влияние на обмен глюкозы, повышая толерантность к глюкозе.

5. Между нейроэндокринной регуляцией обмена кальция и глюкозы устанавливается взаимодействие, степень выраженности которого зависит от онтогенетических особенностей организма.

Апробация работы: результаты работы были представлены в виде устных и стендовых докладов — на конференции молодых ученых Северного Кавказа «Механизмы интеграции биологических систем» (Ростов-на-Дону, 1982, 1983) — Всесоюзной конференции «Проблемы общей и возрастной физиологии в педагогических вузах страны» (Ставрополь, 1983) — XIV съезде Всесоюзного физиологического общества им. И. П. Павлова (Баку, 1983) — 37-х и 38-х Герценовских чтениях (Ленинград, 1985, 1986) — Ленинградском обществе физиологов, биохимиков и фармакологов им. И. М. Сеченова (Ленинград, 1986) — Ленинградской Городской конференции молодых ученых и специалистов «Механизмы регуляции физиологических функций» (Ленинград, 1988) — VII Всероссийской конференции «Нейроэндокринология -2005», (СПб, 2005) — Всероссийском симпозиуме с международным участием «Гормональные механизмы адаптации», посвященной памяти проф.

A.А.Филаретова (СПб, 2007) — V Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 100-летию со дня рождения.

B.Н.Черниговского, «Механизмы функционирования висцеральных систем» (СПб, 2007) — VI Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 50-летию открытия А. М. Уголевым мембранного пищеварения, «Механизмы функционирования висцеральных систем» (СПб, 2008) — VII Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 160летию со дня рождения И. П. Павлова, «Механизмы функционирования висцеральных систем» (СПб, 2009) — V Всероссийском Симпозиуме с международным участием «Проблемы адаптации человека к экологическим и социальным условиям Севера» (Сыктывкар, 2010) — XXI Съезде Физиологического Общества им. И. П. Павлова (Калуга, 2010), Всероссийской научно-практической конференции «Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования в медицине и физиологии» (СПб, 2010), Всероссийской конференции с международным участием «Механизмы регуляции физиологических систем организма в процессе адаптации к условиям среды», посвященной 85-летию со дня основания Института Физиологии им. И. П. Павлова РАН, (СПб, 2010).

ВЫВОДЫ.

1. Кальцитонин подавляет секрецию и биологические эффекты инсулина: снижает чувствительность к инсулину мышечной и жировой ткани, усиливает гликогенолиз в печени, что приводит к гипергликемии, инсулинорезистентности и нарушению толерантности к глюкозе. Это позволяет считать его контринсулярным гормоном.

2. Однократное введение препаратов экзогенного кальцитонина приводит как к снижению содержания общего кальция в плазме, так и к значительному увеличению базального уровня глюкозы в крови. Эффективность гипергликемического действия кальцитонина выражена сильнее у неполовозрелых и старых крыс. Между нейроэндокринной регуляцией обмена кальция и глюкозы установлена взаимосвязь, степень выраженности которого зависит от онтогенетических особенностей организма.

3. Под влиянием кальцитрина у крыс возникает диабетоидный характер толерантности к глюкозе, причем у самцов половозрелого и старого возраста ухудшение толерантности к глюкозе выражено в большей степени, чем у самок.

4. Кальцитрин замедляет стимулируемую глюкозой секрецию инсулина, понижает базальный уровень глюкагона и усиливает секрецию глюкагона при инсулиновой гипогликемии. Кальцитрин не оказывает влияние на всасывание глюкозы в тонкой кишке, на переход глюкозы из крови в ткани, но изменяет основные этапы межуточного обмена, усиливая гликогенолиз и резистентность периферических тканей к инсулину.

5. Кальцитрин подавляет стимулируемое инсулином потребление глюкозы мышечной и жировой тканью in vivo и in vitro. Блокатор кальциевых каналов — изоптин блокирует, а активатор — Вау-К 8644 усиливает этот эффект гормона.

6. Б локаторы кальциевых каналов — изоптин и нифедипин подавляют гипергликемический эффект кальцитрина и тормозят его действие, приводящее к нарушению толерантности к глюкозе.

7. При гипои гипергликемии установлено снижение содержания общего кальция в плазме и увеличение ее КТ-активности. Величина КТ-активности и степень гипокальциемии выражены сильнее у неполовозрелых крыс.

8. В активировании секреции кальцитонина при инсулиновой гипогликемии принимают участие глюкокортикоиды, глюкагон поджелудочной железы, а также симпатический и парасимпатический отделы посредством М-холинорецепторных, аи В-адренорецепторных структур вегетативной нервной системы.

9. Паратиреоидин понижает базальный уровень глюкозы в крови, уменьшает степень гипергликемии при нагрузке глюкозой, не влияет на стимулируемое инсулином потребление глюкозы мышечной и жировой тканью, повышает толерантность к глюкозе, т. е. проявляет действие, противоположное влиянию кальцитонина на гомеостазис глюкозы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Итак, результаты проведенных экспериментов показывают, что при сравнении влияния препаратов бычьего и свиного кальцитонина на уровень глюкозы наиболее эффективным гипергликемическим действием обладал свиной кальцитонин — кальцитрин. В работах других исследователей [464] сравнивалось влияние лососевого и свиного кальцитонина на концентрацию глюкозы в крови. Авторы также отмечают, что эффективность свиного кальцитонина была выше, чем лососевого.

Однократное введение кальцитрина вызывало выраженное гипергликемическое действие у крыс всех возрастных групп, однако более значительное повышение уровня глюкозы отмечалось у неполовозрелых и старых крыс, а более выраженная гипокальциемия наблюдалась у неполовозрелых животных. Данных о возрастных различиях гипергликемического действия кальцитонина в литературе мы не нашли. Полученные нами данные свидетельствуют о существенной взаимосвязи между нейроэндокринной регуляцией обмена кальция и функциональным состоянием островкового аппарата поджелудочной железы, выраженность которой имеет возрастные особенности. Очевидно, что степень гипергликемии после однократного введения препаратов кальцитонина у крыс разных возрастных групп зависит от функционального состояния их островкового аппарата. Известно, что состояние островкового аппарата поджелудочной железы с возрастом претерпевает существенные изменения. Так, отмечено развитие относительной инсулиновой недостаточности, обусловленной снижением биологической активности инсулина, повышение базального уровня инсулина в крови, что является приспособительной реакцией, направленной на поддержание в крови высокого уровня малоактивного гормона. Гиперинсулинемия свидетельствует о напряженном функционировании инсулярного аппарата поджелудочной железы. С возрастом повышается риск развития инсулинорезистентности. Помимо того, содержание кальцитонина в плазме крови крыс с возрастом увеличивается [176]. По-видимому, это и явилось причиной более длительной и выраженной гипергликемии (вплоть до 240-й минуты исследования) у старых крыс, вызванной однократным введением препаратов кальцитонина в нашем исследовании. У неполовозрелых крыс более выраженную гипергликемию можно объяснить, вероятно, большей их чувствительностью к гипергликемическому действию кальцитонина в связи с повышенными энергетическими потребностями растущего организма и еще несовершенными механизмами регуляции углеводного обмена.

Более выраженная гипокальциемия при введении кальцитонина у неполовозрелых животных имеет, на наш взгляд, биологическое значение, поскольку способствует сохранению и запасанию кальция в организме и играет роль в адаптации организма, особенно растущего, для которого истощение запасов кальция наиболее значимо для роста и развития.

Механизм гипергликемического действия препаратов кальцитонина изучен мало. Можно было предположить несколько его механизмов, что в дальнейшем нами было экспериментально подтверждено.

В наших исследованиях не выявлено влияния кальцитрина на базальный уровень инсулина, что совпадает с результатами других исследователей [117]. Следует отметить, что обнаруженный нами эффект в отношении инсулинемии при глюкозотолерантном тесте несколько отличается от описанного в литературе. Так, по данным РаэзапеНо N. [361], стимулированная глюкозой секреция инсулина у людей на фоне введения лососевого кальцитонина была меньше, чем в контрольных исследованиях, во все периоды теста, в то время как в наших экспериментах максимальный подъем инсулинемии лишь переносился на более поздний срок. Эти отличия могут быть обусловлены различиями объектов исследования, применяемых доз и видов кальцитонина.

Механизм действия кальцитонина на секрецию инсулина остается не выясненным. Возможно, установленное нами запаздывание секреции инсулина при глюкозотолерантном тесте под влиянием кальцитрина связано с уменьшением концентрации внутриклеточного Са2+ в цитозоле 13-клеток, что, по-видимому, тормозит выход секреторных гранул, локализованных в микрофиламентозной сети близко к мембране клетки и затрудняет выведение инсулина из В-клеток. Некоторые авторы [414, 361] полагают, что эффекты кальцитонина на секрецию инсулина и глюкагона объясняются снижением концентрации Са2+ в цитозоле аи Вклеток. Guigliano D. [239] считает, что влияние кальцитонина на секрецию глюкагона и инсулина осуществляется опосредовано при изменении распределения Са в островках Лангерганса. Полагаем, что в нашем эксперименте кальцитрин притормаживал секрецию инсулина, затрудняя его выведение из В-клеток.

Согласно Borle А. [145, 146] кальцитонин вовлекается в регуляцию цитоплазматического кальция, контролируя скорость выхода кальция из митохондрий. Допуская, что эти изменения происходят в В-клетке островков Лангерганса, авторы полагают, что кальцитонин может влиять на метаболизм глюкозы, ингибируя освобождение инсулина. Boinzal S. [129] считает, что диабетический тип орального теста толерантности к глюкозе может быть при нормальной функции В-клеток, которые выделяют меньше нормального количества инсулина в ответ на поступление к ним увеличенного количества глюкозы при дефиците в организме и в поджелудочной железе кальция. Другие исследователи [357, 342, 117] заключают, что действие кальцитонина не зависит от изменения уровня кальция и фосфора в сыворотке, а является непосредственным на функцию В-клеток поджелудочной железы. Yamaguchi М. [465] также полагает, что гипергликемическое действие кальцитонина не связано с гипокальциемией, поскольку введение ЭДТА крысам не вызывало повышения глюкозы крови, хотя наблюдалось такое же снижение уровня кальция, как и при введении кальцитонина.

На наш взгляд, одним из механизмов гипергликемического действия кальцитонина может быть торможение им секреции инсулина. Однако ряд авторов [139, 483] не связывают гипергликемический эффект кальцитонина с его ингибирующим действием на секрецию инсулина.

Значительный интерес представляют исследования влияния кальцитрина на содержание гликогена в печени и активность ферментов глюкозо-б-фосфатдегидрогеназы и лактатдегидрогеназы. Нами показано значительное уменьшение содержания гликогена в печени и повышение активности ЛДГ и Г-6-ФД под влиянием кальцитрина, т. е. кальцитрин стимулирует глюконеогенез и гликогенолиз. О повышении глюконеогенеза и гликогенолиза свидетельствуют данные других исследователей [290, 385, 466, 468]. Так, в работах японских исследователей [464, 466, 467] показано, что лососевый кальцитонин, введенный подкожно крысам, вызывает гипергликемию, сопровождающуюся увеличением содержания кальция в клетках печени, а также повышением активности глюкозо-6-фосфатдегидрогенезы и фосфорилазы в гомогенатах печени. Авторы полагают, что кальцитонин может повышать уровень глюкозы без влияния на освобождение инсулина, за счет образования глюкозы в печени, т. е. кальцитонин, возможно повышает глюконеогенез. Kimmich G. [290] полагает, что поглощение кальция клетками печени связано с регуляцией процессов гликолиза и глюконеогенеза.

Возможно, повышение активности печеночных ферментов осуществляется через посредство цАМФ. цАМФ активирует ферменты, контролирующие скорость гликогенолиза, глюконеогенеза и липолиза [198], кальцитонин же повышает содержание цАМФ в плазме крови [412].

Таким образом, можно полагать, что другим механизмом гипергликемического действия кальцитонина может быть усиление гликогенолиза.

Важным звеном в изучении влияния кальцитонина на обмен глюкозы явилось исследование его влияния ' на потребление глюкозы периферическими тканями. Установленное в наших исследованиях снижение стимулированного инсулином потребления глюкозы мышечной и жировой тканью под влиянием кальцитрина in vivo и in vitro свидетельствуют о повышении тканевой резистентности к инсулину. К такому же заключению пришли Gasinska Т. и соавт. [224], установившие снижение чувствительности к экзогенному инсулину при введении кальцитонина у людей без ожирения. Gozariu L. [236], Klip А. [291] считают, что действие кальцитонина на потребление глюкозы тканями не связано с гипокальциемией. Возможно его действие связано с химической структурой, конкуренцией с инсулином на уровне клеточных рецепторов. Данные о влиянии кальцитонина на потребление глюкозы диафрагмой совпадают с результатами Gozariu L. 236]. О влиянии кальцитонина на потребление глюкозы жировой тканью получены противоположные данные Werner S. [446]. Надо полагать, что одной из причин подобных противоречий является несопоставимость данных в связи с использованием различных дозировок гормона.

Следовательно, третьим механизмом гипергликемического действия кальцитонина можно считать ухудшение ассимиляции глюкозы периферическими тканями под влиянием этого гормона.

Таким образом, наблюдавшийся нами гипергликемический эффект препарата кальцитонина может обусловливаться, по крайней мере, тремя механизмами. Анализируя в целом приведенный экспериментальный материал, можно заключить, что, механизм гипергликемического действия кальцитонина опосредуется как ингибирующим его влиянием на секрецию инсулина, снижением поглощения глюкозы периферическими тканями, так и усилением процессов гликогенолиза. Несомненно, механизмы гипергликемического действия кальцитонина требуют дальнейшего изучения. Однако допустимо считать, что кальцитонин, особенно при гиперкальцитонинемии, участвует в нейроэндокринной регуляции обмена углеводов и выраженность его влияния имеет возрастные особенности.

Среди заболеваний, связанных с патологией углеводного обмена, первое место занимает сахарный диабет. В настоящее время не подлежит сомнению тот факт, что «первичным метаболическим дефектом при диабете является нарушение переноса глюкозы и аминокислот через цитоплазматическую мембрану в зависимых от инсулина тканях» [53]. По мнению некоторых авторов [12, 13, 110, 111] снижение тканевой чувствительности к инсулину является важным звеном в патогенезе сахарного диабета, а факторы, вызывающие снижение чувствительности к инсулину, можно рассматривать как факторы риска заболеваемости сахарным диабетом. Поэтому, на наш взгляд, при определенных условиях (возраст, ожирение, наследственная предрасположенность, стресс и др.) кальцитонин может способствовать развитию метаболического синдрома и сахарного диабета.

Нами установлено, что гипергликемия, вызванная кальцитрином, не зависит от всасывания глюкозы в тонкой кишке. Yamaguchi М. и соавт. [465] считают также, что гипергликемический эффект кальцитонина не связан с освобождением глюкагона.

В отношении влияния кальцитонина на базальный уровень глюкагона получены аналогичные нашим данные Starke А. [407] при исследовании здоровых лиц и с инсулинзависимым диабетом. Механизм, по которому кальцитонин тормозит базальную секрецию глюкагона еще неясен. Возможно, что влияние кальцитонина на секрецию глюкагона обусловлено стимуляцией выхода Са из а-клетки и внутриклеточной транслокации Са2+, т. е. уменьшением содержания Са2+ в цитозоле и повышением его содержания в митохондриях [168, 146, 368]. Помимо того, для активирования секреции инсулина и глюкагона, как известно, необходим внутриклеточный кальций, содержащийся в ионизированном состоянии в цитозоле аи В-клеток. Кальцитонин же удерживает Са2+ в клетках и обеспечивает переход.

Са2+ в неионизированное состояние.

Данных о влиянии кальцитонина на секрецию глюкагона при инсулиновой гипогликемии мы не встречали. В наших исследованиях кальцитрин вызывал еще большую стимуляцию секреции глюкагона при инсулиновой гипогликемии по сравнению с контрольным исследованием без введения гормона. Механизм этого явления неясен. Надо отметить, что факты о значении кальция в секреции глюкагона весьма противоречивы. Считают, что кальций необходим как для стимуляции, так и для торможения секреции последнего [238]. Понижение концентрации ионов Са увеличивает выведение глюкагона из а-клеток (цит. Држевецкая И. А.,.

0 41 983 [42]). Установлено, что при низком уровне Са (0,25 ммоль/л) освобождение глюкагона перфузируемой поджелудочной железой собак повышается [359]. Исходя из этого, можно полагать, что выраженная гипокальциемия, вызываемая введением инсулина [263] и кальцитонина приводит к усиленной секреции глюкагона.

Введение

кальцитрина сказалось и на динамике гликемических кривых крыс при проведении глюкозотолерантного теста. У животных всех возрастных групп отмечался диабетический тип гликемических кривых после нагрузки глюкозой — гипергликемическая фаза становилась выше и дольше, а гипогликемическая — менее выраженной. Так, кальцитрин вызывал нарушение толерантности к глюкозе у крыс всех возрастных групп, но более выраженные нарушения толерантности к глюкозе выявлены у самцов половозрелого и старого возраста. Выявленное в наших исследованиях нарушение толерантности к глюкозе у крыс при проведении перорального глюкозотолерантного теста на фоне введения калыдитонина является одним из клинических проявлений резистентности к инсулину и свидетельствует о диабетогенном действии кальцитонина. Возрастные различия влияния калыдитонина на толерантность к глюкозе связаны, с одной стороны, с развитием с возрастом относительной инсулиновой недостаточности, обусловленной, несмотря на высокое содержание инсулина в крови, снижением его биологической активности [7], с другой стороны, с тем, что с возрастом у крыс содержание калыдитонина в плазме крови повышается [176]. Следовательно, инсулиновая недостаточность и выраженная гиперкалыдитонинемия, вызванная инъекцией кальцитонина, привели к нарушению толерантности к глюкозе в большей степени у крыс половозрелого и старого возраста. Более выраженные нарушения толерантности к глюкозе у самцов половозрелого и старого возраста по сравнению с самками, вероятно, можно объяснить тем, что у самок уровень кальцитонина выше [176] и они, по-видимому, оказались более адаптированными, а самцы — более чувствительными к гиперкальцитонинемии, вызванной введением кальцитонина. Помимо этого, половые различия нарушения толерантности к глюкозе, вероятно, совпадают с результатами сообщений, в которых описан повышенный захват глюкозы мышцами у женщин, что может явиться именно тем механизмом, который предотвращает у них развитие чрезмерной гипергликемии [472]. Следует отметить, что несмотря на более высокий максимальный подъем уровня глюкозы под влиянием кальцитонина у неполовозрелых крыс, к концу исследования у них происходит нормализация концентрации глюкозы. Это можно объяснить повышенной выносливостью к углеводам и повышенными энергетическими потребностями растущего организма.

Приведенные данные еше раз указывают на то, что избыток кальцитонина при определенных условиях может выступать в качестве «фактора риска» в отношении развития метаболического синдрома и сахарного диабета. Помимо того, следует иметь в виду, что усиленная секреция кальцитонина встречается при стрессорных ситуациях, в связи с чем возникает гиперкальцитонинемия [42]. В этих ситуациях эндогенный кальцитонин может оказывать такое же влияние на регуляцию обмена углеводов, как вводимые извне препараты гормона.

Полученные данные раскрывают физиологическую роль кальцитонина и дают основание считать его важным модулятором секреторных и метаболических процессов организма. Примером служит развитие стресса при инсулиновой гипогликемии: помимо снижения уровня глюкозы в крови происходило увеличение КТ-активности и снижение уровня общего кальция в плазме крови крыс. Значительное увеличение КТ-активности плазмы и уменьшение содержания кальция в плазме крови свидетельствовало о резком усилении секреции кальцитонина. Как оказалось, в свою очередь, для реактивности С-клеток щитовидной железы небезразличен и уровень глюкозы в крови. Комбинированное введение инсулина и глюкозы, не вызывающее гипогликемии, не отражалось существенно на кальцитониновой активности плазмы и содержании в ней кальция, что указывало на роль гипогликемии в стимуляции секреции кальцитонина. Стрессорный характер этого явления подтверждался тем, что у двусторонне адреналэктомированных крыс увеличение КТ-активности плазмы не наблюдалось, несмотря на еще более выраженную гипогликемию. Причиной усиления секреции кальцитонина и снижения уровня кальциемии является увеличение продукции глюкокортикоидов. Кроме того, необходимо учитывать, по-видимому, и влияние глюкагона и биологически активных веществ поджелудочной железы при инсулиновой гипогликемии, о чем свидетельствуют результаты исследований, проведенных на панкреатэктомированных крысах.

О влиянии нервной системы на функцию С-клеток имеются весьма немногочисленные факты. Так, Ажипа И. Я. [2] считает, что прямые нервные влияния являются симуляторами функции С-клеток щитовидной железы. Исключение симпатических влияний помимо ослабления деятельности паращитовидных желез приводит к повышению функции С-клеток щитовидной железы.

Полагают, что регуляция биосинтеза и выведения в кровь кальцитонина и паратирина осуществляется при помощи по крайней мере двух механизмов, один из которых основан на прямом, а другой — на рефлекторном действии измененной концентрации кальция в крови на паращитовидную железу и С-клетки щитовидной железы.

Несомненными остаются факты влияния симпатической и парасимпатической нервной системы на процесс поступления паратирина и кальцитонина в общий кровоток.

Результаты наших исследований о влиянии вегетативной нервной системы на секрецию кальцитонина при инсулиновой гипогликемии позволили заключить, что в регуляции секреции кальцитонина при инсулиновой гипогликемии участвуют симпатический и парасимпатический отделы, а также периферические М-холинорецепторные, аи 13- адренорецепторные структуры вегетативной нервной системы. Аналогичных данных в литературе мы не встречали. Имеются публикации, в которых показано, что в условиях нормогликемии В-адренергические агонисты и а-адренергические антагонисты стимулируют секрецию кальцитонина, а В-адренергические антагонисты, а-адренергические агонисты и дофамин ингибируют ее [132, 248, 337, 373, 434]. Механизм влияний этих структур на секрецию кальцитонина не выяснен. Уога N. [434] полагает, что В-адренергические влияния стимулируют аденилатциклазу, что ведет к образованию цАМФ, а, последний, возможно, повышает секрецию кальцитонина. Помимо того, нельзя исключить и возможность непрямого влияния антиадренергических веществ на секрецию кальцитонина, в частности, возможное угнетение ими секреции глюкагона — гормона, который не только противодействует гипогликемии, но и активирует продукцию кальцитонина [230]. Можно полагать, что в наших исследованиях инъекция ганглиоблокатора пентамина, М-холиноблокатора атропина, а-адреноблокатора тропафена и В-адреноблокатора обзидана на фоне инсулиновой гипогликемии вызывает угнетение функциональной активности С-клеток щитовидной железы, продуцирующих кальцитонин, в связи с чем наблюдалось снижение КТ-активности плазмы крови крыс. Подтверждением тому могут служить результаты исследований об изменении активности С-клеток щитовидной железы крыс с экспериментальным гипертиреозом при введении В-адреноблокатора пропранолола [477].

Оценивая изменения содержания общего кальция в плазме под влиянием примененных нейротропных средств следует учесть, что последние могут воздействовать как на выработку кальцитонина, так и паратирина [248,296, 452, 453]. Поэтому между изменениями концентрации кальция в плазме и ее КТ-активностью не наблюдается четкой корреляции.

Повышение секреции кальцитонина — неспецифический ответ на действие стрессора (инсулиновая гипогликемия), биологическое значение которого определяется следующим: 1. кальцитонин и уменьшение концентрации внеклеточного кальция тормозят секрецию эндогенного инсулина, основного сахаропонижающего гормона и тем самым предохраняют организм от чрезмерного снижения уровня глюкозы в крови [482, 44]- 2. усиливают секрецию эндогенного глюкагона (как установлено нами) — 3. под влиянием кальцитонина стимулируются процессы глюконеогенеза [466] и гликогенолиза- 4. под влиянием кальцитонина увеличивается секреция сахароповышающих гормонов — катехоламинов и кортизола [344]- 5. кальцитонин оказывает гипергликемическое действие [473]- 6. кальцитонин повышает концентрацию свободных жирных кислот в крови [469].

Значительное снижение уровня глюкозы в крови является, как известно, мощным стрессором. Развитие стресса сопровождается усилением секреции кальцитонина и гипокальциемией [38, 40]. Следовательно, повышение секреции кальцитонина при инсулиновой гипогликемии является защитным механизмом, ограничивающим выраженность стрессорной реакции, и является адаптивной реакцией организма, направленной на сбережение кальция. Так, ингибирование секреции инсулина, повышение секреции глюкагона и процессов гликогенолиза и глюконеогенеза под влиянием кальцитонина, с одной стороны, вызывает совместно с другими сахароповышающими гормонами освобождение глюкозы, обеспечивая таким образом мозг необходимым для него энергетическим материалом. С другой стороны, особо следует отметить, что для компенсации энергетических затрат, связанных с «острым стрессом», кальцитонин (наряду с глюкагоном, адреналином, глюкокортикоидами, гормоном роста) вызывает освобождение свободных жирных кислот. Как известно, стресс филогенетически связан с мышечной деятельностью, поэтому небезинтересны данные об увеличении КТ-активности и снижении уровня кальция в плазме крови людей и лабораторных животных при мышечной нагрузке [38, 39, 41, 68]. Содержание глюкозы при мышечной работе скоро падает в результате быстрого их употребления и освобождающиеся жирные кислоты могут использоваться мышцами как источник энергии.

Величина КТ-активности и степень гипокальциемии при инсулиновой гипогликемии выражены сильнее у неполовозрелых крыс, чем у половозрелых и старых. Это обстоятельство может быть объяснено повышенными энергетическими потребностями растущего организма и имеет важное значение в адаптации организма, особенно растущего, для которого значительное снижение уровня глюкозы — основного энергетического источника — является наиболее опасным.

При проведении глюкозотолерантного теста у крыс всех возрастных групп нами установлено увеличение КТ-активности и снижение концентрации общего кальция в плазме. О снижении содержания кальция и увеличении концентрации кальцитонина в плазме крови в ответ на прием глюкозы свидетельствуют данные других исследователей [482, 170]. Можно предполагать, что гипокальциемия связана со способностью глюкозы влиять на обмен кальция, увеличивая его накопление в тканях за счет повышения входа кальция в клетки [250] или способностью инсулина снижать концентрацию кальция [263] и повышать транспорт кальция в клетки [196]. Накопление внутриклеточного кальция в ткани щитовидной железы ведет к повышению секреции кальцитонина [169], что способствует дальнейшему прогрессированию гипокальциемии. Не исключено и непосредственное действие повышенной концентрации глюкозы на С-клетки щитовидной железы, поскольку показано, что введение глюкозы тиреоидэктомированным крысятам не изменяло концентрации кальция в крови [170].

Снижение концентрации кальция в плазме крови, а также изменение функциональной активности С-клеток щитовидной железы, по мнению Золоева Г. К. [49], могут иметь определенное биологическое значение. Автор считает, что повышение концентрации глюкозы в крови способствует увеличению уровня в ней инсулина и одновременному снижению содержания кальция. В свою очередь, гипокальциемия ослабляет влияние глюкозы на В-клетки поджелудочной железы [460], а инсулин способствует снижению уровня гликемии. В результате обоих процессов снижается избыточная секреторная активность В-клеток поджелудочной железы и тем самым в своеобразной форме реализуется механизм обратной связи между глюкозой, кальцием и секрецией инсулина. Помимо того, мы считаем, что повышение секреции кальцитонина при гипергликемии, вызванной пероральной нагрузкой глюкозы, имеет значение в сохранении кальция для организма. Проявляя свое основное гипокальциемическое действие, кальцитонин блокирует резорбцию кости и усиливает поглощение кальция костной тканью, тем самым снижает экскрецию кальция с мочой. Учитывая тот факт, что у больных с впервые выявленным манифестным сахарным диабетом обнаружен повышенный уровень кальцитонина в плазме крови [75] и установлена связь между скоростью экскреции кальция с мочой и степенью гипергликемии [392], полученные данные заслуживают пристального внимания и дают основания для дальнейших исследований роли гормонального гомеостазиса в регуляции обмена кальция и углеводов.

Возрастные различия диамики гипокальциемии и секреции кальцитонина после нагрузки глюкозой, возможно, связаны с тем, что парафоликулярные клетки щитовидной железы у неполовозрелых крыс более чувствительны к действию повышенной концентрации глюкозы, чем у половозрелых и старых. Поскольку истощение зпасов кальция наиболее значимо для роста и развития молодого организма, эта возрастная особенность имеет общебиологическое значение для сохранения пластических ресурсов.

Таким образом, при различных состояниях углеводного обмена (гипо-и гипергликемия) отмечается повышение уровня кальцитонина и снижение концентрации общего кальция, основное значение которых заключается в сохранении кальция для организма, что реализуется через увеличение секреции кальцитонина. Причем удельный вес нейроэндокринной регуляции гомеостазиса кальция в адаптации к изменениям содержания глюкозы крови неодинаков в разные возрастные периоды и характеризуется возрастными и половыми особенностями.

Существование большого числа точек приложения действия кальцитонина на обмен глюкозы обусловливает сложность и многообразие нарушений метаболических процессов, которые могут возникать в условиях гиперкальцитонинемии. Совокупность этих изменений выражается в нарушении толерантности к глюкозе. В свою очередь, нарушение толерантности к глюкозе выделяется в отдельную форму патологии углеводного обмена, которое может быть предстадией сахарного диабета и при неблагоприятных условиях может развиться в явный сахарный диабет. Иными словами, как свидетельствуют приведенные выше данные, кальцитонин проявляет антиинсулярное действие на обмен глюкозы.

Известно, что антагонистами инсулина являются вещества, которые способны либо непосредственно подавлять действие инсулина или разрушать его молекулу, либо оказывать противоположное инсулину метаболическое действие. Исходя из этих представлений, попытаемся кратко обосновать антагонизм действия кальцитонина по отношению к инсулину на примере тканей-мишеней для инсулина: печени, мышечной и жировой ткани, поскольку, как известно [71], нарушение гомеостазиса глюкозы может возникнуть на следующих уровнях: пререцепторном (изменение структуры и функции поджелудочной железы и/или инсулина), клеточном (нарушение чувствительности к инсулину жировой и мышечной ткани) и на уровне печени (повышение продукции глюкозы).

Итак, в отличие от инсулина, усиливающего процессы гликогенеза и уменьшающего процессы глюконеогенеза, кальцитонин стимулирует гликогенолиз и глюконеогенез [466, 467, 468, 470, 344]. Антагонизм действия кальцитонина проявляется и в отношении его влияния на активность ключевых ферментов гликолиза в клетках печени. Так, при внутривенном введении инсулина интактным кроликам и крысам наблюдалось одновременно со снижением уровня гликемии также уменьшение глюкозо-6-фосфатазной активности печени [80], в то время как кальцитонин вызывал значительное повышение глюкозо-6-фосфатазной активности в микросомах печени взрослых крыс [467]. Кальцитонин оказывает противоположное инсулину гипергликемическое действие на уровень глюкозы крови [139, 396, 225, 464].

При действии инсулина на клетки мышечной, жировой ткани наблюдается в первую очередь отчетливое и быстрое усиление проникновения глюкозы через плазменную мембрану внутрь клетки. Кальцитонин же полностью подавляет стимулируемое инсулином потребление глюкозы мышечной и жировой тканями. Данные об ингибировании кальцитонином поглощения глюкозы мышечной и жировой тканями, стимулируемое инсулином, свидетельствует об антагонистической взаимосвязи между инсулином и кальцитонином в действии этих гормонов на периферические ткани. Однако мы не можем считать, что кальцитонингипергликемический гормон такой как, например, гидрокортизон, поскольку введение одного кальцитонина не изменяло спонтанного поглощения глюкозы мышечной и жировой тканями. И, наконец, следует отметить значительное ингибирование секреции инсулина под влиянием кальцитонина [44, 397, 483].

Таким образом, кальцитонин оказывает противоположное действию инсулина влияние на гомеостазис глюкозы на пререцепторном уровне (тормозит секрецию и биологический эффект инсулина), на клеточном уровне (снижает чувствительность к инсулину мышечной и жировой ткани) и на уровне печени (усиливает гликогенолиз и глюконеогенез), результатом чего является гипергликемия, инсулинорезистеность и нарушение толерантности к глюкозе. Как известно, в соответствии с концепцией Леауеп в. [377] инсулинорезистентность является базовым компонентом метаболического синдрома [71] наряду с ожирением, артериальной гипертонией, дислипидемией (повышенный уровень триглицеридов и низкий уровень холестерина ЛПВП), нарушениями углеводного обмена (высокая гликемия натощак, нарушение толерантности к глюкозе). Прогрессировать метаболического синдрома ведет к развитию преддиабета, диабета, сердечно-сосудистых заболеваний, неалкогольной жировой болезни печени, подагры, синдрома гиперандрогении (поликистоз яичников) и раку. По мнению некоторых авторов [13, 6] снижение тканевой чувствительности к инсулину является важным звеном в патогенезе сахарного диабета, а факторы, вызывающие снижение чувствительности к инсулину, можно рассматривать как факторы риска заболеваемости сахарным диабетом. Поэтому, на наш взгляд, можно полагать, что в отношении гомеостазиса глюкозы кальцитонин при определенных условиях может способствовать развитию метаболического синдрома и сахарного диабета.

Одной из причин инсулинрезистентности пререцепторного типа является наличие в циркуляции антагонистов инсулина, которые могут быть гормональной и негормональной природы. К гормональным антагонистам относятся глюкагон, кортикостероиды, катехоламины, СТГ и другие факторы, они являются контринсулярными по механизму действия на некоторые метаболические процессы. Антагонизм их в отношении действия инсулина проявляется и на уровне инсулинрецепторной системы. В связи с этим следует отметить, что кальцитонин увеличивает содержание ингибиторов инсулина, приводящих к снижению его биологической активности. Так, под влиянием кальцитонина повышается уровень СТГ, катехоламинов и кортизола в крови [222, 344]. К негормональным антагонистам инсулина относятся антитела к инсулину и антитела к инсулиновым рецепторам, кетоновые тела, свободные жирные кислоты, синальбумин. Кальцитонин значительно увеличивает концентрацию свободных жирных кислот в сыворотке крови и в цитозоле печени [469], понижает уровень С-пептида в крови [361], что свидетельствует о повышении концентрации проинсулина — менее активной формы инсулина.

Са2+ играет определенную роль не только в секреции, но и в реализации действия инсулина. По полученным данным in vitro, Са2+ увеличивает активность рецепторов инсулина в адипоцитах крыс, в результате чего снижается диссоциация гормона с мембраной этих клеток и, следовательно, увеличивается эффективность действия гормона [454]. Косвенно можно полагать, что кальцитонин, понижая уровень Са2+, может снижать активность рецепторов инсулина.

Приведенные данные позволяют считать, что кальцитонин является контринсулярным гормоном. Помимо гипокальциемического действия кальцитонин проявляет и антиинсулярное действие, участвуя в регуляции обмена глюкозы. Небезынтересно отметить, что и такие сахароповышающие контринсулярные гормоны как глюкагон, АКТГ, СТГ, глюкокортикоиды, тироксин также оказывают и гипокальциемический эффект, т. е. как и кальцитонин принимают участие в регуляции обмена кальция и глюкозы, что является дополнительным подтверждением функциональной взаимосвязи кальциевого и углеводного обменов.

Особого внимания заслуживает тот факт, что метаболические нарушения, вызванные введением кальцитонина, наблюдаются и при сахарном диабете. Так, значительное повышение активности ЛДГ найдено при диабете [47] и в преддиабетическом состоянии и склонности к диабету [395], а также в наших исследованиях после введения кальцитонина крысам. Повышение уровня свободных жирных кислот отмечается на фоне инъекции кальцитонина [469] и у больных инсулинозависимым диабетом натощак и после приема пищи [212]. Считают, что свободные жирные кислоты играют важную роль на ранних стадиях развития резистентности к инсулину [311, 152], а повышенный уровень триглицеридов способствует развитию инсулинорезистентности [286]. Выявлена четкая положительная корреляция между увеличением концентрации свободных жирных кислот и триглициридов в крови и степенью резистентности к инсулину в мышцах и жировой ткани [53, 152]. Свободные жирные кислоты считают новым маркером инсулинорезистентности [27]. Исследованиями последних лет показано, что в мышечных клетках жирные кислоты тормозят транспорт глюкозы, стимулированный инсулином [244].

Следует отметить и появление антител к кальцитонину в крови у крыс при аллоксановом диабете, которое отмечается только при высоком уровне сахара в крови. Между уровнем сахара в крови и антителами к кальцитонину найдена зависимость [61]. Авторы полагают, что появление аутоантител к кальцитонину служит патогенетическим фактором развития гипергликемии при аллоксановом диабете.

Анализ данных об антагонистическом по отношению к инсулину действии кальцитонина позволяет предположить о диабетогенности этого гормона.

Многие лекарственные препараты ухудшают секрецию инсулина, а некоторые — вызывают токсические поражения (З-клеток поджелудочной железы. Так, установлено, что тироксин в высоких дозах вызывает апоптоз В-клеток поджелудочной железы крыс и, что действие тироксина обратимо. В связи с этим, считают, что гипертиреоз может сопровождаться усилением апоптоза Вклеток, приводящим к снижению базального уровня инсулина и его секреции под действием глюкозы [270]. Интересно отметить, что введение кальцитонина в течение 20 суток вызывает увеличение концентрации тиреоидных гормонов в крови [93]. В связи с этим, можно предположить еще один механизм, по которому кальцитонин может ухудшать функциональное состояние В-клеток поджелудочной железы. По-видимому, он состоит в том, что кальцитонин посредством повышения концентрации тиреоидных гормонов, способных вызывать апоптоз В-клеток, может опосредованно снижать деятельность В-клеток.

Известны случаи нарушений, связанные с чрезмерной секрецией или экзогенным ведением гормонов-антагонистов инсулина, приводящие к развитию сахарного диабета. Так, стероидный диабет может возникнуть при гиперсекреции глюкокортикоидов или их длительном применении в качестве лечебного средства и не возникает в случае гиперсекреции других стероидных гормонов, таких как минералокортикоиды или половые гормоны, которые оказывают незначительный эффект на обмен углеводов. Что касается кальцитонина, в литературе нет единого мнения о диабетогенности его действия, а фактические данные весьма разноречивы [225, 213]. Клинические наблюдения за больными болезнью Педжета, длительно получавшими кальцитонин неоднозначны. Одни авторы [225] описывают гипергликемический эффект синтетического лососевого кальцитонина и наличие строгой обратной корреляции между уровнем кальция в плазме и содержанием в ней глюкозы, другие же [213] не обнаружили признаков сахарного диабета у больных этой болезнью даже после 8 лет применения кальцитонина. Эти данные позволяют предположить, что диабетогенное действие кальцитонина проявляется не всегда, а, по-видимому, при изменениях исходного состояния (3-клеток поджелудочной железы. Допустимо предположить, что кальцитонин, длительно присутствующий в крови в высоких концентрациях, и, особенно, при неблагоприятных условиях (ожирение, возраст, отягощенная наследственность, стресс и др.) может действовать на инсулиновые рецепторы опосредованно через метаболические процессы и вызывать развитие относительной инсулиновой недостаточности, обусловленной снижением биологической активности инсулина. В наших предыдущих исследованиях [23] показано нарушение толерантности к глюкозе у детей 10−14 лет с ожирением 1-й степени, а также более выраженные нарушения толерантности к глюкозе у половозрелых и старых крыс при проведении глюкозотолерантного теста на фоне введения кальцитонина.

Препараты кальцитонина в настоящее время эффективно применяются для лечения гиперкальциемических состояний (гиперпаратиреоз, интоксикации витамином Б), остеопороза и остеоартрита [164, 431], спортивного травматизма, для ускорения заживления костных переломов, обезболивания при метастазах в костной ткани, фантомных болей [436], мигрени [432], в стоматологии [267], психиатрии [430], при лечении болей в спине [305], язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки. Полагают, что недостаток кальцитонина может служить фактором в развитии остеопороза [334]. Противопоказаниями для применения кальцитонина являются гипокальциемия, беременность, лактация. Следует иметь в виду и то обстоятельство, что при хроническом увеличении содержания кальцитонина в крови (как в результате лечения этим гормоном, так и в случае кальцитонин-продуцирующих опухолей) органы-мишени адаптируются к кальцитонину и перестают реагировать на него. В отношении р-клеток это означает, что они прекращают отвечать нарушением своей функции на увеличение уровня кальцитонина в плазме. Но эта адаптация обратима: после перерыва в применении кальцитонина исходная реакция органа-мишени на этот гормон восстанавливается [483]. Помимо того, усиленная секреция кальцитонина встречается при стрессовых ситуациях, в связи с чем возникает гиперкальцитонинемия [41]. В этих ситуациях эндогенный кальцитонин может оказывать такое же влияние на регуляцию углеводов, как вводимые извне препараты гормона.

Приведенные данные об участии кальцитонина в регуляции обмена глюкозы свидетельствуют о контринсулярном характере его действия, расширяют представления о его физиологической роли и позволяют рекомендовать учитывать его влияние на обмен глюкозы при назначении препарата в клинической практике.

Интерес к механизмам действия кальцитонина объясняется и поиском средств управления этим важнейшим биорегулятором. С этой точки зрения целесообразно было изучить взаимодействие кальцитонина и блокаторов кальциевых каналов в плане анализа возможных механизмов действия кальцитонина. В экспериментах т уШ-о нами показано, что изоптин блокировал тормозящий эффект кальцитонина, а Вау-К 8644, наоборот, усиливал тормозящее действие кальцитонина на стимулируемое инсулином потребление глюкозы мышечной и жировой тканью. Изоптин — антагонист медленных потенциалзависимых Са~ -каналов Ь-типа, понижающий транспорт Са2+, а Вау-К 8644 — активатор Са2±каналов Ь-типа, повышающий транспорт Са2+ через саркоплазматическую мембрану. Модуляция изоптином и Вау-К 8644 тормозящего эффекта кальцитонина на стимулирующее влияние инсулина на потребление глюкозы мышечной и жировой тканью указывала на участие ионов Са2+ и Са2±каналов Ь-типа. Инсулин, взаимодействуя с рецептором, запускает разнообразные клеточные ответы, включая поступление в цитоплазму Са2+, стимуляцию поглощения аминокислот и Сахаров. Инсулин вызывает транслокацию собственных транспортеров глюкозы ГЛЮТ-4 из внутриклеточного депо на плазматическую мембрану, что приводит к увеличению потребления глюкозы мышечной и жировой тканью. Поскольку было показано блокирующее влияние кальцитонином стимулирующего эффекта инсулина на потребление глюкозы мышечной и жировой тканью, можно было предположить один из механизмов этого неспецифического действия кальцитонина. По-видимому, он состоит в том, что, кальцитонин, проявляя свое влияние на неспецифические рецепторы через Са2±зависимые процессы, усиливает вход Са2+ по Ь-типу Са2±каналов, что ведет к повышению концентрации внутриклеточного Са2+ и запускает выброс депонированного Са2+, притормаживающего инсулинстимулированную мобилизацию ГЛЮТ-4 из внутриклеточного депо на плазматические мембраны. Как известно, Са2±каналы обнаружены в скелетной мышечной ткани, печени, поджелудочной железе, нейроэндокринной ткани, мозге, гладкой мускулатуре позвоночных и других тканях [194], а также в адипоцитах человека [458]. Внутриклеточный Са2+ играет ключевую роль в метаболических нарушениях, связанных с ожирением и инсулинорезистентностью [151]. По мнению некоторых авторов эндогенный Са может быть вовлечен в развитие диабета посредством снижения чувствительности к инсулину [243], помимо того, у больных сахарным диабетом 2-го типа обнаружено нарушение клеточного гомеостазиса Са2+ в скелетной и сердечной мышце, эритроцитах, печени, адипоцитах, в В-клетках поджелудочной железы [307], а у детей в возрасте.

Л |.

6−16 лет с сахарным диабетом 1-го типа развивается негативный Са баланс [95, 99, 54, 101]. Ward D. и соавт. [440] установлено повышенное выделение Са с мочой у крыс со стрептозотоциновым сахарным диабетом. Длительный подъем концентрации внутриклеточного Са обнаружен в клетках скелетных мышц и адипоцитах больных с инсулинорезистентностью [151]. Cheatham В. [161] отмечает, что нарушение способности инсулина вызывать транслокацию собственных транспортеров глюкозы ГЛЮТ-4 из внутриклеточного депо на плазматическую мембрану приводит к инсулинорезистентности и развитию сахарного диабета 2 типа. В связи с этим интерес вызывают данные Fink R. [205], установившие снижение стимулированного инсулином транспорта глюкозы у пожилых лиц с нормальной реакцией на оральный глюкозотолерантный тест, поскольку, как известно, именно в этом возрасте чаще наблюдаются патологические сдвиги углеводного обмена. Что касается половых различий, то женщины в течение жизни остаются более резистивными к инсулину, чем мужчины [457]. Этим, по-видимому, объясняется более высокая частота заболеваемости сахарным диабетом 2-го типа у женщин по сравнению с мужчинами.

Установленный нами факт, что изоптин, понижая концентрацию о г внутриклеточного Са, блокирует тормозящий эффект кальцитонина на стимулируемое инсулином потребление глюкозы мышечной и жировой тканью, и тем самым препятствует развитию инсулинорезистентности, находит подтверждение и в литературе. Так, терапия нифедипином (антагонист Са" -каналов) не только способствует снижению артериального давления, но и улучшает инсулинорезистентность у пожилых пациентов с гипертензией [479].

В литературе имеются сведения о метаболической нейтральности блокаторов кальциевых каналов [77, 102, 105, 106]. Изучение влияния кальцитонина и блокаторов кальциевых каналов на обмен глюкозы и исследование взаимодействия этих двух классов фармакологических средств в плане анализа возможных механизмов гипергликемического эффекта кальцитонина позволило установить, что блокаторы кальциевых каналов — изоптин и нифедипин, понижая уровень общего кальция плазмы крови, не оказывали достоверного влияния на уровень глюкозы и в то же время подавляли гипергликемический эффект кальцитонина и аннулировали нарушение толерантности к глюкозе, вызванное инъекцией кальцитонина, при проведении глюкозо-толерантного теста. Помимо того, как упоминалось ранее, изоптин, понижая концентрацию внутриклеточного Са2+, блокирует тормозящий эффект кальцитонина на стимулируемое инсулином потребление глюкозы мышечной и жировой тканью, и тем самым препятствует развитию инсулинорезистентности [479, 333]. Полагают, что терапия блокаторами кальциевых каналов может быть методом коррекции гипергликемии и инсулинорезистентности тканей [333].

Способность блокаторов кальциевых каналов полностью устранять гипергликемический эффект кальцитонина свидетельствует о том, что данные типы Са2±каналов (медленные потенциалзависимые Ь-типа и.

О I хемочувствительные Саканалы) принимают участие в реализации этого действия гормона. В связи с этим логичным является предположение о том, что блокада Саканалов мембран неспецифических органов блокаторами кальциевых каналов, понижающих транспорт Са2+ через саркоплазматическую мембрану клетки, приводит к инактивации механизмов, лежащих в основе гипергликемического действия кальцитонина. По-видимому, кальцитонин, проявляя свое влияние на.

Л I неспецифические рецепторы через Сазависимые процессы, усиливает вход Са2+ по Ь-типу Са2±каналов, что ведет к повышению концентрации.

2+ внутриклеточного.

Са. Как известно, поступление избыточного количества Са2+ или нарушение его выведения из клетки сопровождается нарушением специфических функций клеток. Так, внутриклеточный Са2+ играет ключевую роль в метаболических нарушениях, связанных с ожирением и инсулинорезистентностью [151], в развитии различных патологических состояний (гипертензия, сердечная аритмия, сахарный диабет, энцефалопатия, деменция и др.), а также способен ускорять процессы старения. Интересно отметить, что длительный подъем концентрации внутриклеточного Са2+ обнаружен в клетках скелетных мышц и адипоцитах больных с инсулинорезистентностью [151]. Считают, что эндогенный Са может быть вовлечен в развитие диабета посредством снижения чувствительности к инсулину [243]. Помимо того, у больных сахарным диабетом I типа выявлены нарушения Р-Са обмена [54], а у больных сахарным диабетом 2-го типа обнаружено нарушение клеточного гомеостазиса Са2+ в скелетной и сердечной мышце, эритроцитах, нейтрофилах, печени, адипоцитах, в В-клетках поджелудочной железы [307, 113]. Установлено, что на ранних стадиях сахарного диабета изменения концентрации [Са2+]- могут играть причинную роль в подавлении гемодинамики, вызванной замедленной работой сердца [354].

В наших исследованиях показано, что изоптин, понижая концентрацию внутриклеточного Са", блокирует тормозящий эффект кальцитонина на стимулируемое инсулином потребление глюкозы мышечной и жировой тканью, видимо, за счет повышения уровня глюкозных транспортеров ГЛЮТ-4, в результате чего увеличивается потребление глюкозы периферическими тканями, и тем самым, предотвращается развитие инсулинорезистентности [479]. Интерес вызывает и тот факт, что содержание ГЛЮТ-4 в саркоплазме миокарда снижено при сахарном диабете [445]. Таким образом, метаболический эффект блокаторов кальциевых каналов заключается и в их влиянии на утилизацию глюкозы на клеточном уровне посредством снижения у i содержания внутриклеточного Ca. Видимо, этот механизм может лежать в основе тормозящего влияния блокаторов кальциевых каналов гипергликемического действия кальцитонина.

Понимание клеточных механизмов инсулинорезистентности позволяет разработать новые способы целенаправленной терапии метаболического синдрома и сахарного диабета 2-го типа. Кальциевые каналы (как натриевые и калиевые) регулируются и модулируются гормонами, нейротрансмиттерами и белками. В последние годы начинают развиваться представления о цито-, мембранои каналопатиях [29, 30]. В связи с тем, что установлена важная роль Са2±каналов L-типа в регуляции стимулируемой глюкозой секреции инсулина ß—клетками [174] и, что в ходе развития сахарного диабета у крыс Zucker происходит снижение экспрессии мРНК С-и D-изоформ сц-субъединиц потенциалзависимых Са2± каналов L-типа в ß—клетках их поджелудочных желез, что коррелирует со снижением Са2±тока L-типа (lea), то логично предположить о роли Са2±каналов L-типа в секреторном ответе инсулина островков на глюкозу, в его нарушении при сахарном диабете и методах их коррекции. Это является предметом дискуссий в последние годы [382, 333]. Так, нами установлено, что блокаторы Са2±каналов вызывают улучшение инсулинорезистентности и толерантности к глюкозе, вызванные введением кальцитонина, что свидетельствует о вовлечении Са2±механизмов в эти процессы и о том, что блокаторы Саканалов могут способствовать коррекции гипергликемии и инсулинорезистентности тканей. Известно, что блокаторы Са2±каналов воздействуют и на другие компоненты метаболического синдрома, проявляя атеропротективное [355, 252, 331], гипотензивное [108], липолитическое [458, 476], антиангинальное, нейропротективное действие. Показано, что потенциалуправляемые ионные каналы являются эффективной мишенью цито фармакологической регуляции функционального состояния [28]. На основании этих данных в последние годы формируется представление о направленном влиянии на Са2+~механизмы эндокринной системы как возможном способе лекарственной терапии.

В настоящее время многообещающим направлением в исследованиях механизмов функционирования возбудимых клеток является сочетание физиологических и биофизических методик с использованием фармакологических средств.

По мнению Косовского М. И. [57], в организме существует система регуляции чувствительности к инсулину, реагирующая как на различные физиологические и патологические изменения, так и на фармакологические воздействия. Обратимое снижение секреторного ответа В-клеток возникает в результате продолжительного действия большого числа стимулов: глюкозы (основной физиологический стимулятор), свободных жирных кислот, всех фармакологических стимуляторов, вызывающих деполяризацию и вход Са в В-клетки. Многие фармакологические средства, способные взаимодействовать со встроенными в поверхностные мембраны структурами ионных каналов, могут влиять на характер их одиночной или множественной ритмической работы, изменить потенциал покоя клеток, синаптические и ритмоводящие потенциалы, параметры ПД, нейрональных и мышечных мембран, и, следовательно, регулировать их деятельность в организме [52].

Инсулинорезистентность — снижение биологических эффектов (усвоение глюкозы) в тканях и органах в ответ на воздействие инсулина на специфические рецепторы клеток. В настоящее время известно более 40 заболеваний, при которых развивается инсулинорезистентность. Причинами развития инсулинорезистентности могут быть стрессы, дефицит гиподинамия, злоупотребление алкоголем и повышение уровня контринсулярных гормонов. Обращает на себя особое внимание повышенный уровень контринсулярных гормонов. Поскольку мы считаем, что кальцитонин по его влиянию на гомеостазис глюкозы можно отнести к контринсулярным гормонам, то гиперкальцитонинемия, вызванная стрессорными воздействиями [38, 40] или в случае терапии данным гормоном, при неблагоприятных условиях (возраст, ожирение, отягощенная наследственность и др.) может привести к развитию инсулинорезистентности. Так как действие инсулина может быть модифицировано действием кальцитонина, то можно говорить о потенциальной роли кальцитонина в патогенезе нарушений углеводного обмена. Известно также, что стойкая инсулинорезистентность проявляется нарушением толерантности к глюкозе и, в конечном счете, приводит к формированию сахарного диабета 2-го типа. Причем некоторые пациенты с медленно прогрессирующим аутоиммунным диабетом имеют черты метаболического синдрома и периферической инсулинорезистентности [56]. В связи с этим интересно отметить, что у больных сахарным диабетом 2-го типа риск развития микрососудистых осложнений определяется не только хронической гипергликемией, но и рядом компонентов метаболического синдрома [272].

В последнее время экспериментальными и клиническими исследованиями показано, что при метаболическом синдроме и центральном ожирении обнаружены изменения со стороны системы гипоталамус-гипофиз-кора надпочечников с развитием гиперкортизолизма, который может играть роль в развитии резистентности к инсулину и последующих метаболических нарушений [48, 183, 441]. Кальцитонин же повышает секрецию кортизола [344] и, таким образом, также может способствовать развитию инсулинорезистентности. Помимо того, известно, что развитие стресса сопровождается усилением секреции кальцитонина [38, 40], который, как показано нашими исследованиями, является контринсулярным гормоном, снижающим чувствительность тканей к инсулину. Эти данные свидетельствуют о существенном значении стресса и контринсулярных гормонов в развитии инсулинорезистентности.

Известно, что сахарный диабет сопровождается развитием остеопороза. В то же время установлено, что прием глюкокортикоидов в течение 6 месяцев может привести к развитию остеопороза — это наиболее частая форма остеопороза, вызванная лекарствами [97]. Можно предположить, что при сахарном диабете в патогенезе остеопороза принимают участие как кальцийрегулирующие гормоны, так и глюкокортикоиды.

Считается, что инсулинорезистентность развивается вследствие уменьшения числа рецепторов к инсулину и нарушения транслокации глюкозных транспортеров (ГЛЮТ) на поверхность клеточной мембраны [96]. Установлено, что хроническое повышение свободных жирных кислот в плазме имеет важное значение в развитии инсулинорезистентности [142, 152, 442] и, что инсулинорезистентность скелетных мышц человека вызывают жирные кислоты за счет изменения активности инсулинзависимого транспорта глюкозы [365, 244]. Повышенный уровень свободных жирных кислот оказывает прямое метотоксическое действие на секреторную функцию В-клеток поджелудочной железы и понижает инсулинзависимую утилизацию глюкозы мышечными клетками, в результате развивается периферическая инсулинорезистентность.

Кальцитонин повышает уровень свободных жирных кислот [469] и, тем самым, также способствует развитию инсулинорезистентности.

Как считает Ласый В. П. [63] патологические сдвиги в обмене углеводов, в первую очередь, обусловлены нарушением секреции инсулина и выявляются в виде компенсаторной гиперинсулинемии или в виде нарушенной толерантности к глюкозе. В основе формирования метаболического синдрома лежит гиперинсулинемия (сочетание гиперинсулинемии с нормальным уровнем глюкозы в крови) и нарушенная толерантность к глюкозе.

В связи с этим внимания заслуживают результаты обследования детей-подростков с ожирением I степени и отрицательным кальциевым балансом, получавших однократную инъекцию кальцитрина [23]. Установление у них нарушения толерантности к глюкозе под влиянием кальцитрина при проведении глюкозотолерантного теста можно рассматривать как пример негативного воздействия кальцитонина на гомеостазис глюкозы при неблагоприятных условиях, в данном случае ожирении. У детей с ожирением выявлены метаболические нарушения в виде инсулинорезистентности и дислипидемии атерогенного характера, которые возрастают по мере увеличения ожирения [36], у них нарушен обмен глюкозы, липидов, мочевой кислоты [480], повышен уровень инсулина, С-пептида [478], свободных жирных кислот в плазме крови [311]. По мнению Кравец Е. Б. [59], повышенный базальный уровень инсулина и С-пептида связаны с усилением инсулярного аппарата поджелудочной железы, что свидетельствует об ослаблении эффективности влияния эндогенного инсулина на периферию.

Как известно, функция 13-клеток, секретирующих инсулин, особенно четко выявляется при проведении глюкозотолерантного теста. Чувствительность В-клеток к глюкозе является наиболее важным количественным показателем их функциональной способности [202].

Изменения уровня глюкозы, при пероральном тесте на толерантность к глюкозе являетсярезультатом периферической утилизации глюкозы и ее продукцией в печени [405].

Проведение указанного теста позволило Т. ПМорозовой, 1976 (цит. Држевецкая, 1987, [43]) выделить три типа динамики секреции инсулина у здоровых подростков в возрасте 10−16 лет: нормореактивный, гиперреактивныйi и инертный. При нормореактивном типе секреции инсулина содержание его1 в крови быстро увеличивалось после нагрузки глюкозой, но достигало лишь умеренных величин (36,5±1,2 мкед/мл). У детей гиперреактивного типа содержание инсулина в крови после глюкозной нагрузки повышалось до 6Г±-4,2 мкед/мл. У подростков с инертным* типом? секреции гормона максимальный уровень инсулина достигал 27,0±3,4″ мкед/мл, причем на 30 мин позже, чем у детей с нормореактивным типом. У подростков с избыточной: массой (ожирение) чаще встречается инертный тип секреции инсулина, чем у детей с нормальной массой. Это свидетельствует об ухудшении функции инсулярного аппарата и определенном риске с точки зрения возможности возникновения сахарного диабета. Таким образом, секреция инсулина в интервале от 10 до 16 лет зависит в основном не от возрастала от типа реагирования В-клеток [43]. Исходя из этого, выявленное в наших исследованиях ухудшение толерантности к глюкозе у детей с ожирением 1 степени при проведении перорального глюкозо-толерантного теста на фоне введения кальцитонина [23] можно рассматривать как проявление инертного типа секреции инсулина, вызванное введением кальцитонина, т. е. кальцитонин вызывает ухудшение функции В-клеток. Иными словами, при ожирении однократная инъекция кальцитонина приводила к снижению функционального состояния В-клеток. В связи с этим важно отметить, что нарушение функции В-клеток, приводящее к инсулинорезистентности, ¦ выявлено у мышей с моделью сахарного диабета 2 типа [125]. Как известно, десентизация секреции инсулина является важным этапом проявления сахарного диабета 2-го типа [388]. Нарушение толерантности к глюкозе является одним из клинических проявлений резистентности к инсулину. Ожирение является не только фактором риска развития сахарного диабета 2-го типа, но и его осложнений [418]. Следовательно, при неблагоприятных условиях, а именно, при ожирении кальцитонин может способствовать развитию нарушений углеводного обмена.

В отношении взаимосвязи кальцийрегулирующих гормонов и их влияния на обмен глюкозы и кальция можно считать, что в условиях in vivo эффекты кальцитонина и паратирина могут быть в известной степени результатом изменения уровня циркулируемого Са2+, in vitro же они должны рассматриваться как результат прямого гормонального влияния. Иными словами, в различных клетках, не обладающих специализированными рецепторами кальцитонина и паратирина, протекают Са2±зависимые процессы, подчиняющиеся их регуляторным влияниям.

Можно полагать, что при гиперкальцитонинемии и, соответственно, гипокальциемии усиливается секреция паратирина, который повышает уровень кальция в плазме крови, следствием чего является увеличение секреции инсулина 6-клетками поджелудочной железы. Установлено, что гиперкальциемия [360] и повышение внутриклеточной концентрации Са2+ играет важную роль в секреции инсулина панкреатическими 6-клетками [289]. Кальцитонин, в свою очередь, как показано нами, тормозит секрецию инсулина. Помимо того, кальцитонин повышает секрецию глюкагона, видимо, за счет снижения содержания общего кальция в плазме, поскольку известно, что понижение концентрации ионов Са2+ ведет к увеличению выведения глюкагона из а-клеток [359]. По-видимому, таким способом осуществляются реципрокные взаимоотношения между секрецией кальцитонина и паратирина и их влиянием на обмен глюкозы и кальция, которое опосредуется благодаря их модулирующему действию на секрецию инсулина и глюкагона. Следовательно, паратирин действует как агонист инсулина, а кальцитонин — как антагонист. Глюкоза, кальций, функция В-клеток и кальцийрегулирующие гормоны связаны между собой по механизмам обратной связи [50].

Гипокальциемия, вызываемая кальцитонином, сама по себе, является важным фактором, ограничивающим поступление Са2+ в различные ткани и, соответственно, воздействующая на внутриклеточное перераспределение sy 1 Л (.

Са и Сазависимые процессы клеточной жизнедеятельности. Как установлено, Са2+ повышает чувствительность В-клеток к глюкозе [455, 174]. На наш взгляд, кальцитонин, уменьшая поступление Са2+ к В-клеткам, вызывает снижение их чувствительности к глюкозе и тем самым снижает количество функционирующих В-клеток, результатом чего является инсулинорезистентность и нарушение толерантности к глюкозе. Следует отметить, что пониженная чувствительность к глюкозе секреторных механизмов и снижение количества функционирующих В-клеток найдены у больных сахарным диабетом 2-го типа [435, 275]. Mari А. [330] считает, что снижение чувствительности В-клеток к глюкозе является доминирующим дефектом в нарушении толерантности к глюкозе.

По-видимому, паратирин, проявляя свое влияние на неспецифические рецепторы через Са2±зависимые процессы, повышает выход Са2+ по Са2+ -каналам L-типа, что ведет к понижению концентрации внутриклеточного Са2+ в мышечных и жировых клетках и способствует инсулинстимулированной мобилизации ГЛЮТ-4 из внутриклеточного депо на плазматические мембраны, тем самым, как показано нами, не изменяет эффекта инсулина на потребление глюкозы тканями, не вызывает нарушения толерантности к глюкозе и инсулинорезистентности. Как известно, Са2±каналы обнаружены в скелетной мышечной ткани, печени, поджелудочной железе, нейроэндокринной ткани, мозге, гладкой мускулатуре позвоночных и других тканях [194], а также в адипоцитах человека [458]. В то же время гиперкальциемия вызывает повышение секреции инсулина [360, 289]. В связи с этим интерес вызывают данные о снижении базального уровня глюкозы после инъекции паратирина, (по-видимому, за счет повышения секреции инсулина), т. е. гормон проявляет антагонизм действия по отношению к кальцитонину не только на уровне обмена кальция, но и на уровне обмена углеводов. Следовательно, паратирин также, как и кальцитонин, является глюкорегуляторным гормоном. Взаимосвязь между кальцийрегулирующими гормонами, островковым аппаратом поджелудочной железы и гомеостазисом кальция и глюкозы осуществляется по механизмам обратной связи. Несомненно, что нейроэндокринные механизмы их взаимодействия требуют дальнейшего изучения. Однако уже полученные нами данные на этом этапе свидетельствуют о вовлечении Самеханизмов.