Rol' taurina v eksperimente i v klinike sakharnogo diabeta

Abstract

Таурин – это 2-аминоэтансульфоновая кислота, представляющая собой конечный продукт обмена серосодержащих аминокислот – метионина, гомоцистеина, цистеина, цистеамина. Немногие из аминокислот за последние десятилетия удостаиваются столь пристального внимания, как таурин. Каждые 2 года проходят международные симпозиумы, посвященные этому веществу. Было пересмотрено его значение в обмене веществ, которое прошло от простого забытья до открытия многочисленных значимых биохимических путей, через которые таурин осуществляет осморегуляторные, цитопротекторные, антиоксидантные, противовоспалительные и нейромедиаторные функции. Эта условно незаменимая аминокислота содержится в больших концентрациях во всех тканях млекопитающих. Вполне ожидаемо, что при истощении этого вещества будут возникать проблемы, которые мы можем наблюдать как на клеточном, так и на органном уровне.

Full Text

Введение Таурин – это 2-аминоэтансульфоновая кислота, представляющая собой конечный продукт обмена серосодержащих аминокислот – метионина, гомоцистеина, цистеина, цистеамина. Немногие из аминокислот за последние десятилетия удостаиваются столь пристального внимания, как таурин. Каждые 2 года проходят международные симпозиумы, посвященные этому веществу. Было пересмотрено его значение в обмене веществ, которое прошло от простого забытья до открытия многочисленных значимых биохимических путей, через которые таурин осуществляет осморегуляторные, цитопротекторные, антиоксидантные, противовоспалительные и нейромедиаторные функции. Эта условно незаменимая аминокислота содержится в больших концентрациях во всех тканях млекопитающих. Вполне ожидаемо, что при истощении этого вещества будут возникать проблемы, которые мы можем наблюдать как на клеточном, так и на органном уровне. Таурин и репродуктивная функция Влияние этой аминокислоты на здоровье простирается от зачатия через внутриутробный и перинатальный период вплоть до самой старости, в течение всей жизни человека. Таурин влияет на подвижность сперматозоидов и созревание яйцеклетки. Так, при лечении таурином (Дибикор®) в течение 3 мес 15 мужчин с клиническими проявлениями метаболического синдрома, обратившихся с жалобами на бесплодие в браке, была продемонстрирована его эффективность в коррекции метаболических и репродуктивных нарушений. Показаны снижение показателей гликемии в ходе теста толерантности к глюкозе и усиление выработки инсулина. Защищая от процессов перекисного окисления и стимулируя выработку эндогенного тестостерона, по словам исследователей, таурин улучшает качество эякулята путем увеличения концентрации и подвижности сперматозоидов [1]. На рис. 1 представлены данные сперматограммы до и после лечения. Таурин и внутриутробное развитие Перинатальное программирование функций и болезней всего организма – в настоящее время признанный факт [2]. Со многими причинами связывают низкую массу тела при рождении. Опубликовано большое количество исследований, которые отводят исключительную роль таурину в данном случае и связывают его дефицит в перинатальном периоде с более поздними нарушениями во взрослой жизни [3]. У взрослых животных добавление таурина к питанию снижает гипертонию, вероятно, за счет увеличения экскреции Na, ингибирования ренин-ангиотензиновой системы и снижения активности симпатической нервной системы [4]. Воздействие таурина на плод и новорожденных зависит от поступления этой аминокислоты из продуктов питания через плаценту или материнское молоко [3]. Его дефицит наблюдается у крысят, рожденных самкой, которую содержат на диете с низким содержанием белка во время беременности [5]. Хотя содержание таурина в организме может вернуться к нормальному уровню в течение 5–6 нед после добавления его к питанию при истощении [6], постоянные изменения, по всей видимости, продолжат свое влияние во взрослой жизни, как показали экспериментальные исследования [7]. Авторы следующего исследования [8] оценивали возможность предотвратить или отсрочить возникновение аутоиммунного диабета с помощью таурина, который давали в начале жизни мышам, рожденным от животных, страдающих диабетом, не вызванным ожирением (Non-Obese Diabetic Mice, NOD). Беременные мыши NOD или мышата после рождения дополнительно получали таурин. На 14-й день после рождения масса островков поджелудочной железы была значительно больше у животных, получавших таурин, по сравнению с контрольными животными. Наблюдалась большая частота клеточной пролиферации в b-клетках, а также апоптоза клеток поджелудочной железы. В возрасте 8 нед количество островкового инсулита сократилось более чем в 2 раза, область инсулита уменьшилась на 90%. Лечение таурином позволило отсрочить среднее время начала диабета от 18 до 30 нед у самок и от 30 до 38 нед у самцов; 20% пролеченных самок не страдали сахарным диабетом (СД) даже через 1 год. При задержке роста плода по сравнению с нормальной беременностью концентрации таурина в плазме плода ниже [9]. Предполагается, что эта аминокислота чрезвычайно важна для нормального развития и роста плода. В отличие от других аминокислот она не входит в состав белков, но при этом в значительной степени участвует в развитии центральной нервной системы (ЦНС), сетчатки, почек и эндокринной функции поджелудочной железы [10, 11]. Таурин – одна из самых распространенных свободных аминокислот в человеческом организме, внутриклеточная концентрация в плаценте достигает 10 мМ, в плазме матери – 60, а плода – 135 мМ [12]. Дифференциация трофобласта в синцитиотрофобласт нарушается при дефиците таурина, так как эти клетки обладают повышенной восприимчивостью к воспалительным цитокинам и, соответственно, повышенным уровнем апоптоза. Эти данные свидетельствуют о важной роли таурина в превращении трофобласта и доказывают, что он обладает свойством цитопротектора [13]. Эффекты таурина при экспериментальном СД Целью следующего эксперимента было выяснить, имеет ли таурин терапевтический эффект на метаболизм глюкозы, липидный обмен и диабетические осложнения на крысах линии OLETF (Otsuka Long-Evans Tokushima Fatty, OLETF). Эта линия животных замечательна тем, что при старении крыс моделируется развитие СД типа 2 соответственно характерному для человека. Четырнадцать 50-недельных крыс OLETF с хроническим СД кормили 2% таурином. В качестве контроля были взяты животные, которым не добавляли таурин. Животные содержались на диете 12 нед. Таурин снижал уровень глюкозы в крови в течение 12 нед. Улучшенный тест на толерантность к глюкозе сохранялся в течение 6 нед после самого эксперимента. Таурин значительно снижал резистентность к инсулину. После 12 нед кормления таурином значительно снизились сывороточные уровни липидов, таких как триглицериды (ТГ), холестерин (ХС), липопротеид низкой плотности. Таурин значительно снизил уровень лептина, но не повлиял на уровень адипонектина; уменьшил гипергликемию и дислипидемию по крайней мере частично, за счет повышения чувствительности к инсулину и лептину у крыс OLETF с длительным диабетом. Авторы сделали заключение, что дополнительное исследование необходимо для решения вопроса о том, имеет ли таурин такой же положительный эффект у человека с СД [14]. Интереснейший обзор, напечатанный в журнале «Amino Acids», называется «Потенциальная полезная роль таурина при диабете и его осложнениях». В России же мы можем говорить не о потенциальной роли таурина, а о действительных эффектах этого вещества в клинике СД [15]. Таурин в клинике В России практически уже 10 лет существует препарат Дибикор® (ПИК-ФАРМА), содержащий в качестве действующего вещества таурин. Метаанализ нескольких исследований, которые были проведены в ведущих крупных центрах РФ и оформлены в виде статей, показал, что добавление таурина (Дибикора) к лечению больных СД типа 2 значительно улучшает эффективность терапии (рис. 2) [16–20]. Связано это, по всей видимости, с тем, что при СД наблюдается дефицит таурина. Те функции, которые выполняет аминоэтансульфоновая кислота, не в состоянии взять на себя другие соединения. Недостаток таурина в сердце ведет к кардиопатии, в клетках крови – к нарушению иммунитета, нежелательным изменениям взаимодействия клеток крови с эндотелием и увеличению агрегационных свойств тромбоцитов, в печени – к застойным явлениям, образованию камней и нарушению всасывания жиров и витаминов, в ЦНС – к изменению нейропередачи. Иначе говоря, симптомы дефицита таурина в организме носят системный характер. Пациенты 2 групп принимали метформин в сочетании с препаратами сульфонилмочевины. Все пациенты продолжали принимать антигипертензивную, гиполипидемическую и антиагрегантную терапию в предшествующих включению в исследование дозах во время всего периода наблюдения. Другое объяснение эффективности таурина может быть обусловлено тем, что печень пациента с СД, который получает терапию, состоящую из 5–8 наименований, не в состоянии справиться с таким набором лекарств. Таурин является хорошим гепатопротектором, это продемонстрировано в исследованиях с животными [21] и людьми [22–24]. Таурин – гепатопротектор Используя технику cDNA microarray и подтверждение в реальном времени обратной транскрипционно-полимеразной реакции (RT-PCR), на гепатоцитах человека линии HepG2 показано, что при добавлении в культуру клеток таурина из 349 задействованных генов 44 являлись вовлеченными в трансдукцию сигналов. Это были гены митогенактивизированной протеинкиназы (MAPK), киназы 7, p21-активизированной киназы-4 и т.д. [25]. К фиброзу печени приводит хроническое поражение, сопровождаемое увеличенным производством экстрацеллюлярных матричных компонентов. Основной источник этого процесса – звездчатые клетки печени (ЗКП). Сверхактивность ЗКП раскручивает пролиферацию и приводит к подавлению апоптоза. В работе Y.Chen и соавт. обнаружено, что таурин влиял на пролиферацию ЗКП, но не действовал на апоптоз. Эффект таурина опосредован через увеличение синтеза cAMP и подавление генной экспрессии c-jun и c-fos (p<0,01) [26]. Замечено, что таурин может уменьшать окислительный стресс, вызванный разными препаратами или физическими процессами, но сам таурин не является в классическом понимании антиоксидантом подобно, например, витамину Е. Взаимодействие таурина с биомембраной помогает защищать клетки при окислительном взрыве [27]. Антидепрессант Таурин – одна из наиболее распространенных аминокислот в ЦНС. Он обладает свойствами нейромодулятора и антиоксиданта. Возможно, по предположению авторов следующих исследований, он может влиять и на психические расстройства, такие как депрессия. В этом исследовании было показано, что применение у животных высоких доз таурина (45 ммоль/кг) в течение 4 нед с последующим стрессом (плавание) по сравнению с контрольной группой увеличивало в гиппокампе фосфорилирование и активность внеклеточной регулируемой киназы 1/2 (ERK1/2), протеинкиназы В (Akt), киназы-3b-гликогенсинтазы (GSK3b) и циклического аденозинмонофосфата зависимого элементсвязывающего белка (CREB). Авторы предположили, что таурин обладает антидепрессивным эффектом и способен изменять сигнальные каскады в гиппокампе при депрессии [28]. У крыс при диабете, вызванном стрептозотоцином (СТЦ), также было показано его антидепрессантное действие [29]. Ответы пациентов в плацебо-контролируемых исследованиях неоднократно демонстрировали, что применение Дибикора оказывает благоприятный эффект на психическое здоровье пациентов с СД. Наиболее четкая статистическая динамика была зарегистрирована к окончанию периода наблюдения в группе, принимавшей дополнительно к традиционной терапии Дибикор® (уменьшение жалоб на утомляемость/усталость, сердцебиение, перебои в работе сердца, одышку, боли в сердце, сухость во рту). Анализ субъективного статуса пациентов 2 групп (плацебо/Дибикор®) в конце периода наблюдения, проведенный исходя из критерия «устранение имевшегося на момент включения в исследование симптома – положительный эффект терапии», продемонстрировал достоверные различия между группами по абсолютному большинству параметров [30]. В следующем исследовании изучали эффекты монотерапии глибенкламидом и Дибикором на пациентах, страдающих СД. Изменение самочувствия в процессе лечения манинилом было статистически недостоверно. Активность через 2 нед снизилась на 2,51% (р<0,05), а через 4 нед – на 5,23 – (р<0,005). Настроение через 2 нед повысилось на 5,41% (р<0,005), однако через 4 нед снизилось на 16,13% от исходного (р<0,00005). У больных, получавших монотерапию Дибикором, самочувствие уже через 2 нед превышало исходное на 22,41% (р<0,0005), а через 4 нед – на 20,06% (р<0,0005). Активность через 2 нед повысилась на 11,73% (р<0,05), а через 4 нед – на 20,45% от исходных цифр (р<0,0005). Настроение через 2 нед повысилось на 30,31% (р<0,005), а через 4 нед – на 30,36% от исходного (р<0,00005). Проведенный дисперсионный анализ выявил наибольшее влияние Дибикора на настроение и активность пациентов. Курсовая терапия манинилом приводит к снижению активности пациентов и ухудшению их настроения, а таурином – к улучшению психофизиологического статуса пациентов за счет улучшения их самочувствия, настроения и увеличения активности [31]. Детоксикационный эффект В последнее время новые данные научной литературы сообщают об эффективности таурина в качестве защитного средства против некоторых экологических токсинов и медикаментозного повреждения органов. Мы можем говорить о гепато-, нефро-, нейро-, кардио- и тестикулярной токсичности. На соответствующих моделях животных этот факт был продемонстрирован. Кроме того, таурин является эффективным в борьбе с диабетом и его осложнениями, в том числе кардиомиопатиями, нефропатиями, нейропатиями, ретинопатиями и атеросклерозом. Эти положительные эффекты, вероятно, связаны с несколькими механизмами действия таурина на внутриклеточные процессы. В обзоре J.Das, A.Roy, P.Sil [32] обобщены механизмы его детоксикационного действия и профилактической роли в отношении токсинов и медикаментозной патофизиологии органов и диабета. Влияние монотерапии манинила, таурина и их совместного применения на функцию почек изучали в следующей работе [33]. В 1-й группе больных, получавших манинил по окончании 4 нед терапии, уровень креатинина крови увеличился по сравнению с исходным на 11,3% (р<0,0001), также наблюдалось увеличение альбумина в моче на 53,04% (р<0,05). У больных, получавших таурин, наблюдалось снижение уровня креатинина на 7,9% (р<0,01) и альбумина мочи – на 44,5% (р<0,05). В механизме снижения эндогенного креатинина возможно прямое ренопротекторное действие таурина (Дибикора), на которое указывают K.Winiarska и соавт. В группе больных, получавших сочетанную терапию манинилом и таурином, по окончании лечения уровень креатинина снизился на 17,3% (р<0,001), а альбумина мочи – на 78% (р<0,01) от исходных цифр. Эффекты таурина на осложнения СД и их молекулярные механизмы Как было отмечено, плазменный и тканевой уровень таурина может меняться при разных патофизиологических состояниях. Концентрация таурина в плазме крови и тромбоцитах у больных СД типа 2 снижена почти в 1,5 раза по сравнению со здоровыми людьми [34]. Гипергликемия ускоряет неферментативное гликозилирование белков и приводит к накоплению конечных продуктов гликозилирования. Этому процессу препятствует таурин за счет высокой реактивности по отношению к альдегидам [35] по сравнению с другими аминокислотами. Образование нейтрофилами при участии гипохлорной кислоты (HClO) миелопероксидазы – процесс, необходимый для борьбы с микроорганизмами. Будучи сильным оксидантом, HClO также окисляет ЛПНП, повреждает белые клетки крови и эндотелий [36]. В эксперименте на крысах с моделью СД типа 2 выявлена высокая миелопероксидазная активность. Таурин, захватывая хлор от гипохлорной кислоты, становится также оксидантом, но менее агрессивным. Кроме того, тауринхлорамин ингибирует воспалительные сигналы через нуклеарный фактор (NF-kb) [37]. Этот механизм лежит в основе протективного действия таурина при развитии ретинопатии, нефропатии, кардиопатии. Эндотелиальная дисфункция развивается при СД и приводит к развитию макроангиопатии. Таурин подавляет экспрессию молекул адгезии сосудистого эндотелия VCAM-1 и молекул межклеточной адгезии ICAM-1, индуцируемую высокой концентрацией глюкозы в культуре эндотелиальных клеток [38]. Нефропатия Мы уже описали защитный эффект таурина (Дибикора) при нефропатии, вызванной манинилом. Недавно было показано, что добавление таурина в корм крыс начиная с 4-го месяца после индукции у них СД, существенно подавляло экскрецию белка с мочой, что было связано с уменьшением внеклеточного матрикса, экспрессии TGF-b и окислительного стресса в почечных клубочках [39]. В экспериментах с диабетом, индуцированным СТЦ, добавление таурина уменьшало апоптоз, а также нарушение усвоения глутамата, индуцированного высоким уровнем глюкозы, в глиальных клетках сетчатки. Повышенный же уровень глутамата на СТЦ-модели СД вызывает ретинопатию [40, 41]. Нейропатия Развитию периферической нейропатии при СД способствует накопление сорбитола в нерве (в результате повышенного содержания внутриклеточной глюкозы с участием альдоредуктазы), что ведет к уменьшению уровня таурина в клетке [42]. Таким образом, таурин как осморегулятор не может в должной мере противостоять осмотическим изменениям, вызванным сорбитолом. На модели невропатии у крыс с диабетом, вызванным СТЦ, таурин улучшал нарушенную функцию нервов, повышая проведение возбуждения и улучшая кровоснабжение [43, 44]. Атеросклероз Достаточно много свидетельств положительного действия таурина на течение атеросклероза, часто сопутствующего СД [45]. Эти два заболевания, как известно, усугубляют течение друг друга. Активация тромбоцитов и их агрегация при атеросклерозе – основные звенья развития тромбоза. По данным F.Franconi и соавт. [34], прием таурина в дозе 1,5 г/сут в течение 90 дней больными инсулинзависимым СД подавлял агрегацию изолированных тромбоцитов, индуцированную арахидоновой кислотой. В исследовании с Дибикором установлена линейная зависимость между концентрацией препарата и его дезагрегационным эффектом. Лечение Дибикором приводило к устранению спонтанной агрегации, статистически достоверному уменьшению вязкости крови. У всех пациентов на терапии Дибикором достигнута компенсация углеводного обмена [46]. Но если говорить о доказательной медицине, необходимо вспомнить международное эпидемиологическое исследование по протоколам, одобренным Всемирной организацией здравоохранения – WHO CARDIAC 1985–2005. В исследования вошла 61 популяция из 25 стран мира, и в каждой популяции смотрели по 100 мужчин и женщин. Было показано, что экскреция таурина с мочой (как маркера уровня потребления таурина с пищей) находится в обратной корреляционной зависимости с уровнем летальности от ишемической болезни сердца. В статье Y.Yamori [47] приведены данные, с большой степенью достоверности показывающие, что население стран, потребляющих большое количество таурина, имеет меньшие массу тела, уровень общего ХС, артериальное давление и индекс атерогенности. Кардиопатия В настоящее время научным миром принят и не вызывает сомнений тот факт, что дефицит таурина ведет к кардиопатии. Известно также, что при сердечной недостаточности его уровень в кардиомиоцитах повышается – объяснение этого явления пока не совсем ясно, но в обсуждениях принимается как защита миокарда, поскольку таурин модулирует гликолиз, в частности фосфорилирование пируватдегидрогеназы [48]. Есть данные о том, что добавление в пищу таурина после развития кардиомиопатии предупреждает увеличение массы сердца и улучшает диастолическую (-dp/dtmax), но не систолическую функцию миокарда [49]. В двойном слепом плацебо-контролируемом исследовании у больных СД и диастолической дисфункцией левого желудочка показано, что применение препарата Дибикор® на фоне приема сахароснижающих, гиполипидемических, гипотензивных препаратов улучшает показатели углеводного и липидного обменов, умеренно снижает артериальное давление и частоту сердечных сокращений, улучшает процесс реполяризации миокарда и диастолическую функцию левого желудочка. Симптомы диастолической дисфункции после курса лечения не регистрировались у 63% больных, принимающих Дибикор®, и у 10% на плацебо [18]. В заключение отметим, что накоплен огромный опыт как в эксперименте, так и в клинике о роли таурина в обмене веществ и благоприятном лечебном эффекте при нарушении углеводного обмена, инсулинорезистентности, метаболическом синдроме и СД типа 1 и 2.