Енергетичний стан сітківки щурів з експериментальним діабетом і осьовою міопією
DOI:
https://doi.org/10.31288/oftalmolzh202346166Ключові слова:
діабет, діабетична ретинопатія, міопія, сітківка, гіпоксія, енергетичний обмін, мітохондрії, експериментАнотація
Актуальність. Вивчення патогенезу діабетичної ретинопатії з метою подальшої розробки методів лікування та профілактики цього захворювання є важливим медико-соціальним завданням офтальмології. Діабетична ретинопатія з супутньою міопією має певні особливості розвитку. Діабетичні ускладнення на сітківці за наявності міопії значно менші ніж при еметропії, але механізми цього парадоксального впливу міопізації ока на тяжкість діабетичних порушень в сітківці не відомі.
Мета: вивчити стан енергетичного обміну сітківки по біохімічним маркерам мітохондріальної функції (рівень лактату, пірувату, АТФ, АДФ, активність сукцинатдегідрогенази) у щурів з моделлю стрептозоцин-індукованого діабету, який розвинувся на тлі осьової міопії, порівняно з окремими моделями діабету та міопії.
Матеріал та методи. Осьову міопію підвищеного ступеня у двотижневих щурів викликали шляхом блефарорафії обох очей та перебування в умовах зниженого освітлення протягом 2-х тижнів. У тварин з осьовою міопією та у інтактних щурів моделювали стрептозотоцин-індукований діабет повторюваним внутрішньочеревним введенням субдіабетичних доз стрептозотоцину (15,0 мг/кг маси) протягом 5 днів. Тварин контрольної групи утримували в умовах природного освітлення. Через 2 місяці всіх тварин вивели з експерименту під наркозом. У плазмі крові та сітківці щурів визначали вміст АТФ, АДФ, лактату, пірувату, а також їх співвідношення. Активність сукцинатдегідрогенази вивчали в ізольованих мітохондріях сітківки.
Результати. Встановлено, що у тварин із діабетом знижувався рівень показників енергетичного обміну (АТФ, АДФ, сукцинатдегідрогенази) у плазмі крові й сітківці та формувався гіпоксичний стан в сітківці зі збільшенням лактату до 183,8 %, пірувату до 145,5% та їх співвідношення на 26,5 % відносно контрольних даних. Водночас у тварин із послідовним моделюванням осьової міопії та стрептозотоцин-індукованого діабету встановлено зниження вмісту у сітківці лактату на 20,2 %, пірувату на 15,5 % та їх співвідношення (до 36,5 проти 38,7) порівняно із групою з ізольованим діабетом, що свідчить про зниження гіпоксичного стану при міопізації ока. У щурів з діабетом та осьовою міопією встановлено підвищення рівня АТФ у плазмі крові на 21,8 %, сітківці на 21,2 %, активності мітохондріальної сукцинатдегідрогенази сітківки на 20,8% порівняно з відповідними даними щурів з ізольованим діабетом.
Висновок. Збільшення осьової довжини очного яблука, тобто міопізація ока, при експериментальному діабеті супроводжується активацією енергетичних процесів та розвитком адаптації до гіпоксії у клітинах сітківки.
Посилання
Miller DJ, Cascio MA, Rosca MG. Diabetic Retinopathy: The Role of Mitochondria in the Neural Retina and Microvascular Disease. Antioxidants (Basel). 2020 Sep 23;9(10):905. doi: 10.3390/antiox9100905.
Gudzenko KA, Mogilevskyy SIu. Predictors of the risk of developing diabetic retinopathy in type 2 diabetes mellitus and primary open-angle glaucoma in the course of a comorbid condition. J Ophthalmol (Ukraine). 2021;1:84-8.
Chen Y, Coorey NJ, Zhang M, et al. Metabolism Dysregulation in Retinal Diseases and Related Therapies. Antioxidants (Basel). 2022 May 11;11(5):942. doi: 10.3390/antiox11050942.
Rykov SO, Mogilevskyy SIu, Lytvynenko SS, Ziablitsev SV. Angiopoietins and prediction of vitreous hemorrhage in type 2 diabetes patients with diabetic retinopathy. J Ophthalmol (Ukraine). 2022;1:3-10.
Thagaard, MS, Vergmann AS, Grauslund J. Topical treatment of diabetic retinopathy: a systematic review. Acta Ophthalmol. 2022; 100:136-147. https://doi.org/10.1111/aos.14912.
Mikheytseva IN, Mohammad A, Putienko AA, et al. Correlation between axial length and anterior chamber depth of the eye and retinal disorders in type 2 diabetic rabbits with myopia. Oftalmol Zh. 2018;6:44-51.
Mohammad A, Mikheytseva IN, Putienko AA, Kolomiichuk SG. On the role of lipid metabolism and lipid peroxidation in the development of retinal disorders in type 2 diabetic rats with myopia. J Ophthalmol (Ukraine). 2019;5:56-63.
Mikheytseva IN, Molchaniuk NI, Mohammad A, et al. Ultrastructural changes in the chorioretinal complex of the rat after inducing form-deprivation axial myopia only, diabetic retinopathy only and diabetic retinopathy in the presence of myopia. J Ophthalmol (Ukraine). 2021;4:72-8.
Lim LS, Lamoureux E, Saw SM, Tay WT, Mitchell P, Wong TY. Are myopic eyes less likely to have diabetic retinopathy? Ophthalmology. 2010;117(3):524–30. http:// dx.doi.org/10.1016/j.ophtha.2009.07.044.
Wang X, Tang L, Gao L, et al. Myopia and diabetic retinopathy: A systematic review and meta-analysis. Diabetes Res Clin Pract. 2016 Jan.; 111:1-9. doi: 10.1016/j.diabres.2015.10.020.
Sultanov MI, Gadzhiev RV. [Features of the course of diabetic retinopathy in myopia]. Vestn Oftalmol. 1990;106(1):49-51. Russian.
Vähätupa M, Järvinen TAH, Uusitalo-Järvinen H. Exploration of Oxygen-Induced Retinopathy Model to Discover New Therapeutic Drug Targets in Retinopathies. Front Pharmacol. 2020 Jun 11;11:873. doi: 10.3389/fphar.2020.00873.
Joyal JS, Sun Y, Gantner ML, et al. Retinal lipid and glucose metabolism dictates angiogenesis through the lipid sensor Ffar1. Nat Med. 2016 Apr;22(4):439-45. doi: 10.1038/nm.4059.
Gunton JE. Hypoxia-inducible factors and diabetes. J Clin Invest. 2020 Oct 1;130(10):5063-5073. doi: 10.1172/JCI137556.
Bhatti JS, Bhatti GK, Reddy PH. Mitochondrial dysfunction and oxidative stress in metabolic disorders-A step towards mitochondria based therapeutic strategies. Biochim Biophys Acta (BBA). Mol Basis Dis. 2017;1863:1066-1077.
Joyal JS, Gantner ML, Smith LEH. Retinal energy demands control vascular supply of the retina in development and disease: The role of neuronal lipid and glucose metabolism. Prog Retin Eye Res. 2018 May; 64:131-156. doi: 10.1016/j.preteyeres.
Palkovits S, Lasta M, Told R, et al. Relation of retinal blood flow and retinal oxygen extraction during stimulation with diffuse luminance flicker. Sci Rep. 2015 Dec 17;5:18291. doi: 10.1038/srep18291.
Bisbach CM, Hass DT, Robbings BM, et al. Succinate Can Shuttle Reducing Power from the Hypoxic Retina to the O2-Rich Pigment Epithelium. Cell Rep. 2020 May 5;31(5):107606. doi: 10.1016/j.celrep.2020.107606.
Bénit P, Goncalves J, El Khoury R, et al. Succinate Dehydrogenase, Succinate, and Superoxides: A Genetic, Epigenetic, Metabolic, Environmental Explosive Crossroad. Biomedicines. 2022;10:1788. https://doi.org/ 10.3390/biomedicines10081788.
Mikheytseva IN, Mohammad А, Putienko AA, et al. Modelling form deprivation myopia in experiment. Journal of Ophthalmology (Ukraine); 2018;2(481):50-5.
Bergmeyer HU. Methods of enzymatic analyses. London: Аcademic Press; 1984. 499 р.
Prokhorova MI. [Methods of biochemical studies (lipid and energy metabolism)]. Leningrad University Press: Leningrad; 1982. Russian.
Parikh S, Goldstein A, Koenig MK, et al. Diagnosis and management of mitochondrial disease: a consensus statement from the Mitochondrial Medicine Society. Genet Med. 2015 Sep;17(9):689-701. doi: 10.1038/gim.2014.177.
Hurley JB, Lindsay KJ, Du J. Glucose, lactate, and shuttling of metabolites in vertebrate retinas. J Neurosci Res. 2015 Jul;93(7):1079-92. doi: 10.1002/jnr.23583.
Li X, Yang Y, Zhang B, et al. Lactate metabolism in human health and disease. Sig Transduct Target Ther. 2022;7:305. https://doi.org/10.1038/s41392-022-01151-3.
Bogan JS. Granular detail of β cell structures for insulin secretion. J Cell Biol. 2021 Feb 1;220(2):e202012082. doi: 10.1083/jcb.202012082.
Gurina AE, Mikaelyan NP, Kulaeva IO, et al. [Association between activity of insulin receptors and blood ATP in the presence of dyslipidemia in children with diabetes mellitus]. Fundamentalnyie issledovaniia. 2013;12 (1):30-4. Russian.
Bakhtiari N, Hosseinkhani S, Larijani B, et al. Red blood cell ATP/ADP & nitric oxide: The best vasodilators in diabetic patients. J Diabetes Metab Disord. 2012 Aug 24;11(1):9. doi: 10.1186/2251-6581-11-9.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Михейцева І.М., Амаієд Ахмед, Коломійчук С.Г.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY). Ця ліцензія дозволяє повторно використовувати, поширювати, переробляти, адаптувати та будувати на основі матеріалу на будь-якому носії або в будь-якому форматі за умови обов'язкового посилання на авторів робіт і первинну публікацію у цьому журналі. Ліцензія дозволяє комерційне використання.
ПОЛОЖЕННЯ ПРО АВТОРСЬКІ ПРАВА
Автори, які подають матеріали до цього журналу, погоджуються з наступними положеннями:
- Автори отримують право на авторство своєї роботи одразу після її публікації та назавжди зберігають це право за собою без жодних обмежень.
- Дата початку дії авторського права на статтю відповідає даті публікації випуску, до якого вона включена.
ПОЛІТИКА ДЕПОНУВАННЯ
- Редакція журналу заохочує розміщення авторами рукопису статті в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах), оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності і динаміці цитування.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження статті у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом за умови збереження посилання на первинну публікацію у цьому журналі.
- Дозволяється самоархівування постпринтів (версій рукописів, схвалених до друку в процесі рецензування) під час їх редакційного опрацювання або опублікованих видавцем PDF-версій.
- Самоархівування препринтів (версій рукописів до рецензування) не дозволяється.
