CC BY
3
ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ БИОТРАНСФОРМАЦИИ В ОРГАНАХ КРЫС С ТЕРМИЧЕСКОЙ ТРАВМОЙ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ОКСИДА АЗОТА
А.Г. Соловьева, Н.В. Диденко, К.Л. Беляева, А.И. Дударь, П.В. Перетягин, А.К. Мартусевич, С.П. Перетягин
ФГБОУ ВО «Приволжский исследовательский медицинский университет» Минздрава России, Нижний Новгород
Abstract
The work is devoted to the study of the activity of biotransformation enzymes in organs in the experimental therapy of combined thermal injury under the influence of dinitrosyl iron complexes. The experiment was carried out on white rats of the Wistar line. The activity of aldehyde dehydrogenase and alcohol dehydrogenase was studied in liver, kidney, heart and lung homogenates on days 3 and 10 after combined thermal injury. It is established that dinitrosyl iron complexes had detoxifying properties. Under the influence of the deposited form of nitric oxide, an increase in the specific activity of aldehyde dehydrogenase, alcohol dehydrogenase after injury in the organs of rats was observed.
Key words: burn, dinitrosyl iron complexes, alcohol dehydrogenase, aldehyde dehydrogenase
Работа посвящена изучению активности ферментов биотрансформации в органах при экспериментальной терапии комбинированной термической травмы под влиянием динитрозильных комплексов железа. Эксперимент проведен на белых крысах линии Wistar. В гомогенатах печени, почек, сердца и легких исследовали активность альдегиддегидрогеназы, алкогольдегидрогеназы на 3 и 10 сутки после комбинированной термической травмы. Установлено, что ДНКЖ обладали детоксикационными свойствами. Под воздействием депонированной формы оксида азота наблюдалось повышение удельной активности альдегиддегидрогеназы, алкогольдегидрогеназы после травмы в органах крыс.
Ключевые слова: ожог, динитрозильные комплексы железа, алкогольдегидрогеназа, альдегиддегидрогеназа
Термические поражения представляют серьезную медицинскую, социальную и экономическую проблему [6]. Термическая травма сопровождается развитием эндогенной интоксикации, накоплением в крови токсичных биологически активных компонентов в результате усиления катаболических процессов при снижении эндогенной детоксикации [4].
Основная роль в процессе детоксикации и элиминации токсичных соединений отводится ферментным системам органов. Энзиматический барьер реализуется в ходе реакций окисления и восстановления, метилирования,
ацетилирования, различных синтезов. Утилизация альдегидов протекает преимущественно при участии таких ферментов системы биотрансформации как альдегиддегидрогеназа (АлДГ) и алкогольдегидрогеназа (АДГ). Таким образом, исследование активности альдегиддегидрогеназы, алкогольдегидрогеназы и поиск путей их коррекции в органах является актуальным в решении проблемы эндогенной интоксикации при ожоге.
Одним из перспективных средств лечения ожоговой болезни выступают активные формы азота [5; 7]. Типичным донором монооксида азота являются динитрозильные комплексы железа (ДНКЖ), в том числе содержащие тиольные лиганды. ДНКЖ способны воздействовать на разнообразные физиологические процессы, оказывать антиоксидантное действие, нейтрализуя токсичные продукты перекисного окисления липидов [7]. Выяснение биофизических и биохимических аспектов действия оксида азота и его доноров остается до сих пор актуальной и недостаточно исследованной проблемой.
Целью работы явилось исследование активности альдегиддегидрогеназы и алкогольдегидрогеназы в органах крыс с комбинированной термической травмой при воздействии глутатион-содержащих динитрозильных комплексов железа.
Материалы и методы Эксперимент проведен на белых крысах-самцах линии Wistar массой 200250 г. Животные были разделены на группы: 1 - здоровые, интактные животные (п=15), 2 - контрольная (животные с ожогом, которым ежедневно внутрибрюшинно вводили 1 мл физиологического раствора, п=15), 3 - опытная (животные с ожогом, которым с первых суток проводили инфузионную терапию водным раствором ДНКЖ (1 мл; 0,3 ммоль/л), п=15). ДНКЖ с глутатионом получали по методике А.Ф. Ванина [1]. Животным 2 и 3 групп под наркозом (Золетил (60 мг/кг) + Ксила (6 мг/кг)) наносили комбинированную термическую травму(КТТ): контактный термический ожог (20% п.т.) и термоингаляционное воздействие горячим воздухом и продуктами горения в течение 20-30 секунд [5]. Животных выводили из эксперимента на 3 и 10 сутки после КТТ путем декапитации под наркозом («Золетил» + «Ксила»).
Активность альдегиддегидрогеназы оценивали по Б.М. Кершенгольц, Е.В. Серкиной [2]. Каталитическую активность алкогольдегидрогеназы в прямой реакции (АДГпр) определяли с использованием в качестве субстрата этанола, в обратной реакции (АДГобр) - с использованием ацетальдегида [3]. Активность ферментов исследовали в гомогенате печени, сердца, почек и лёгких на 3 и 10 сутки после ожога.
Статистическую обработку данных проводили с использованием программы Statistica 6.0. Достоверность различий между группами оценивали с использованием ^критерия Стьюдента.
Результаты и их обсуждение Полученные результаты показали, что каталитическая активность альдегиддегидрогеназы при комбинированной термической травме снижается в легких, сердце и почках. В легких удельная активность АлДГ статистически значимо уменьшалась на 3-и сутки после ожога на 40%, на 10 сутки после травмы на 52% по сравнению с контрольными животными. В сердце активность
фермента достоверно понизилась лишь на 3 сутки после поражения на 38% по сравнению со здоровыми животными, нормализуясь к 10 суткам после ожога. Удельная активность АлДГ в почках была статистически значимо ниже нормы на 3 сутки после травмы на 33% по сравнению с контрольной группой животных (рис. 1). Снижение активности альдегиддегидрогеназы является плохим прогностическим признаком, так как может привести к накоплению высокотоксичных альдегидов.
Исключительно важным звеном в патогенезе ожоговой болезни является нарушение функций печени, поскольку печень является главным детоксицирующим органом. Известно, что сразу после термической травмы печень подвергается влиянию токсических продуктов на фоне резко сниженной ее антитоксической функции [6].
Рис. 1. Удельная активность альдегиддегидрогеназы (нмоль НАДН/мин*мг
белка) при ожоге на фоне введения ДНКЖ (примечание: * - различия статистически значимы по сравнению с контрольной группой ф<0,05); ** -различия статистически значимы по сравнению с ожогом ф<0,05))
В печени выявлено компенсаторное повышение удельной активности альдегиддегидрогеназы на 10 сутки после термической травмы в 2,2 раза по сравнению с контрольной группой животных (рис. 1). Рост активности фермента в этот временной промежуток соответствует наступлению третьей фазы эндогенной интоксикации, характеризующейся проникновением токсичных соединений в клетки.
Введение крысам с комбинированной термической травмой ДНКЖ способствовало повышению активности АлДГ в легких на 3 и 10 сутки после ожога. В сердце под влиянием динитрозильных комплексов железа активность АлДГ статистически значимо возросла в 4,5раза на 3 сутки после травмы по сравнению с нелеченными животными и превысила показатель здоровых крыс в 2,8 раза (рис. 3). При этом под влиянием депонированной формы оксида азота в
почках активность фермента снизилась и оказалась статистически значимо ниже показателей здоровых животных на 3 сутки на 74%, на 10 сутки на 28% соответственно.
Выявлено нормализующее влияние ДНКЖ на активность АлДГ в печени при термической травме: активность фермента статистически значимо снизилась на 10 сутки после поражения на 40% по сравнению с нелеченными животными.
1000,00 900,00 800,00 700,00 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00
интактные ожог,Зсутки ожог, 10 сутки ожог+ДНКЖ,3 ожог+ДНКЖ,
су 1 Юсу 1
Рис. 2. Удельная активность алкогольдегидрогеназы в обратной реакции (нмоль/мин*мг белка) при ожоге на фоне введения ДНКЖ (примечание: * -различия статистически значимы по сравнению с контрольной группой ф<0,05);
** - различия статистически значимы по сравнению с ожогом ф<0,05))
Биотрансформация альдегидов связана не только с работой фермента альдегиддегидрогеназы, но и с алкогольдегидрогеназой. При накоплении альдегидов может происходить смещение направления реакции, катализируемой этим ферментов в сторону их восстановления до менее токсичных спиртов. Изменения удельной активности алкогольдегидрогеназы в органах крыс с термической травмой при лечении ДНКЖ представлены на рисунках 2, 3. Удельная активность АДГобр статистически значимо уменьшается во всех органах и на всех исследуемых сутках после ожога. В печени активность статистически значимо снижается в 1,6 раза на 3-и сутки, в 1,9 раза на 10-е сутки после ожогового повреждения по сравнению с контрольной группой (рис. 2). В легких активность АДГобр статистически значимо снижается после термической травмы в 6,4 раза на 3-и сутки, в 4,4 раза на 10-е сутки после термической травмы по сравнению со здоровыми животными. В сердце удельная активность уменьшается в 3,1 раза на 3 сутки, в 2,3 раза на 10 сутки после термической травмы по сравнению с интаткными крысами.
В почках также происходит значительное падение активности обратной реакции алкогольдегидрогеназы: на 3 сутки после поражения в 8,9 раза, на 10 сутки после ожога в 3,8 раза по сравнению с контрольной группой крыс.
Уменьшение активности алкогольдегидрогеназы в обратной реакции при термической травме приводит к накоплению во всех исследуемых органах высокотоксичных альдегидов, ацеталей и кетонов. Снижение активности АДГобр может быть связано с полиорганной недостаточностью, которая, по мнению М.Я. Малаховой [4], сопровождает ожоговую травму.
Введение крысам динитрозильных комплексов железа вызвало статистически значимое повышение удельной активности АДГобр в сердце на 3 сутки после ожога в 1,5 раза, в печени на 10 сутки после травмы в 1,3 раза и уменьшение в легких на 10 сутки после поражения в 1,5 раза, в почках на 3 сутки в 2,4 раза, на 10 сутки после ожога в 3 раза по сравнению с нелеченными животными (рис. 2).
180,00 160,00 140,00 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00
М
интактные ожог,3 сутки ожог, 10 сутки ожог (ДНКЖ, 3 ожог (ДНКЖ,
легкие
I сердце
печень
I почки
су!
Юсу 1
Рис. 3. Удельная активность алкогольдегидрогеназы в прямой реакции (нмоль/мин*мг белка) при ожоге на фоне введения ДНКЖ (примечание: * -различия статистически значимы по сравнению с контрольной группой ф<0,05); ** - различия статистически значимы по сравнению с ожогом ф<0,05))
Исследование удельной активности алкогольдегидрогеназы в прямой реакции показало статистически значимое снижение активности фермента при комбинированной термической травме лишь в легких на 3 сутки в 3,3 раза, на 10 сутки после ожога в 3,9 раза и в печени на 3 сутки после поражения в 1,8 раза по сравнению со здоровыми животными. На 10 сутки после травмы в печени активность АДГпр достоверно возросла в 1,6 раза, в почках в 1,7 раза по сравнению с интактными крысами. Повышение активности АДГ в прямой реакции способствует накоплению высокотоксичных альдегидов. В сердце не выявлено статистически значимых изменений активности АДГпр.
Введение крысам с термической травмой депонированной формы оксида азота (ДНКЖ) способствовало нормализации удельной активности АДГпр: повышению в легких на 10 сутки после ожога в 2 раза, снижению в печени и почках на 10 сутки после поражения в 2 раза соответственно (рис. 3).
Заключение
Таким образом, показано положительное влияние динитрозильных комплексов железа на активность альдегиддегидрогеназы и алкогольдегидрогеназы в органах при комбинированной термической травме.
Список литературы
1. Ванин А.Ф., Микоян В.Д., Кубрина Л.Н. и др. Моно- и биядерные динитрозильные комплексы железа с тиолсодержащими лигандами в различных биосистемах // Биофизика. 2015. Т. 60, № 4. С. 735-747.
2. Кершенгольц Б.М., Серкина Е.В. Некоторые методические подходы к изучению метаболизма этанола // Лабораторное дело. 1981. №2. С. 126.
3. Кочетов Г.А. Практическое руководство по энзимологии. М.: Высшая школа, 1980. - 272с.
4. Малахова М. Я. Эндогенная интоксикация как отражение компенсаторной перестройки обменных процессов в организме // Эфферентная терапия. 2000. Т. 6, № 4. С. 3-14.
5. Мартусевич А.К., Соловьева А.Г., Ашихмин С.П., Перетягин С.П. Влияние ингаляций оксида азота на состояние окислительного и энергетического метаболизма крови крыс // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2015. Т. 101, №2. С. 180-188.
6. Островский Н.В., Бабкин В.Б., Белянина И.Б. и др. Неотложная помощь при термической травме. Саратов: Изд-во СМУ, 2006. -35 с.
7. Lewandowska H., Brzoska K., Meczynska-Wielgosz S., Rumianek K., Wojciuk G., Kruszewski M. Dinitrosyl iron complexes-structure and biological functions // Postepy Biochem. 2010. Vol. 56. № 3. P. 298 - 304.
