Науковий журнал про здоров’я

Рукен Есра Демірдоген *

взаємозв

Кафедра хімії, Природничий факультет, Університет Канкірі Каратекіна, Канкірі, Туреччина

* Автор-кореспондент: Рукен Есра Демірдоген
Хімічний факультет
Природничий факультет Університету Канкірі Каратекіна
Канкірі, Туреччина
Тел .: 905358562705
Електронна пошта: [електронна пошта захищена]

Дата отримання: 16 листопада 2019 р .; Дата прийняття: 24 січня 2020 р .; Дата публікації: 30 січня 2020 р

Цитування: Demirdogen RE (2020) Взаємозв'язок між рівнем бору в крові, цукровим діабетом, метаболізмом ліпідів, метаболізмом кісток та ожирінням: чи може бор бути ефективним показником для метаболічних захворювань? Health Sci J 14: 1.

Анотація

Це дослідження було спрямоване на вивчення можливості зв’язку між рівнем бору в крові (В) та метаболізмом вуглеводів та ліпідів та метаболітами, що структурують кістки, та використанням В як показника ожиріння та деяких захворювань, як цукровий діабет II типу. У дослідження взяли участь 42 пацієнти, класифіковані під контрольну групу, діабетики та діабетики із ожирінням із 14 суб'єктів (7 чоловіків та 7 жінок) різного віку. Виражена негативна кореляція спостерігалася між рівнем В у сироватці крові та рівнем глюкози у жінок та чоловіків у хворих на цукровий діабет (r = -0.653; -0.567) та діабетиків із ожирінням (r = -0.715; -0.748) та рівня HbA1c у діабетиків (r = -0.452; -0,367) та групи діабетиків із ожирінням (r = -0,648; -0,542), але жодної суттєвої взаємозв'язку не вдалося встановити ні з інсуліном, ні з рівнем ЛПВЩ. Значення тригліцеридів показали негативну кореляцію у жінок із діабетом (r = -0.483) та чоловіків із діабетом із ожирінням (r = -0.612), а також загального холестерину у діабетиків (r = -0.412; -0.541) та діабетиків із ожирінням (r = -0.578; -0,674) жінки та чоловіки. Рівні вітаміну D у хворих на цукровий діабет (r = 0,350; 0,586) та діабетиків із ожирінням (r = -0,241; 0,453) у жінок та чоловіків показали позитивну кореляцію. Результати показали, що рівень В може бути хорошим показником захворювань, пов’язаних з метаболізмом вуглеводів, ліпідів та кісток.

Ключові слова

Бор; Ожиріння; Цукровий діабет

Вступ

Ожиріння - це хронічне захворювання, що виникає внаслідок надмірної кількості енергії, що надходить в організм за допомогою дієти, порівняно з енергією, яку використовує організм. Сьогодні ожиріння є не лише естетичною проблемою, воно впливає на всі органи та системи в організмі, особливо на серцево-судинну та ендокринну системи, і зараз воно прийняте як хвороба, яка спричиняє різні порушення та навіть захворюваність [1]. Організація охорони здоров’я Word повідомляє, що сьогодні 1,6 мільярда людей страждають від надмірної ваги, і щороку щонайменше 2,8 мільйона людей втрачають своє життя через надмірну вагу або ожиріння [2]. Оскільки ожиріння стало проблемою охорони здоров'я, боротьба з ожирінням стала глобальною проблемою [3]. Одним із найбільш часто використовуваних методів діагностики ожиріння є Індекс маси тіла (ІМТ) [4]. Хоча частота ожиріння серед жінок вища, ніж серед чоловіків, внаслідок гормональних змін, що додають зайвої ваги під час вагітності, менопаузи та періодів лактації [5]. Ожиріння спричиняє розвиток ЦД типу II через ефект ліпотоксичності, ліполітичної відповіді та вільних жирних кислот.

Багато досліджень показали, що вітамін D необхідний для здорового розвитку кісток, запобігаючи багатьом типам раку, аутоімунним, серцево-судинним та інфекційним захворюванням [25]. Нестача вітаміну D пов’язана з ожирінням та діабетом [26,27]. У разі його дефіциту порушується мінералізація кісток і спостерігається рахіт у дітей у віці росту, а у дорослих остеомалязія (розм'якшення кісток), у більш пізніх віках спостерігається остеопороз.

У проведених раніше дослідженнях зазначалося, що у щурів з дефіцитом вітаміну D гіперінсулінемія виникає, якщо супроводжується дефіцитом бору. Ця знахідка створила підозру, що у випадках, коли харчування з магнієм або вітаміном D порушується, дефіцит бору потребує більше інсуліну для підтримки рівня глюкози в плазмі. Однак у дослідженні Н.А.Баккена та співавт. на щурах було показано, що вплив бору, що вживається за допомогою дієти, на рівень глюкози в плазмі крові не залежить ні від магнію, ні від вітаміну D [34]. Іншими словами, у цьому дослідженні не вдалося встановити ніякої чистої взаємозв'язку між зниженням концентрації інсуліну в плазмі бору та рівнем вітаміну D та магнію. Подібна реакція інсуліну в плазмі на гестацію бором та вітаміном D показує, що обидва фактори дієти функціонують незалежно в одній області метаболізму інсуліну. Однак вважається, що бор проявляє свою дію завдяки метаболіту вітаміну D, а бор підвищує ефективність вітаміну D [35].

Було показано, що рівень магнію в плазмі обернено пов'язаний із чутливістю до інсуліну. Підтримка магнію підвищує чутливість та секрецію інсуліну у пацієнтів із СД та зменшує розвиток діабету ІІ типу [36]. Однак, особливо при тривалому дефіциті магнію, концентрація глюкози або інсуліну натще збільшує базальну глюкозу, не змінюючи концентрації глюкози або інсуліну натще [37].

Вплив бору проти ожиріння було показано в різних моделях. Було показано, що бор може змінювати ліпідний профіль, впливаючи особливо на метаболізм ліпідів на тригліцериди та ЛПНЩ [38]. На молекулярному рівні бор впливає на активність щонайменше 26 ферментів [39], і більшість із цих ферментів має важливе значення для метаболізму енергетичного субстрату.

Бор у формі борату утворює комплекси з аденозин 5-фосфатом (NAD +), піридоксином, дегідроксиаскорбіновою кислотою та піридиновими нуклеотидами, які мають біологічне значення при дослідженні in vitro як конкурентний інгібітор деякого ферменту. Комплекси борату та нікотинаміду перешкоджають його функціонуванню як коферменту. Хоча бор може спричиняти дефіцит поживних речовин, коли він нижчий за оптимальний рівень [40], він може бути токсичним як для рослин, так і для людей, коли знаходиться у надзвичайно високій концентрації [41]. Тим не менше, діапазон між дефіцитом бору та надмірністю дуже малий. Споживання бору може відрізнятися залежно від обміну речовин та віку. Наприклад, для немовлят у віці від 0 до 6 місяців він становить 0,75 ± 0,14 мг/день, для чоловіків у віці 51-70 - 1,34 ± 0,02 мг/день, а для жінок, що годують - 1,39 ± 0,16 мг/день [28] . При споживанні борна кислота легко очищається від рідин організму як тварин, так і людей [42]. Рівень токсичності бору для людини досі точно невідомий, проте, хоча летальна доза для немовлят становить 3000-6000 мг для дорослих, вона становить 15.000-20.000 мг. Клінічні симптоми бору, вказані відповідно до віку/маси тіла, становлять від 100 до 55 500 мг.

Механізм роботи бору

Хоча механізм роботи бору точно не відомий, відомо, що для ссавців він регулює функцію паращитовидної залози за допомогою фосфору, магнію, і він тісно пов'язаний, особливо з кальцієм. Це корисно для кісткового метаболізму завдяки оптимальному метаболізму кальцію [43]. Бор відіграє важливу роль у профілактиці остеопорозу та у використанні важливих мінеральних добавок та вітаміну D. Було відзначено, що добавки бору є важливою підтримкою при лікуванні червоного вовчака, Candida Albicans, паразитів, алергій, нерегулярних статевих гормонів, симптомів менопаузи, старіння, остеопороз та артрит.

Бор у нетоксичних концентраціях бор всмоктується через шлунково-кишковий тракт і не зберігається в здорових тканинах. Через кілька годин він виводиться із сечею. Період напіввиведення борної кислоти у людини становить близько 1 доби [34]. Бор також впливає на метаболізм енергетичного субстрату. Хоча дослідження щодо впливу мікроелементів на хворих на цукровий діабет ще не дали чітких результатів в останніх дослідженнях, які показують, що бор позитивно впливає на ожиріння та ЦД ІІ типу, що розвивається внаслідок ожиріння. Однак недостатньо добре зрозуміло, як дефіцит бору порушує енергетичний обмін, коли інші поживні речовини даються в неоптимальній кількості. Як відомо, коли дієтичні рівні магнію та вітаміну D знаходяться на достатньому рівні, бор при фізіологічній кількості зменшує масу тіла. Підкреслюється, що бор може змінювати ліпідний профіль, відіграючи певну роль, особливо у секреції тригліцеридів та ЛПНЩ в ліпідному обміні. Показано, що амінокарбоксиборани є сильними гіполіпідемічними агентами у гризунів.

Матеріали і методи

Відбір проб

Зразки крові були відібрані у пацієнтів, які відвідали "Чанку" в приватній лікарні Каратекіна, Внутрішньоклінічну клініку, м. Канкірі, Туреччина, 2013. Пацієнти були обрані серед добровольців, які були прийняті в дослідження після заповнення форми прийому пацієнтів, у віці 40 років і старше були діагностовані як здорові, діабетики та діабетики із ожирінням.

Фахівці з забору крові в лікарні взяли у пацієнтів 10 мл зразків крові відповідно до методики аналізу в відділенні забору крові в лікарні. Зразки поділяли на їх сироватку та плазму. Після цього були проведені біохімічні аналізи. У цьому дослідженні параметри глюкози, інсуліну, HbA1c, холестерину, тригліцеридів, ЛПВЩ, ЛПНЩ, ALT, AST, GGT, вітаміну D, Mg, Ca та P аналізували за допомогою комерційних готових наборів TRIMARIS в біохімічному обладнанні RANDOX. Після перетравлення зразків аналіз бору проводили за допомогою ICP-MS.

Визначення ІМТ

ІМТ обчислюється відповідно до наведеної нижче формули шляхом ділення маси тіла на квадрат зросту:

ІМТ = (вага в кілограмах)/(зріст у метрах) 2

Визначення рівня глюкози

Вимірювання рівня глюкози в крові базується на принципі окислення глюкози до гліконової кислоти та H2O2 у присутності ферменту глюкозооксидази за допомогою комерційного набору TRIMARIS в обладнанні Randox. H2O2 окислюється до забарвленої сполуки під дією ферменту хромогенної пероксидази. Ця сполука досягає постійного червоного кольору завдяки дії H2SO4. Колориметричне вимірювання проводиться при 540 нм.

Метод вимірювання тригліцеридів

Вимірювання тригліцеридів проводиться за допомогою комерційного набору TRIMARIS в обладнанні Randox. Він здійснюється за допомогою реакцій, каталізованих ферментами гліцерол-кіназ, гліцерин, фосфат-оксидаза та пероксидаза після перетворення тригліцеридів у гліцерин та жирні кислоти ліпопротеїд-ліпазою.

Перекис водню реагує з 4-амінофеназоном та 4-хлоропенолом під дією ферменту пероксидази та утворює рожевий продукт. Інтенсивність забарвлення прямо пропорційна концентрації тригліцеридів і визначається за допомогою спектрофотометричного вимірювання при 505 нм.

Метод вимірювання загального холестерину

Вимірювання загального холестерину проводиться у зразках сироватки за допомогою комерційного набору TRIMARIS в обладнанні Randox.

Загальний рівень холестерину визначається ферментативно за допомогою холестеринової естерази та холестериноксидази. Ефіри холестерину розкладаються на вільний холестерин та жирні кислоти під дією ферменту холестерину естерази. Під дією ферменту холестериноксидази холестерин перетворюється на холест-4-ен-3-он та перекис водню. Перекис водню реагує з 4-амінофеназоном та фенолом під впливом ферменту пероксидази і утворює рожевий продукт. Інтенсивність забарвлення прямо пропорційна концентрації холестерину і визначається за допомогою спектрофотометричного вимірювання при 505 нм.

Метод вимірювання ЛПВЩ

Вимірювання ЛПВЩ проводиться у зразках сироватки за допомогою комерційного набору TRIMARIS в обладнанні Randox. Рівень ЛПВЩ визначають ферментативно, використовуючи поліетиленгліколь (ПЕГ) холестеринову естеразу та ПЕГ. Модифікована ПЕГ холестеринова естераза та холестериноксидаза виявляють селективну активність щодо фракцій ліпопротеїнів. Ефіри холестерину розкладаються на вільний холестерин та жирні кислоти під дією ферменту PEG холестерину естерази. Під дією холестериноксидази холестерин перетворюється на D4-холестенон та перекис водню. Через ефект ферменту пероксидази перекис водню реагує з 4-амінофеназоном та N- (2-гідрокси-3-сульфопропіл) -3,5-диметоксианіліном (HSDA), отримуючи синій колір. Інтенсивність забарвлення прямо пропорційна концентрації ЛПВЩ і визначається спектрофотометрично при 600 нм.

Метод розрахунку концентрації ЛПНЩ

Рівень ЛПНЩ у сироватці крові розраховується за формулою Фрідевальда. ЛПНЩ = загальний холестерин - [(ЛПВЩ) + (тригліцериди/5)]

Метод визначення бору

Бор визначали за допомогою спектрофотометрії з плазмовою масою з індуктивною зв’язкою (ICP-MS) (Thermo Jarrell Ash-VG Elemental, США). Скляний посуд навмисно не використовувався при підготовці зразків для визначення бору. Зразки сироватки крові 100 мг поміщали в посудини з політетрафторетиленом, що перебувають під тиском (ПТФЕ), і вони реагували з 2,5 мл концентрованої азотної кислоти та 0,5 мл перекису водню у присутності внутрішнього стандарту 10 мкг/л. Зразки перетравлювали в мікрохвильовій системі розщеплення (Milestone 1200, Mega) при 200 ° C протягом 30 хвилин. Потім зразки виймали з печі і до кожного зразка додавали 10 мл чистої води. Пізніше зразки поміщали в поліпропіленові (ПП) контейнери і зберігали до аналізу за допомогою ICP-MS. Усі стандартні розчини також готували в 1% HNO3 і 10 нг/г Be додавали як внутрішній стандарт. Зразки сироватки крові розбавляли у співвідношенні 1: 100 з 1% HNO3 та додавали 10 нг/г Be. Калібрувальні розчини отримували шляхом розведення сертифікованого стандартного розчину бору (Reageco Diagnostics). Для кожного зразка сигналу бору вимірювали за допомогою трьох інтеграцій, кожна з яких тривала 1 хвилину. Концентрацію бору визначали за допомогою небулайзера V-паз і VG Plasma Quad + 2 (VG Elemental), який містив автоматичний пробовідбірник Гілсона.

Перш ніж приступити до аналізу потужності зразків, швидкість потоку небулайзера, висоту спостереження над плазмою ретельно відрегулювали, використовуючи стандарт 1 ppm (1 мкг/мл) B. Умови роботи обладнання були відрегульовані, як зазначено в Таблиця 1 так що при аналізі 1% (об/об) зразки HNO3, що містять 10 нг/г Be, давали б максимальну чутливість параметрів обладнання, а коефіцієнт варіації був мінімальним. Ці оптимізовані параметри використовувались у всьому аналізі. Для отримання стабільної плазми обладнання запускали за 1 годину до аналізу (Таблиця 1).

Таблиця 1: Параметри обладнання ICP-MS.

Р.Ф. gücü 1,15 кВт
Витрата аргону
Небулайзер газ 0,8 л/дк.
Підтримуючий газ 0,5 л/дк
Плазмовий газ 15,0 л/дк
Охолоджуючий газ 14 л/дк
Глибина відбору проб 8 мм
Конус для відбору проб 1,0 мм
Конус підмітальної машини 0,7 мм
Всмоктування зразка 1,0 мл/дк
Масовий збір Puls/аналог
Об’єктив 2 5 В
Об’єктив 3 6 В
Об’єктив 4 -87 В.
Колектор -8,7 В
Діапазон -60,6 В
Витяжка 390 В
Відхилення полюса 3 В.
Інтеграційний період 2 с
Номер розгортки 10
Кількість/аму 16
Точка сканування 3
Пункт розслідування 3
Концентрація аналіту 10 нг/мл
Частота дискретизації 1 мл/док
Період вимірювання 10 сек. (режим підрахунку імпульсів)
Період очікування 0,32 мс
Довжини хвилі випромінювання
B 249,772 нм
Будьте 234,861 нм
Ca 317,933 нм

В якості промивних розчинів між зразками використовували 1% розчин HNO3. Тип і концентрація матриці, що використовується як для промивного розчину, так і для перетравлення зразків, залишаються однаковими, щоб плазма зберігала свою стабільність. З метою запобігання забрудненню від зразка до зразка промивний розчин зберігали у пластикових контейнерах, які попередньо промивали розчином HNO3 та тримали на висоті, що перевищує висоту зразка.

100 мг зразків сироватки крові розщеплювали 2,5 мл концентрованої азотної кислоти та 0,5 мл середовища перекису водню у присутності 10 мкг/л. Бути внутрішнім стандартом у контейнерах з ПТФЕ під тиском через мікрохвильову систему травлення (Milestone 1200, Mega) при 200 oC протягом 30 хв. . Після відбору з системи до зразків додавали 10 мл чистої води. Усі стандартні розчини бору також готували у розчинах 1: 100 HNO3, як і зразки, і 10 нг/г Be додавали як внутрішній стандарт.

Як зазначено в Таблиця 1 коли аналізували 1% (об./об.) зразків HNO3, що містять 10 нг/г Be, умови роботи обладнання регулювали таким чином, щоб чутливість обладнання була максимальною, а коефіцієнт варіації мінімальним. Були проведені дослідження чутливості, селективності та точності методу визначення бору, який був використаний у цьому дослідженні.

Кожен зразок читали тричі та повідомляли середні значення. В кінці кожного циклу, щоб забезпечити стабільність ІЦН та запобігти забрудненню, яке надходило б з інших зразків, запускали стандартний розчин. Значення впали в теоретичну концентрацію 1%. Межа виявлення (LOD) була визначена відповідно до Агентства США з охорони навколишнього середовища (US-EPA). Було проведено сім вимірювань за умов, наведених у Таблиця 1 через 0,050 мкг/мл B стандарту.

LOD, який становив 0,05 мкг/г, отримували множенням стандартного відхилення цих семи вимірювань на три. У деяких зразках сироватки крові концентрація бору була нижче LOD (BLD). Порожній зразок отримували, розбавляючи зразок сироватки, який відбирали у пацієнта перед інфузією, таким же чином. Весь аналіз проводився з використанням B-колосових порожніх зразків як контрольного значення. Аналіз стандарту 1 мкг/мл B проводився шляхом аналізу листя цитрусових NIST 1572, Міністерство торгівлі США, Національний інститут стандартів і технологій, Гейтерсбург, доктор медичних наук. Для аналізу B в сироватці крові в зразки плазми додавали 0,5 мкг/мл неорганічного бору. Аналіз усіх порожніх зразків проводили після додавання неорганічного бору в діапазоні концентрацій 0,5 та 0,05 мкг/мл. Крім того, для перевірки точності між циклами в кожному циклі також аналізували плазмову кров. У концентрації бору 10-40 мкг/г для (n = 3) аналізу бору встановлено, що точність, LOD та лінійний діапазон вимірювань становлять% 4,1, 0,05 мкг/г та 0,100-150 мкг/г відповідно.

Статистичний аналіз

У цьому дослідженні весь статистичний аналіз проводився за допомогою пакетної програми SPSS-13, і результати подавали як середнє арифметичне ± стандартне відхилення. Для значення різниць між середніми показниками використовували тест Стьюдента-t та багатогруповий тест One Way ANOVA. Тести на кореляцію проводили за допомогою кореляційного тесту Пірсона, а для тесту між контрольною групою та діабетичними та ожирілими діабетичними групами використовували тест на пару-t. с. 30. Однак суттєвої різниці у вазі та ІМТ різних статевих груп не спостерігалось. У всіх досліджуваних групах висота особин чоловічої статі була вищою, ніж особин жіночої статі (P