CC BY
20
Коритко О.О., доцент, ® Лье1еський нащональний утеерситет еетеринарног медицины та бютехнологт
¡мет С.З.Гжицького
ДО ПИТАННЯ ПРО ГЛУТАТ1ОНЕПЕРОКСИДАЗУ
Ключовi слова: глутатюнпероксидаза, перекисне окиснення, оргатзм, продуктиетсть, етамт В12
Окисно - вщновна система глутатюну виконуе дуже важливу i складну роль в живих оргашзмах. Вона включае ферменти глутатюнтрансферазу, глутатiонредуктазу, ди яких спряжеш з глутатiонпероксидазою, а також ферменти, як знешкоджують альдегiди (7, 15).
Глутатюн легко включаеться в реакци трансгщрогешзацп з утворенням змшаних дисульфiдiв, у зв'язку з чим служить бюлопчним переносником водню. Вщдаючи водень i окиснюючись, глутатiон сприяе пщтримщ велико! групи тiолових ферменив у вiдновленiй формi (13), актившсть яких залежить вiд цiлiсностi 1х сульфгiдрильних груп (11).
На перших етапах вивчення було встановлено, що участь глутатiону в окисно - вщновних процесах зумовлена наявнiстю у його складi залишку цисте!ну. Вважають, що глутатiон служить фiзiологiчною формою транспорту i збереження цисте!ну, необхщного для бiосинтезу бiлкiв i шших бiологiчно активних сполук.
З метаболiзмом глутатiону пов'язують механiзм захисту клiтинних бiлкiв i мембран вiд дil перекисiв i супероксидного радикалу. Система вiдновленого глутатюну ввдграе унiкальну роль у формуванш резистентностi органiзму до рiзноманiтних хiмiчних i фiзичних впливiв: це найбшьш важливий захисний механiзм клiтини ( 5, 14).
Встновлено антиканцерогенну, детоксикацшну, протипухлинну, геропротекторну, а також стреспротекторну дiю iндукторiв, зокрема iонолу. 1х бiологiчний ефект пов'язуют з iндукцiею важливих ферментiв метаболiзму глутатiону i паралельним пiдвищенням вiдновленого глутатiону (7).
Система глутатюну реагуе як одне цше, за винятком глутатюпероксидази, актившсть яко! в таких умовах може не змшюватись (10). У зв'язку з цим роль глутатюнпероксидази е особливо щкавою.
Глутатiонпероксидаза е единим вщомим на даний час селеновмюним ферментом еукарiотичного походження. 1! фiзiологiчна роль в органiзiмi заключаеться в захиси лiпiдiв клiтинних мембран вщ перекисного окиснення шляхом каталiзу розпаду перекисiв в присутностi вiдновленого глутатюну. У зв'язку з цим система захисту ферментом кл^ин, попереджуючи !х вiд перекисного окиснення, спряжена з окисно - вiдновною системою глутатюну.
® Коритко О.О., 2008
97
Захисна функщя ферменту пов'язана зi знешкодженням потенцшно шкщливих для кл^ин речовин, яю утворюються на головних шляхах метаболiзму чи в результатi небажаних побiчних реакцiй.
Так, для забезпечення тканинного дихання молекулярний кисень активуеться в процес вiльнорадикального окиснення. При взаемоди бiологiчного субстрату з киснем вщбуваеться чотириступiнчасте вiдновлення молекули кисню, в результат чого утворюються токсичнi для кл^ини радикали. Бiльшiсть реакцiй вщновлення кисню може привести до накопичення таких сполук.
e + H+ - e+H+ e+H+ _ e +Н+ u2-O2 -- H2O2-OH -H2O
Як видно 3i схеми, на першому етат внаслiдок втрати молекулою кисню одного електрону утворюеться супероксидний радикал служить. Вш е попредником iнших, бшьш активних окисникiв, якi утворюються на наступних етапах вiдновлення молекули кисню. Саме щ окисники негативно впливають на мембраннi лiпiди, ДНК та iншi компоненти клiтини, що, в кшцевому результатi, може вбити И.
Так, за участю утвореного на наступному етапi вiдновлення кисню Н2О2 здiйснюеться перекисне окиснення лiпiдiв кл^инних мембран. При цьому перекиси вступають в реакци з ненасиченими жирними кислотами, якi легко окиснюються. Утвореш пероксиди лiпiдiв, будучи розчинними у вод^ вимиваються з мембран, що сприяе самовiдновленню мембранних структур i забезпечуе нормальне функцiонування мембран. Пероксиди лшвдв необхiднi також для бюсинтезу ряду гормонiв. Однак, надмiрне утворення пероксидiв мае негативний вплив. Вважають, що ix руйнiвна дiя на мембрани е центральною ланкою патоxiмiчниx процесiв, якi розвиваються при посиленому утворенш пероксидiв.
Посилене утворення пероксидiв ненасичених жирних кислот в лiзосомаx викликае ix набухання i розрив з наступним лiзисом клiтини. Перекисне окиснення м^охондрш порушуе фiксацiю ферменив на ix зовнiшнix i внутршшх стiнкаx.
Активують перекисне окиснення лшвдв рiзнi стресовi впливи. Це характерно, зокрема, при акустичному стресi для мозку (9), печiнки - при великих фiзичниx навантаженнях, серцевого м'яза - при емоцшному стресi (8). Встановлено, що тривала дiя стрес-фактора посилюе перекисне окиснення наднирникiв, що може викликати пониження функци залоз (6).
Накопичення пероксидiв лiквiдуеться в процес вiдновлення Н2О2, утвореного в результат описаних процесiв, до води Це е можливим за участю пероксидаз в присутност вiдновленого глутатюну:
Е -SeH + ROOH -Е—SeOH + ROH
Вiдновлена Пдропереоксид Окиснена Гiдропереоксид
глутатiонпероксидаза лiпiдiв глутатюнпероксидаза сполуки
98
E - SeOH +2 G — SH
Окиснена Вщновлений
глyтaтiонпеp- глyтaтiон оксидаза
E —SeH + G —SS — G + H2O
Вiдновленa Окиснений
глyтaтiонпеp- глyтaтiон оксидаза
Eфективнiсть знешкодження О2- i H202 yнеможливлюe yтвоpення гщ-pоксильного paдикaлy - бiльш активного, шж два попеpеднi, окисники ( 12).
Глютaтiонпеpоксидaзa здiйснюe кaтaлiз pозпaдy H202 i оpгaнiчних пеpекисiв. Впеpше феpмент виявив в еpитpоцитaх людини в 1957 p.i чеpез два pоки видiлив в очищеномy сташ М.Мiлз. Згодом глyтyтiонпеpоксидaзy видiлили з еpитpоцитiв бика, вiвцi, щypa; з печшки ниpки i сеpця мишi i щypa, з ниpки i печшки свиш, з мозку щypa, сiткiвки ока бика, печiнки чоpного окуня (1).
Молекyляpнa маса глyтaтiонпеpоксидaзи коливаеться вщ 72 до 92 тис. Феpмент складаеться з чотиpьох ^иблизно однакових субодиниць, кожна з яких мiстить селен (кофaктоp) у фоpмi одного селенцистешового залишку. Селен знаходиться в активному ^rnpi глyтaтiонпеpоксидaзи i це пояснюе ïï високу комплекоyтвоpюючy здaтнiсть по вiдношенню до пеpекисних сполук. Дефi-цит селену i вiтaмiнy Е значно посилюе пеpекисне окиснення з одночасним пониженням активност мiкpосомaльноï глyтaтiонтpaнсфеpaзи (5).
У дослiдaх на щypaх, якi yтpимyвaлись на paцiонi з недостaтнiм вмiстом вiтaмiнy Е, селену i метюшну, встановолено, що у ïхнiй печiнцi aктивнiсть глyтaтiонпеpоксидaзи i вмiст вiдновленого глyтaтiонy були вщповщно нижчими на 45 i 75% поpiвняно з показниками в печшщ щypiв контpольноï гpyпи, яю отpимyвaли повноцiнний paцiон. Ведення у дефщитний за вказаними сполуками paцiон селену чи вiтaмiнy Е с^ияло пiдвищенню глyтaтiонпеpоксидaзи до ноpмaльного piвня. Вмiст вiдновленого глyтaтiонy ноpмaлiзyвaвся лише ^и введеннi до paцiонy метюшну. Максимум активной глyтaтiонпеpоксидaзи пpоявляeться ^и введеннi до paцiонy твapин 15% казешу. Пpи цьому вiдмiчено також макисмальне пiдвищення вмiстy aмiнокислоти цистеш в печiнцi щypiв. Haстyпне тдвищення в paцiонi дози казешу, а також метюшну i цистех'ну на актившсть глyтaтiонпеpоксидaзи не впливало (14).
Пiдвищення активной глyтaтiонпеpоксидaзи пiд впливом казе1'ну могло бути пов'язане з додатковим поступленням селену, який мютиться в казешу як вiдомо, у фоpмi селенцистех'ну .
W.R.Meyer et al. (1981) вщм^или, що пiдвищення загально1' глyтaтiонпеpоксидaзноï aктивностi в печiнцi свиней пов'язано з додатковим поступленням в оpгaнiзм селену. ^и цьому aктивнiсть глyтaтiонпеpоксидaзи в печiнцi i плaзмi кpовi може бути iндикaтоpом потpеби свиней в селеш. Активнiсть еpитpоцитapноï глyтaтiонпеpоксидaзи, на думку aвтоpiв, може бути викоpистaнa для оцiнки концентpaцiï селену в кpовi твapин.
99
Згщно даних М.Бартона i ш. (1979), свиш з високою активнiстю глутатюнпероксидази хворiють менше порiвняно до тих, у яких актившсть ферменту е низькою.
Пщвищення активност глутатiонпероксидази в сироватцi кровi ВРХ встановлено при додатковому введеннi в оргашзм вiтамiну Вх2. При цьому вiдмiчено прямий корелятивний зв'язок мiж активнiстю ферменту i продуктивнiстю тварин (4).
Згщно даних ХУМсе е! а1. (1984), активнiсть глутатiонпероксидази з вшом посилюеться у всiх тканинах, за винятком мозку.
Таким чином, вивчення впливу окремих факторiв на актившсть глутатюнпероксидази мае певне наукове та практичне значення. Шляхом введення в кормовi ращони кормових добавок, яю мiстять селен, вiтамiни Вх2 та Е, можна сприяти зменшенню процесiв перекисного окиснення, якi, в свою чергу, можуть бути причиною ряду патолопчних процесiв в оргашзм1
Для вивчення активностi глутатiонпероксидази нами були проведет дослщи по згодовуванню курчатам-бройлерам в складi основного ращону кормово! добавки з вiдповiдним вмютом вiтамiну В^. Кормовою добавкою служив торф, який попередньо активували за допомогою бютехнолопчного методу з метою пщвищення у його складi вказаного вiтамiну.
У результатi проведених дослщжень було встановлено зростання активностi глютатюнпероксидази в сироватцi кровi курей, яю одержували кормову добавку. Крiм того, згодовування кормово! добавки з рiзним вмютом вiтамiну Вх2 по-рiзному вплинуло на активнiсть ферменту. Так, при згодовуванш курам II дослiдно! групи кормово! добавки з вмютом вiтамiну Вх2 3.92 мкг/г натурально! речовини, актившсть гютатюнпероксидази в !х кровi в кiнцi дослiдного перiоду становила 0.707 мкмоль/мл/хв, а при згодовуванш кормово! добавки з вмштом вiтамiну В^ 4.59 мкг/г натурально! речовини (III дослщна група) активнiсть ферменту була вищою i становила 0.941 мкмоль/мл/хв. У птищ контрольно! (I) групи, яка одержувала основний ращон, активнiсть ферменту становила 0.571 мкмоль/мл/хв.
Крiм того, нами вiдмiчено прямий корелятивний зв'язок мiж поступленням вiтамiну В^ у складi кормово! добавки, актившстю ферменту глютатiонпероксидази в сироватщ кровi та приростами живо! маси птищ. Так, в юнщ дослщного перiоду середня жива маса птищ контрольно! (I) групи становила 1350г, II дослщно! - 1510 г, i III дослiдно! - 1680 г (3).
Отже, додаткове згодовування вiтамiну сприяе зростанню активностi глютатюнпероксидази в кровi курей-бройлерiв i позитивно корелюе з приростами живо! маси.
Лгтература
1. Абдуллаев Ф.И. Некоторые биологические аспекты действия селена на организм животных // Усп. совр. биол. - М.: Наука, 1989. - Т.108, вып.2..- С.279 - 289.
100
2. Бурлакова Е.Б., Наджарян Т.Л. Биологические проблемы старения: замедление старения антиоксидантами // Итоги науки и техники. Общие пробл.биол./ВИНИТИ - М., 1986. - 5. - С.229.
3. Гвоздь О. О. Изменение содержания витаминов В1 и В12 и аминокислот в торфе в процессе биотехнологической обработки с применением сульфата натрия и их влияние на некоторые биохимические показатели и продуктивность цыплят-бройлеров. - Автореф. дис... канд. биол. наук. - Львов, 1992. - 18 с.
4. Грабовский С.С. Активность отдельных ферментов углеводного обмена у крупного рогатого скота в онтогенезе и в зависимости от продуктивности. Дис..канд.биол.наук. - Львов, 1990. 156 с.
5. Колисниченко Л.С., Кулинский В.И. Глутатионтрансферазы. //Усп.совр.биол. - М.: Наука, 1989. - Т. 107, вып.2. - С.179 - 185.
6. Дорошкевич Н.А., Анцулевич С.Р., Виноградов В.В. Динамика процессов перекисного окисления липидов и стероидогенеза в коре надпочечников при стрессе.//Укр.биох.журн. - К.: Наук.думка, 1990. - Т.62, №64. - С.97 - 100.
7. Кругликова Г. О. Глутатюнпероксидазна актившсть печшки щурiв за рiзноl забезпеченост оргашзму в^амшом Е i селеном //Тези доп. III Укр.бюх. з'1зду. - 1977. - С.167 - 168.
8. Меерсон Ф.З., Коган В.Е. Предупреждение стрессорных и гипоксических повреждений сердца с помощью антиокисданта ионола.//Кардиология. - 1979. -38. - С.108 - 111.
9. Мелконян М.М. Процессы перекисного окисления липидов в мозгу белых крыс при аккустическом стрессе. //Нейрохимия. - 1984. - № 3. - С.331 - 332.
10. Панченко Л.Ф., Герасимов А.М., Коен Я.М. и др. Повышение активности глутатионпероксидазы и глутатионредуктазы печени крыс при введении фенобарбитала. //Фармакол. и токсикол. - 1975. - 38, № 3. - С.334 - 337.
11. Торчинский Ю.М. Сера в белках. - М.:Наука, 1977. - 302 с.
12. ХочачкаП., Сомеро Д. Биохимическая адаптация. - М.:Мир, 1988. - 367 с.
13. Arias G.M., Jakoby R.B. Glutathione - metabolism and function//Raven Press. -New Jork, 1976. - P.382.
14. Baumann P.F., Smith T.K., Braj T.M. The effect of dietary protein and sulfur amino acids on gepatic glutathione concеntration and glutathione dependend enzyme activities in the rat// Can.J.Physiol. and Pharmacol. - 1988. - 66. - №8. - P.1048 -1052.
15. Douglas K.T. Mechanism of action of glutathione-dependent enzymes.// Adv. Enzymol. - 1987. - V.59. - P. -103-106.
Summary
In the article a problem of relationship of blood glutathione peroxidase activity, vtamin В12 contentin the diet and productivity of animals (and poultry) are considered.
Стаття надшшла до редакцИ 14.04.2008
101
