Корреляция распределения активности глутатионредуктазы в сыворотке крови и тканях белых беспородных крыс Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

Физиология

УДК 57,023:57,085.2

КОРРЕЛЯЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОСТИ ГЛУТАТИОНРЕДУКТАЗЫ В СЫВОРОТКЕ КРОВИ И ТКАНЯХ БЕЛЫХ БЕСПОРОДНЫХ КРЫС

© 2019 П.В. Борискин 1, О.Н. Гуленко 1, А.А. Девяткин 2, Р.Г. Каримова 3, В.В. Леонов 1, А.Г. Никитин 2, О.Н. Павлова 1, А.Н. Тороповский 3, А.А. Чигарева 1

1Частное учреждение образовательная организация высшего образования «Медицинский университет «Реавиз», Самара 2ООО «ТестГен», Ульяновск 3ФГБОУ ВО «Казанская государственной академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана», Казань

Известно, что большинство патологических процессов протекают на фоне образования активных форм кислорода и усиления свободнорадикального окисления биосубстратов. В ответ на это происходит активизация антиоксидантной системы клетки, важным звеном которой является глутатионовая система. Последняя может принимать участие в поддержании оптимального состояния биомембран, в процессах детоксикации, антиоксидантной защите и др. Биологическая роль глутатионредуктазы - поддержание высокой внутриклеточной концентрации восстановленного глутатиона. Цель нашего исследования состояла в изучении взаимосвязей распределения активности глутатионредуктазы в сыворотке крови и тканях крыс. Для реализации цели исследования были решены следующие задачи: определена активность глутатионредуктазы в сыворотке крови и тканях печени, мозга, сердца, а также в скелетных мышечных тканях крыс; выявлена взаимосвязь распределения активности глутатионредуктазы в сыворотке крови и тканях крыс.

В статье представлены результаты непараметрического корреляционного анализа для оценки взаимосвязи распределения активности глутатионредуктазы в сыворотке крови и тканях малых экспериментальных животных.

Ключевые слова: глутатионредуктаза, перекисное окисление липидов, сыворотка крови, печень, головной мозг, сердце, скелетные мышцы.

Сохранение здоровья животных зависит от способности организма адаптироваться и сохранять свой гомеостаз в постоянно изменяющихся условиях внешней среды. В патогенезе нарушений функций организма важную роль играет увеличение уровня перекисного окисления липидов (ПОЛ). В условиях нормы в крови и тканях определяется низкий уровень ПОЛ. Повышение уровня ПОЛ, а также содержания высокоактивных форм кислорода приводит к оксидативному стрессу, при котором нарушаются клеточные мембраны и изменяются функции клеток. Огромную роль в этом процессе играют свободные радикалы [1].

Окислительный стресс или некомпенсированное образование в клетке активных форм кислорода (АФК) является причиной систематического повреждения ДНК, белков и липи-дов, что может приводить к клеточной смерти и лежит в основе ряда патологических состояний, таких как сердечно-сосудистые заболевания, токсическое поражение печени и сахарный диабет, относящихся к свободнорадикальным патологиям. В ответ на интенсификацию сво-

боднорадикального окисления (СО) биосубстратов происходит активизация антиоксидант-ной системы (АОС) клетки. Глутатионредуктазная/глутатионпероксидазная (ГР/ГП) система является важнейшим компонентом антиоксидантной защиты организма [2], поддерживающей на стационарном уровне интенсивность протекания свободнорадикальных процессов [3, 4]. Благодаря функционированию ГР/ГП системы в клетках млекопитающих обеспечивается детоксикация гидроперекисей и перекисей, являющихся основным источником гидроксиль-ного радикала [5, 6]. Глутатионредуктазу относят к ферментативному звену эндогенной системы антиоксидантной защиты. Субстратом для работы глутатионредуктазы является окисленный глутатион, который она переводит в восстановленный. Активность фермента возрастает при увеличении концентрации восстановленных форм перидинуклеотидов и окисленного глутатиона. Таким образом, глутатионредуктаза - глутатионпероксидаза формируют замкнутый антиперекисный комплекс, в котором пероксидаза нейтрализует перекиси до водорода и воды, при этом глутатион окисляется, а глутатионредуктаза восстанавливает окисленный глутатион, превращая его в субстрат для деятельности глутатионпероксидазы [7].

Учитывая то обстоятельство, что большинство известных патологических состояний сопровождаются усилением СО [8] биосубстратов и изменением активности АОС, весьма актуальной проблемой представляется оценка состояния этих систем с целью ранней диагностики и выбора тактики лечения заболеваний.

Таким образом, цель нашего исследования состояла в изучении взаимосвязей распределения активности глутатионредуктазы в сыворотке крови и тканях белых беспородных крыс.

Для реализации поставленной цели предстояло решить следующие задачи: определить активность глутатионредуктазы в сыворотке крови и тканях печени, мозга, сердца, а также в скелетных мышечных тканях крыс; выявить взаимосвязи распределения активности ГР в сыворотке крови и тканях крыс.

Материалы и методы. Исследование проводили на белых беспородных половозрелых здоровых крысах-самцах одного месяца рождения, массой 190-210 г в количестве 150 штук, которые содержались в виварии в стандартных условиях.

Активность глутатионредуктазы определяли спектрофотеметрически при длине волны 340 нм. Снижение оптической плотности в ходе реакции является результатом окисления НАДФН в НАДФ, протекающего за счет реакции восстановления глутатиона под действием фермента. Измерение активности ГР проводили в 50 мМ калий-фосфатном буфере, pH 7,4 (Вектон, Россия), содержащем 1мМ ЭДТА (Вектон, Россия), 0,16 мМ НАДФН (AppliChem GmbH, Германия) и 0,8 мМ GSSG (Carl Roth GmbH + Co. KG, Германия).

Активность глутатионредуктазы изучали в тканях печени, сердца, мозга и в скелетной мышечной ткани крыс, а также в сыворотке крови. Для этого крыс убивали в соответствии с этическими нормами под эфирным наркозом методом декапитации, затем проводили извлечение необходимых тканей, которые (кроме сыворотки крови) промывали физиологическим раствором и сразу замораживали. Гомогенаты готовили механическим измельчением тканей массой 1 г с 10 мл трис-буфера (рН 7,4), со скоростью 3000 об/мин в сосуде с двойными стенками, постоянно охлаждаемым проточной водой [7].

Цифровой материал подвергали статистической обработке путем непараметрического корреляционного анализа по Спирмену, а также с использованием коэффициентов гамма корреляции и Кенделла Тау.

Результаты исследования. В результате экспериментов был получен массив числовых данных активности глутатионредуктазы в сыворотке крови и тканях крыс. Полученные результаты подвергали статистической обработке (табл. 1). На первом этапе проведения статистического анализа проводили проверку на соответствие нормальному распределению активности ГР в сыворотке крови и тканях крыс. Для этого использовался одновыборочный критерий Колмогорова - Смирнова. В результате было установлено, что распределение активности ГР в сыворотке крови и тканях не соответствует нормальному. В связи с тем при дальнейшей статистической обработке нами были применены непараметрические методы анализа.

Таблица 1

Распределение значений активности глутатионредуктазы в сыворотке крови и тканях белых беспородных крыс

Описательная статистика объединённых групп N M Me Min Max 25 Perc 75 Perc 10 Perc 90 Perc

Сыворотка крови 150 70,75 70,80 69,40 71,80 70,40 71,20 69,80 71,60

Печень 150 103,26 103,20 102,30 104,60 102,70 103,70 102,50 103,90

Головной мозг 150 41,62 41,70 40,10 42,90 41,20 41,90 40,80 42,40

Сердце 150 53,44 53,40 52,10 54,90 53,10 53,80 52,60 54,30

Скелетные мышцы 150 24,65 24,60 23,10 25,90 24,20 25,10 23,80 25,70

Для оценки взаимосвязи распределения активности ГР в сыворотке крови и тканях малых экспериментальных животных проводили исследование корреляций внутри группы наблюдения по непараметрическому коэффициенту корреляции Спирмена (табл. 2), а также с использованием коэффициентов гамма корреляции (табл. 3) и Кенделла Тау (табл. 4).

Таблица 2

Коэффициент корреляции Спирмена по распределению активности ГР в сыворотке крови и тканям крыс и значение р

Корреляция по Спирмену во всех объединённых измерениях Valid N Spearman R p-level

Сыворотка крови & печень 150 0,083693 0,308567

Сыворотка крови & мозг 150 -0,052943 0,519936

Сыворотка крови & сердце 150 0,059254 0,471360

Сыворотка крови & мышцы 150 -0,024625 0,764856

По данным, представленным в таблице 2, прослеживается отсутствие корреляционных связей между активностью глутатионредуктазы в сыворотке крови и тканях белых беспородных крыс.

Так как никаких взаимосвязей распределения активности глутатионредуктазы в сыворотке крови и тканях крыс с помощью коэффициента корреляции Спирмена выявлено не было, решено было провести анализ с использованием критериев гамма корреляции (табл. 3) и Кенделла Тау (табл. 4).

По данным, представленным в таблицах 3 и 4, видно, что при изучении распределения активности ГР в сыворотке крови и тканях крыс с помощью коэффициентов гамма корреляции и Кенделла Тау корреляции также не были выявлены корреляционные связи между активностью глутатионредуктазы в сыворотке крови и тканях белых беспородных крыс.

Таблица 3

Коэффициент гамма корреляции по распределению активности ГР в сыворотке крови и тканям крыс

MD pairwise deleted Marked correlations are significant at p <,05000

Valid N Gamma Z p-level

Сыворотка крови & печень 150 0,064887 1,100367 0,271172

Сыворотка крови & мозг 150 -0,041535 -0,706306 0,479998

Сыворотка крови & сердце 150 0,045872 0,780006 0,435388

Сыворотка крови & мышцы 150 -0,022371 -0,380995 0,703207

Таблица 4

Коэффициент Кенделла Тау корреляции по распределению активности ГР в сыворотке крови и тканям крыс

MD pairwise deleted Marked correlations are significant at p <,05000

Valid N Kendall Tau Z p-level

Сыворотка крови & печень 150 0,060596 1,100367 0,271172

Сыворотка крови & мозг 150 -0,038895 -0,706306 0,479998

Сыворотка крови & сердце 150 0,042954 0,780006 0,435388

Сыворотка крови & мышцы 150 -0,020981 -0,380995 0,703207

Выводы. Таким образом, все три примененные способа непараметрического корреляционного анализа для оценки взаимосвязи распределения активности глутатионредуктазы в сыворотке крови и тканях крыс не выявили корреляционных связей между активностью ГР в пределах физиологической нормы в сыворотке крови и тканях малых экспериментальных животных.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Павлова О.Н., Симакова С.А. Природа оксидативного стресса и способы его коррекции // Медико-физиологические проблемы экологии человека: Материалы IV Всероссийской конференции с международным участием (26-30 сентября 2011 г.). - Ульяновск : УлГУ, 2011. - С. 244-246.

2 Луцкий М.А., Куксова Т.В., Смелянец М.А., Лушникова Ю.П. Активность эндогенной системы антиоксидантной защиты в процессе жизнедеятельности организма // Успехи современного естествознания. -2014. - № 12-1. - С. 20-23.

3 Артюхов В.Г. Биологические мембраны (структурная организация, функции, модификация физико-химическими агентами) / В.Г. Артюхов, М.А. Наквасина. - Воронеж: Изд-во Воронеж.ун-та, 2000. - 296 с.

4 Болдырев А.А. Окислительный стресс и мозг / А.А. Болдырев // Соросовский Образовательный Журнал. 2001. - Т. 7, вып. 4. - С. 21-28.

5 Костюк В.А. Биорадикалы и биоантиоксиданты / В.А. Костюк, А.И. Потапович. - Минск: БГУ, 2004. - 174 с.

6 Transgenic mice overexpressing glutathione peroxidase 4 are protected against oxidative stress-induced apoptosis / Ran Qitao et al. // J. Biol. Chem. - 2004. - Vol. 53. - P. 55137-55146.

7 Меньщикова Е.Б., Ланкин В.З., Зенков Н.К. и др. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты. -М. : Слово, 2006. - 556 с.

8 Bloomer R.J. Effect of exercise on oxidative stress biomarkers // Adv. Clin. Chem. - 2008. - Vol. 46. - P. 1-50.

9 Чигринский Е.А., Конвай В.Д., Ефременко Е.С., Соснин М.И. Активность ферментов системы глутатиона в почках крыс при чрезмерных физических нагрузках // Современные проблемы науки и образования. - 2014. -№ 4.

Рукопись получена: 4 февраля 2019 г. Принята к публикации: 7 февраля 2019 г.