Фосфолипидный состав плазмы крови как показатель организации фосфолипидного матрикса мембран почек и печени Текст научной статьи по специальности «Клиническая медицина»

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ Экспериментальные исследования

О Коллектив авторов, 1998

УДК 612.12:612.273.2:576.314:[611.36+611.61

Н.Н.Смирнова, В.В.Козлов, М.А.Флеров

ФОСФОАИПИДНЫЙ СОСТАВ ПЛАЗМЫ КРОВИ

КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ОРГАНИЗАЦИИ ФОСФОЛИПИДНОГО

МАТРИКСА МЕМБРАН ПОЧЕК И ПЕЧЕНИ

N.N.Smirnova, V.V.Kozlov, M.A.FIerov

BLOOD PLASMA PHOSPHOLIPIDS AS AN INDICATOR OF THE PHOSPHOLIPID MATRIX STRUCTURE OF CELL MEMBRANES IN THE KIDNEYS AND LIVER

Кафедра педиатрии Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. акад. И.П.Павлова, Институт физиологии им. И.П.Павлова РАН, Россия

РЕФЕРАТ

Методом тонкослойной хроматографии изучены фосфолипидный состав плазмы крови, ткани печени и почек интактных кроликов, а также влияние краткосрочной гипоксии (15—60 с) на соотношение фосфолипидов в печени и почках. Показана относительная устойчивость фосфолипид-ного матрикса клеточных мембран печени к гипоксии по сравнению с тканью почек. Установлена зависимость концентрации в плазме фосфатидилэтаноламина от его содержания в печени и почках. Содержание фосфатидилэтаноламина в плазме можно расценить как показатель резервных возможностей мембран почек и печени в поддержании состава липидного бислоя. Ключевые слова: фосфолипиды, печень, почки, плазма крови, гипоксия.

ABSTRACT

The thin-layer chromatography was used to study the phospholipid formula of blood plasma, liver and kidney tissues of intact rabbits and the influence of short-term (15—60 sec) hypoxia upon the correlation of phosphlipids in the liver and kidneys.

The phospholipid matrix of the liver cell membranes was shown to be relatively resistant to hypoxia as compared with the renal tissue. The concentration of phosphatidilaethanolamine in plasma was found to depend on its content in the liver and kidney. Plasma phosphatidilaethanolamine may be considered to be an indicator of the reserve resources of the kidney and liver membranes for the maintenance of the lipid belayer.

Key words: phospholipids, liver, kidney, blood plasma, hypoxia.

ВВЕДЕНИЕ

Плазма крови — наиболее доступный материал для исследования в клинической практике. Однако интерпретация результатов по содержанию в плазме различных ее компонентов требует определенной осторожности, так как очевидно, что это — результат целого каскада метаболических процессов, происходящих в организме. Одним из важнейших эндогенных регуляторов, составляющих основу структурно-функциональной организации клеточных мембран, являются фосфолипиды (ФЛ). Под фосфо-липидным контролем находятся практически все кинетические и термодинамические характеристики ферментов и рецепторов [9]. Накапливается все больше экспериментальных дан-

ных о регуляции фосфолипидами процессов синтеза белка, активности ферментов репликации и транскрипции, а следовательно, возможности их влияния на ДНК-матрицы [1, 2]. Источником плазменных липидов являются ткани, в которых происходит их синтез. Следовательно, интенсивность синтеза и распада ФЛ в тканях — один из основных факторов, влияющих на их состав в плазме. ФЛ поступают в кровь из всех органов: из печени, почек, легких, форменных элементов крови, стенок сосудов. Однако интенсивность поступления ФЛ из разных органов неодинакова. Основным источником плазменных ФЛ является печень [5]. При поражении какого-либо органа в нем меняется как интенсивность обмена сложных ли-

Таблица 1

Фосфолипидный состав почек, печени и плазмы крови интактных кроликов (п=6)

Фракция ФЛ, Почки, Печень, Плазма крови.

ХШ мкг ФЛ/мг ткани мкг ФЛ/мг ткани мкг ФЛ/мл

ЛФХ 0,73±0,03 1,18±0,05 458,33±65,14

ФС 3,52±0,93 1,60±0,29 300,0±84,38

ФХ 10,12±2,28 8,82±1,47 159,0+91,58

ФЭА 8,65±1,64 6,35±1,21 436,0±94,37

ФК 4,10±1,28 1,50±0,16 425,0±57,08

га =г

с; ю га

пидов, так и проницаемость мембраны тканей для последних. Под влиянием патологических условий возможно изменение свойств плазмы, что сказывается на интенсивности очищения ее от циркулирующих веществ. Наконец, в русле крови присутствуют ряд липолитических ферментов, степень активности которых также может влиять на липидный состав плазмы. Таким образом, содержание сложных липидов в плазме — обобщенное отражение их обмена в организме.

Работ, сопоставляющих фосфолипидный состав плазмы крови и тканей внутренних органов, мало [5, 6]. Наиболее значимые в клинической биохимии изменения липидного состава плазмы и, в частности, изменения содержания и соотношения фракций ФЛ имеют место при патологии печени и почек [6, 7]. В последнее время показано, что ФЛ почек обладают своеобразным функциональным влиянием на другие компоненты плазмы. Так, ФЛ почек оказывают в плазме крови выраженное антикомплементарное действие, причем гораздо большее, чем ФЛ легких, селезенки и сердца [13].

Одним из ведущих звеньев патогенеза большинства заболеваний печени и особенно почек является гипоксия. Гипоксия признается одним из самых мощных факторов стрессорного воздействия на организм, которое сопровождается значительными метаболическими сдвигами [3|. Острое кислородное голодание — ведущий процесс большинства патологических состояний организма. Гипоксия вызывает обратимое угнетение метаболизма ФЛ, причем степень подавления различных фракций неодинакова. Включение радиоактивного фосфора в фосфатидил-холин (ФХ) и фосфоинозитолы (ФИ) снижается на 40—50%, в фосфатидилсерин (ФС) и в фосфатидилэтаноламин (ФЭА) — на 32%, в фос-фатидную кислоту (ФК) — на 27% [4, 10]. Эти исследования касаются ФЛ ткани мозга. Аналогичных работ в отношении ткани печени и почек нам не встретилось.

Цель работы — проанализировать соотношение основных фракций ФЛ между плазмой крови и гомогенатами ткани печени и почек у интактных кроликов и в условиях краткосрочной гипоксии.

5 X 0) Г

0 с

г к

X

я а

■е-

х

5

5 м

1 §

м с 2

I *

О X

•е- з

о х

0 X

■& га

г!

0) л

г 2

5 П

» 5 к з

о С

0 5 Ф X

1 I

Ж ■з к

е; ф

а а о

х о 3 х а о

а

О н о о

л 6 С а

СО 01

с: а

О И

см ч-

о о о о

2

й см

00 00

о о

I « «

* с ® |

ш Я < * £ 0 го 0

х х ^ х

е в в е

<м с- со Й

со V- см й 8

о о о о о

о" о" о о о"

О) 00

Т- "3- см

□5 Г- СМ

со 0О_ О)

О о" о

О)

2 га

4 I ? а °0 х ® в | ю о

га з-

га о

с с

с X

О X О X 2 СО 0 0 0 0° с;

Ш

в^х

о О СО

О о

о О

г- со с» о о м-

ООО

ж

Ю со

со О)

о" о"

г-

О)

ю со

СО т-

О) со

о

<

Ф го

10 о з < з V

(О^Юсг О в о §

X

е

в

I

X в

<

ГО 0 I

о 0

<

го в

X ©

I

X ©

О

8 °

о о

о" о"

ю ч

о см

о О I

о" о"

ш со О) СП

о" о"

ю

со см

СТ) О |

о' о"

I X £ го

I© зе

X в с;

£ 0 I

X в

с;

<

го 0 I

о в

со

со

О о

О О

СП со О О

см СП

•у 00

со ОЭ

о" о"

Ю

со см

СО 00

I© 1© 31 5 5 о © о ©

<

0) ф

< X ГО §

© 1 н 1 ^ ^

х го х 600

с; 0

а 2

х о.

03

о с[

а)

X

СО у

ф

а С

Том 2 • № 2

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Таблица 3

Использованы 24 беспородных кролика-самца со средней массой 2,3+0,4 кг. Лапаро-томия проводилась под эфирным наркозом. Ишемию вызывали накладыванием зажима на брюшную часть аорты на 15, 30 и 60 с. Ткань почки и печени немедленно помещали в жидкий азот и гомогенизировали в замороженном состоянии. Экстракцию липидов из гомогенатов проводили по методу Фолча [12]. Хроматографическое разделение проводили на стеклянных пластинках си-ликагеля в системе растворителей: хлоро-форм:метанол:71Ч аммиак в соотношении 60:35:5. Идентификацию ФЛ осуществляли методом инфракрасной спектроскопии [10], их количественное определение — по методу Бар-летта [11]. Одновременно в той же системе растворителей определяли фосфолипидный состав плазмы крови интактных кроликов.

РЕЗУЛЬТАТЫ

В табл. 1 и 2 представлен фосфолипидный состав почек, печени и плазмы крови интактных кроликов и достоверные коррелятивные связи между ними. Нетрудно заметить (табл. 3), что коррелятивные связи между ФЛ почки и плазмы крови гораздо многочисленнее, чем между печенью и кровью. Лишь в отношении одного из компонентов ФЛ—ФЭА — методом комплексного регрессионного анализа удалось вывести зависимость его содержания в плазме от содержания в гомогенатах почек и печени:

ФЭА плазмы=138,3+59,8хФЭА почек-34,52хФЭА печени, Я2=0.99: Р=214.91; р<0,005.

Учитывая особое место ФЭА в метаболической цепи ФЛ, а именно его близкое «родство» с ФС благодаря переходу одной фракции в другую через декарбоксилирование и возможность метилирования ФЭА до ФХ |8], полученная формула приобретает практическое значение, так как содержание ФЭА в плазме можно расценить как своеобразный показатель резервных возможностей мембран почек и печени в поддержании состава липидного бислоя.

Общее количество липидного фосфора в ткани почки с увеличением длительности гипоксии имеет тенденцию к снижению. Этой тенденции не прослеживается в ткани печени. Процентное соотношение фракций достоверно

Распределение фосфолипидов в почках и печени кроликов при краткосрочной гипоксии (%)

Фракция ФЛ Почки, п=6, с Печень, п=6, с

0 15 30 60 0 15 30 60

ЛФХ ФС ФХ ФЭА ФК 3,4±0,1 11,3+2,1 29,4±1,3 25,4±2,9 13,1±1,2 5,9±0,3 12,9±1,9 29,4±2,2 24,4±1,8 10,8±0,9 3,3±0,2 7,2±1,3 30,7±1,7 26,2±3,1 17,6±2,1 3,7±0,4 11,3+2,1 34,5+2,4 20,1+1,1 14,0±1,7 5,9±1,4 7,9±1,1 37,9+2,4 25,6±1,8 8,1 ±0,9 3,5+0,9 7,6+1,2 30,8±2,5 26,3±1,6 13,1±1,2 5,9+1,5 8,4±0,9 32,6+3,0 25,2±1,4 10,8+1,3 3,1±1,1 6,8±0,8 31,8±2,7 25,4+1,8 15,3+1,4

не меняется (см. табл. 1). Доля ФХ имеет тенденцию к увеличению за счет снижения доли ФЭА. При вычислении отношения абсолютных значений (по количеству фосфора в мкг/100 мг почечной ткани в гомогенатах) отмечается постепенное увеличение ФХ/ФЭА. Соотношение ФХ/ЛФХ через 15 с гипоксии падает в почечной ткани в 2 раза и остается неизменным к 60-й секунде опыта.

ОБСУЖДЕНИЕ

Несмотря на малое число наблюдений и краткосрочность гипоксии, наши данные позволяют предположить, что увеличение доли лизофосфатидилхолина (ЛФХ) отражает первую фазу стресса (соответствующую понятию «стадия аварийной адаптации» на организменном уровне). При этом происходит изменение микровязкости липидного бислоя и физико-химических параметров мембраны. За ней следует реакция адаптации мембран почечной ткани в

Общее количество фосфора фосфолипидов (на 100 мг ткани) в печени (а) и в почках (б) при краткосрочной гипоксии.

По оси абсцисс — продолжительность гипоксии (с); по оси ординат — количество фосфора (мкг/100 мг ткани).

виде пополнения ФХ за счет реакции метилирования ФЭА до ФХ [8]. На гомогенатах печени таких закономерностей не прослеживается, так как печень менее чувствительна к гипоксии, чем почки.

В этом эксперименте ткань почки гомогенизировали и исследовали без разделения на анатомические зоны. Однако, учитывая своеобразие кровоснабжения почки, можно предположить зону, наиболее подверженную краткосрочной гипоксии, и следовательно, реагирующую изменением фосфолипидного состава в наибольшей степени. Известно, что в почке можно выделить два структурно-функциональных круга кровообращения: большой (кортикальный) и малый (юкстамедуллярный). При нарушении почечного кровотока кровь продолжает циркулировать через юкстамедуллярные клубочки, а кровоснабжение в клубочках внешней зоны коркового вещества почки прекращается [7]. Именно с внешней зоной коркового слоя, очевидно, и связаны обнаруженные изменения фосфолипидного состава ткани почки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, изменение содержания ФЛ при гипоксии создает широкий диапазон регу-ляторных возможностей и придает метаболизму индивидуальных ФЛ свойства специфичности и направленности на определенные функции. Благодаря этому поддерживается определенное жидкокристаллическое состояние фосфолипидного матрикса мембраны, которое позволяет сохранить необходимую функциональную активность, определяющую одно из наиболее характерных и удивительных свойств живых организмов — способность приспосабливаться к самым разнообразным, включая и экстремальные, условиям жизни.

ЛИТЕРАТУРА

1. Алесеенко А.В., Красильников 8.А., Байков П.Я. и др. Влияние циклогексамида на липидный метаболизм в клетках, ядрах и субъядерных фракциях печени крыс // Биохимия,—1989—Т. 54, вып. 2,—С. 328—337.

2. Алесеенко А.В. Функциональная роль липидов в экспрессии клеточных онкогенов // Успехи биол. химии,— 1993.—Т. ЗЗ.-С. 85-105.

3. Дворкин В.Я., Четвериков Д.А., Шмелев А.А. Изучение содержания и скорости обновления отдельных фракций фо-сфолипидов 8 норме и при гипоксии // Укр. биохим. журн.-1965.-Т. 37, № 4,- С. 529-534.

4. Замуруев О.Н. Содержание фосфолипидов и мало-нилдиальдегида в коре больших полушарий при ишемии мозга крыс // Нейрохимия.-1985.- Т. 4, № 2,- С. 193—196.

5. Липская А.А. Изучение фосфолипидов мозга и печени методом тонкослойной хроматографии //Дис.... канд. биол. наук.-Л., 1967.

6. Никифорова Н.В. Роль липидов в жизнедеятельности почек (обзор)//Тер. арх.-1981.-Т. 53, №6.-С. 128—132.

7. Серов В.В., Пальцев М.А. Почки и артериальная ги-пертензия.-М.: Медицина, 1993.-256 с.

8. Соколова Г.П. Метилирование липидов как один из способов регуляции функциональной активности мембран // Доминантные механизмы поведенческих адаптаций (клеточный и системный уровни физиологических адапта-ций).-Л„ 1990,-С. 50—51.

9. Стручков В.А., Стражевская Н.Б. Эффект панкреатической липазы на надмолекулярные комплексы ДНК клеток эукаристов in vitro и in situ // Бюл. экспер. биол,—1997.— Т. 124, № 12.-С. 636-639.

10. Флеров М.А. Метаболическая активность фосфолипидов в нейронах и нейроглии // Нейрохимия.—1985.—Т. 4, № 4.-С. 393-401.

11. Barttlett G. Phosphorus assay in column chromatography// Biol. Chem.—1959—Vol. 234, № 1,—P. 466—473.

12. Folch J., Zees M., Sljane-Stanley G.N. A simple method for the isolation and purification of total lipids from animal tissues //J. Biol. Chem.—1957,—Vol. 226, № 2.—P. 497—506.

13. Ripa R. Azione anticomplementare in vitro dei fosfolipi-dei renali // Boll. Soc. Ital. Biol. Sper.—1970.—Vol. 46,— P. 1034—1035.