CC BY
24
УДК 616.126.42-008.9-074
ГИПОКСИЯ КАК ФАКТОР ПОВРЕЖДЕНИЯ КЛЕТОК И ТКАНЕЙ У ЮНОШЕЙ С ПРОЛАПСОМ МИТРАЛЬНОГО КЛАПАНА
ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ КОМПЕНСАТОРНО-ПРИСПОСОБИТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ
© 2006 г С.А. Чепурненко
Research of antioxidative enzymes activity in erythrocytes has disbalance of the first anti-oxidative protection line directed on elimination of a superoxidanion-radical and peroxide of hydrogen and intense functioning glutationdependent of a link. At patients with mitral valve prolapse taking place in a condition of disadaptation disbalance in antioxidative protection system was most expressed.
Пролапс митрального клапана (ПМК) является наиболее распространённой формой структурно-функциональной патологии сердца. В зависимости от метода исследования, используемых критериев диагностики и обследуемого контингента частота ПМК в популяции колеблется от 1,8 до 38 %, причём у детей и подростков частота выявления ПМК существенно выше, чем во взрослой популяции [1]. Данная проблема имеет социальный характер, так как первичный ПМК диагностируется в основном у лиц молодого, призывного и трудоспособного возрастов [2], а поставленный диагноз в ряде случаев приводит к ограничению профессионального выбора и непригодности к службе в армии. Окислительно-восстановительные процессы в организме составляют важную часть метаболизма и обеспечивают доставку и утилизацию кислорода в тканях [3]. Дефицит кислорода в условиях гипоксии приводит к неполному гидроксилированию пептидных цепей и образованию менее стабильных и менее прочных колла-геновых волокон [4]. Это, по-видимому, является одним из патогенетических факторов, приводящих к формированию ПМК. Вместе с тем патогенетическая роль гипоксии в юношеском возрасте у больных с ПМК изучена не достаточно. Многочисленные литературные данные позволяют сделать вывод об участии перекисного окисления липидов (ПОЛ) в патогенезе многих заболеваний [5, 6]. В свете этих представлений вызывает интерес выяснение роли соотношения прооксидантной и антиоксидантной систем при дисплазиях соединительной ткани, к которым относится и ПМК, так как она исходно обладает наименьшим антиоксидантным потенциалом [7].
При различных функциональных состояниях регулирующие функции активных форм кислорода (АФК) у здорового человека могут трансформироваться в их повреждающее влияние. Известно, что воздействие свободных радикалов сопровождается посттрансляционной модификацией структурно-функционального состояния белков, что имеет место при ПМК. Таким образом, можно полагать, что степень и характер нарушений
органоспецифических биохимических процессов в соединительной ткани находятся в зависимости от характера нарушений свободнорадикального окисления и антиоксидантной защиты (АОЗ) и могут влиять на формирование механизмов адаптивно-компенсаторных реакций организма.
Цель исследования - уточнить участие ферментов системы АОЗ в механизмах формировании различных типов компенсаторно-приспособительных реакций у юношей с ПМК, а также оценить направленность окислительно-восстановительных процессов в эритроцитах, определяющих выраженность гипоксии и степень адаптированности организма.
Методика исследования
В основу работы легли результаты клинических, инструментальных и биохимических исследований, проведенных у 137 юношей призывного возраста с ПМК в возрасте от 15 до 27 лет (средний возраст 17,78±2,43 года). В качестве контрольных оценивались показатели у 30 доноров мужского пола без указаний в анамнезе на сердечно-сосудистые заболевания. По возрастному критерию группы достоверно не отличались.
Для решения поставленных задач, помимо общеклинических данных, при обследовании пациентов с ПМК и здоровых лиц в день обращения в лечебное учреждение проводили эхокардиоскопию на аппарате Sim 5000 plus с датчиком 2 МГц по стандартной методике.
Содержание пировиноградной кислоты (ПВК) и лактата (Л), а также активность антиоксидантых ферментов исследовали в эритроцитах, полученных из венозной крови, взятой из кубитальной вены. Использовали 20%-й гемолизат, приготовленный на бидистиллированной воде.
Содержание ПВК в эритроцитах оценивали по Фридерману и Хаугену в модификации М.А. Бабаскина [8]. Количественное определение содержания Л в эритроцитах проводили по методу Баркер, Самерсон в описании В.В. Меньшикова и др. [9]. Активность каталазы (К) определяли колориметрически [10]. Активность глутатионредуктазы (ГР) устанавливали спектрофотометрически по методу Л.Б. Юсуповой [11]. Активность супер-оксиддисмутазы (СОД) определяли по методу H.P. Misra и I. Fridovich [12].
Результаты исследования
Все пациенты в соответствии с клинико-функциональным статусом были рандомизированы на 2 группы: с высокими и сниженными компен -саторно-адаптивными возможностями организма.
У больных с ПМК в эритроцитах выявлены достоверные различия в концентрации ПВК, Л и соотношения лактат/пируват по сравнению со здоровыми лицами (табл. 1).
Как видно из таблицы, у больных 2-й клинической группы уровень ПВК в эритроцитах был выше, чем в контроле, на 95,4 % (p < 0,05). Концентрация Л в эритроцитах в 1-й группе превышала значения в группе здоровых лиц на 123 %, а во 2-й группе на 51,4 %, р < 0,05. Повышение
концентрации ПВК при неадекватном увеличении концентрации Л в эритроцитах можно считать результатом значительного усиления гликолиза.
Таблица 1
Содержание конечных продуктов гликолиза в эритроцитах в зависимости от состояния компенсаторно-приспособительных возможностей организма у больных с ПМК, Х±т
Показатель/типы Контроль, n = 30 1-я клиническая группа, n = 64 2-я клиническая группа, n = 73
ПВК, мкМ/мл 0,174±0,016 0,25±0,054 0,34±0,042*
Лактат, мкМ/мл 2,1±0,122 4,69±0,16* 3,18±0,31*о
Лактат/пируват, усл. ед. 8,28±0,42 18,4±0,21* 9,49±0,31*о
Примечание. * - р < 0,05 по сравнению с контролем; о - р < 0,05 по сравнению с группой 1.
Объективным показателем интенсивности гликолитических процессов является коэффициент лактат/пируват. Соотношение лактат/пируват в 1-й группе превышало значения в контроле на 122 %, что было обусловлено напряжённостью гликолиза, и, по-видимому, носило компенсаторный характер (рис. 1). У больных 2-й группы исследуемый показатель превышал значение в группе контроля в значительно меньшей степени на 14,6 % (р < 0,05), что является свидетельством изменения метаболических процессов, отражающих особенности реакции компенсации гипоксии у пациентов с ПМК. Надо полагать, что во 2-й группе наблюдался более низкий приспособительный потенциал механизмов, направленных на снижение гипоксии. Это подтверждалось данными инструментальных исследований.
Рис. 1. Соотношение лактат/пируват в эритроцитах у юношей с ПМК в зависимости от типа компенсаторно-приспособительных возможностей организма: * — р < 0,05 по сравнению с контролем; Ф — р < 0,05 по сравнению с группой 1
Анализ состояния компонентов АОЗ у больных с ПМК выявил наличие достоверных различий в активности К, СОД и ГР эритроцитов по сравнению со здоровыми лицами (табл. 2). Установлено, что у всех пациентов с ПМК по сравнению с контролем наблюдались выраженные отличия в активности основных антиоксидантных ферментов эритроцитов. Так, у
больных 1-й группы активность К была в 3,26 раза ниже по сравнению со здоровыми лицами, а активность СОД и ГР была соответственно выше в 3,99 и 2,03 раза по сравнению с контролем (р < 0,05). У больных 2-й группы по сравнению с контролем наблюдались аналогичные изменения, но имеющие большую степень выраженности. Активность К была ниже, чем в контроле в 4,59 раза, а активность СОД и ГР была соответственно выше, чем в контроле в 6,23 и 1,85 раза (р < 0,05). При сравнении 1-й группы пациентов с ПМК со 2-й группой больных установлена достоверная разница в активности К и СОД. Так, в 1-й группе по сравнению со 2-й активность К была выше на 40,6 % (р < 0,05). В то же время активность СОД была выше во 2-й группе по сравнению с 1-й на 58,5 % (р < 0,05). Достоверной разницы по активности ГР между 1-й и 2-й группами выявлено не было. Полученные данные свидетельствовали о нарушении координированного хода антиоксидантных процессов у пациентов с ПМК, имеющие свои особенности в разных группах.
Таблица 2
Активность антиоксидантных ферментов в эритроцитах в зависимости от состояния компенсаторно-приспособительных возможностей организма у больных с ПМК, Х±т
Показатель/типы Контроль, n = 30 1-я клиническая группа, n = 64 2-я клиническая группа, n = 73
Каталаза, мКат/г гемоглобина 5,65±0,141 1,73±0,18* 1,23±0,17*о
СОД, ед. акт. /г гемоглобина 1,66Х102±0,271 6,53Х102±0,38* 10,35Х102±0,92*о
Глутатионредуктаза, мкМ/г гемоглобина 2,52Х104±0,166 5,12Х104±0,18* 4,67Х104±0,22*
Примечание. СОД - супероксиддисмутаза; * - р < 0,05 по сравнению с контролем; о -р < 0,05 по сравнению с группой 1.
Обсуждение результатов
У больных ПМК в эритроцитах выявлены значительные нарушения окислительно-восстановительных процессов, отражающие общие гипок-сические изменения в организме.
В условиях недостаточного снабжения тканей кислородом для сохранения гомеостаза запускается цепь биохимических и физиологических приспособительных реакций. На клеточном уровне такие изменения включают переход энергетического метаболизма на анаэробный путь. Известно, что этот процесс осуществляется вследствие возникающих сдвигов внутриклеточной среды (например, рост концентрации Н+ и т.д.), которые тормозят активность ферментов аэробного биологического окисления и растормаживают анаэробный гликолиз [4].
В то же время воздействие гипоксического стимула вызывает формирование компенсаторно-приспособительных реакций, направленных на повышение функциональной активности клеток [4]. Проведенный в рам-
ках исследования анализ позволяет сделать вывод, что у пациентов с ПМК имела место тканевая гипоксия, характеризующаяся повышением концентрации ПВК и Л.
Оценив изменения концентрации ПВК и Л у больных с различными типами компенсаторно-приспособительных реакций, можно утверждать, что данные метаболические изменения являлись предпосылкой к формированию различных типов компенсаторно-приспособительных реакций организма в условиях разной степени гипоксических сдвигов.
Нами установлено статистически достоверное (р < 0,05) превышение коэффициента лактат/пируват в эритроцитах больных 1-й клинической группы по сравнению с 2-й группой. Так, в 1-й группе этот показатель превышал значения во 2-й группе на 93,8 %. Данные изменения, возможно, характеризуют в разной степени выраженное компенсаторное напряжение процессов метаболизма углеводов. Полученные факты позволяют предположить, что в исследуемых группах реализуются разные молекулярные механизмы компенсации гипоксии и, следовательно, формируется метаболический ацидоз, отличающийся по скорости и интенсивности.
Изменение эритроцитарного метаболизма в сторону преобладания анаэробных процессов при данной патологии, по-видимому, является проявлением превалирования защитных реакций у больных с ПМК 1-й группы, тогда как во 2-й группе преобладает гипоксия как фактор повреждения клеток и тканей у этой категории пациентов.
В системе АОЗ у юношей с ПМК наблюдался рост активности СОД. Данные изменения сопровождались параллельным угнетением активности К в эритроцитах. Такой характер изменений АОЗ организма пациентов с ПМК 1-й группы способствовал дополнительной продукции молекулярного кислорода, что актуально в условиях гипоксии, и приводил к повышению компенсаторно-адаптивных возможностей организма. В то же время у пациентов 2-й группы рост активности СОД был наиболее выражен. Это приводило к избыточному накоплению перекиси водорода, что усиливало цитотоксическое действие. Таким образом, значительный рост активности СОД являлся косвенным свидетельством избыточной продукции супероксидного анион радикала у больных с ПМК 2-й группы. Взаимодействуя с эндотелиоцитами, этот радикал способен подавлять рецепторный эндоци-тоз липопротеидов низкой плотности и способствовать их окислительной модификации, что может указывать на выраженный «окислительный стресс» у этой группы больных.
Наибольший рост активности ГР наблюдался в 1-й группе больных с ПМК. Он был направлен на увеличение количества восстановленного глу-татиона и свидетельствовал об усилении процессов детоксикации, что, по-видимому, являлось одним из компенсаторных механизмов у пациентов 1-й группы с ПМК. Восстановленный глутатион выступал естественным акцептором электронов в условиях инициации перекисного окисления липидов (ПОЛ). В то же время у больных 2-й группы защитная роль ГР была выраже-
на в меньшей степени и свидетельствовала о недостаточной интенсивности процессов детоксикации. Исходя из полученного фактического материала, можно полагать, что ведущей молекулярной причиной развития гипоксии у пациентов 2-й группы с ПМК являлось истощение ферментативной АОЗ.
Проведенный в рамках исследования анализ позволяет сделать вывод, что во 2-й группе пациентов ПМК в эритроцитах имел место дисбаланс первой линии АОЗ, направленной на устранение супероксиданион-радикала и перекиси водорода. Это приводило к напряжённому функционированию глутатионзависимого звена, которое в условиях угнетения активности К обеспечивало утилизацию перекиси водорода. В результате наблюдалась депрессия адаптационно-приспособительных механизмов у больных с ПМК 2-й группы. Принимая во внимание повышение активности ферментов 3-го уровня защиты, связанных с утилизацией Н2О2 и изменением направленности работы ГР в сторону накопления восстановленных форм глутатиона, можно прийти к заключению, что данные показатели отражали нарушение баланса свободнорадикальных процессов и антиок-сидантных защитных систем в группе пациентов с ПМК, имеющих сниженные компенсаторно-приспособительные возможности. Таким образом, выявленные различия свидетельствовали о нарушении координированного хода антиоксидантных процессов, прежде всего, связанных с кислородным обеспечением. В то же время в 1-й группе больных с ПМК рост активности СОД способствовал дополнительной продукции молекулярного кислорода и приводил к повышению компенсаторно-адаптивных возможностей организма, что подтверждалось данными клинического обследования. Повышенная активность ГР у больных 1-й группы свидетельствовала о повышении продукции восстановленного глутатиона - естественного акцептора электронов в условиях инициации ПОЛ, что несомненно указывало на состоятельность молекулярных механизмов компенсации гипоксии.
Полученные результаты имеют важное теоретическое и практическое значение. Прежде всего, очевидно участие вышеназванных биохимических систем в механизмах регуляции адаптивных процессов у больных ПМК. В связи с этим целесообразно рассмотреть пути повышения адаптивных возможностей организма с позиции метаболической регуляции различной по типу адаптации.
Роль АФК в возникновении патологических состояний свидетельствовала о важности исследования антиоксидантных ферментов как показателей неспецифической резистентности к различным повреждающим агентам. Кроме того, уровень активности ферментов может отражать «биохимическую предпатологию» и служить дополнительным критерием оценки реактивности организма.
Таким образом, из результатов анализа исследований следует:
1. У больных ПМК в эритроцитах в зависимости от типа компенсаторно-приспособительных реакций организма выявлены разнонаправленные изменения. Наиболее выражено повышение коэффициента лактат/пируват
у больных, с высокими компенсаторно-приспособительными возможностями организма.
2. Изменение эритроцитарного метаболизма в сторону преобладания анаэробных процессов у больных с ПМК 1-й группы являлось проявлением превалирования защитных реакций, тогда как у 2-й группы гипоксия являлась фактором повреждения клеток и тканей.
3. Изменения в системе АОЗ у больных 1-й группы с ПМК характеризовались ростом активности СОД в 3,9 раза по сравнению с контролем (р < 0,05), что в сочетании с данными клинического обследования указывало на повышение компенсаторно-адаптивных возможностей организма. В то же время у пациентов 2-й группы значительный рост активности СОД в 1,58 раза по сравнению с 1-й группой (р < 0,05) являлся косвенным свидетельством формирования окислительного стресса и сниженных компенсаторно-адаптивных возможностей организма.
4. В 1-й группе рост активности ГР, направленный на увеличение количества восстановленного глутатиона, свидетельствует об усилении процессов детоксикации и отражал состоятельность молекулярных компенсаторных механизмов. В то же время у больных 2-й группы защитная роль ГР была выражена в меньшей степени и свидетельствовала о недостаточной интенсивности процессов детоксикации.
5. Дополнительным критерием диагностики снижения компенсаторно-адаптивных возможностей у больных с ПМК могут служить показатели активности СОД, которые выше аналогичных значений в контрольной группе в 6 и более раз наряду с активностью ГР, превышающей значения в контрольной группе более чем в 1,82, но менее чем в 2,1 раза.
Литература
1. Земцовский Э.В. Соединительнотканные дисплазии. СПб., 2000. С. 7-19.
2. МартыновА.И. и др. // Рос. мед. журн. 1998. № 2. С. 49-51.
3. Клиническая биохимия / Под ред. В.А. Ткачука. М., 2002. С. 9-31.
4. Гипоксия: адаптация, патогенез, клиника / Под ред. Ю.Л. Шевченко. СПб., 2000. С. 12-23.
5. ДубининаЕ.Е. // Вопр. мед. химии. 2001. № 47 (6). С. 561-581.
6. Ланкин В.З., Тихазе А.К., Беленков Ю.Н. Свободнорадикальные процессы в норме и при патологических состояниях. М., 2001. С. 40-49.
7. Биологическая химия / Под ред. А.Я. Николаева. М., 2004. С. 432-449.
8. Бабаскин М.П. Способ определения пировиноградной кислоты в крови. Авторское свидетельство № 877436, СССР. Бюл. № 40.1981.
9. Меньшиков В.В. и др. Лабораторные исследования в клинике: Справочник. М., 1987.
10. КоролюкМ.А. и др. // Лаб. дело. 1988. № 51. С. 16-19.
11. Юсупова Л.Б. // Лаб. дело. 1989. № 4. С. 19-21.
12. Misra H.P., Fridovich I. // Biol. Chem. 1972. № 247. Р. 188.
Ростовский государственный медицинский университет,
Ростовская областная клиническая больница 15 сентября 2006 г.
