Модификация состава жирных кислот мембран митохондрий тромбоцитов у больных хроническим необструктивным бронхитом

Денисенко Юлия Константиновна; Виткина Татьяна Исааковна; Кондратьева Е.В.; Жукова Н.В.; Назаренко А.В.

Ю.К. Денисенко, Т. И. Виткина, Е.В. Кондратьева, Н.В. Жукова, А.В. Назаренко

модификация состава жирных кислот мембран митохондрий тромбоцитов у больных хроническим необструктивным бронхитом

Владивостокский филиал ФГБУ «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» СО РАМН - НИИ медицинской климатологии и восстановительного лечения, Владивосток.

Проанализирован состав жирных кислот мембран митохондрий тромбоцитов у здоровых лиц и больных хроническим катаральным необструктивным бронхитом (ХКНБ). Обследовано 46 человек, из них 25 пациентов с хроническим необструктивным бронхитом в фазе ремиссии и 21 здоровый доброволец. Выявлены существенные различия в процентном содержании насыщенных, моноеновых и полиненасыщенных жирных кислоту больных ХКНБ: увеличение доли моноеновых кислот на фоне снижения полиненасыщенных и частичного дефицита насыщенных кислот. Модификация профиля насыщенных и моноеновых жирных кислот мембран митохондрий при ХКНБ может быть связана с изменением процессов их ß-окисления, что свидетельствует об интенсификации метаболических процессов. Нарушение липидного состава мембран при ХКНБ указывает на формирование митохондриальной дисфункции, как фактора развития патологического состояния.

Ключевые слова: хронический необструктивный бронхит, мембраны митохондрий, жирные кислоты. Цитировать: Денисенко Ю.К., Виткина Т.И., Кондратьева Е.В., Жукова Н.В., Назаренко А.В. Модификация состава жирных кислот мембран митохондрий тромбоцитов у больных хроническим необструктивным бронхитом // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2014. №2(56). С. 59-61. URL: http://yadi.sk/d/OzhZjBl8SaPYj.

Одна из важнейших проблем в пульмонологии - хронические заболевания легких, среди которых большое внимание уделяется хроническому бронхиту [1]. В этиопатогенезе хронического катарального необструктивного бронхита (ХКНБ) большую роль помимо экзогенных факторов играют эндогенные факторы, такие как хроническое воспаление, окислительный стресс, гипоксия [1].

На клеточно-молекулярном уровне индукция перечисленных выше патологических процессов может быть детерминирована нарушением функционирования важной клеточной органеллы - митохондрии (МХ) [2, 3, 5]. Главной функцией МХ является захват богатых энергией субстратов (жирные кислоты, пируват, углеродный скелет аминокислот) из цитоплазмы и их окислительное расщепление с образованием АТФ [3, 5]. Жирные кислоты (ЖК) являются самым энергоемким источником синтеза АТФ в митохондриях. Основной пул ЖК преимущественно вовлечен в окислительные энергетические процессы и поддержание мембранного гомеостаза митохондрий, что способствует нормальному функционированию всей клетки в целом.

Патологическое нарушение состава ЖК мембран митохондрий выражается в неспособности митохондрий поддерживать электрохимический градиент ионов водорода на внутренней мембране, с потерей способности эффективно осуществлять окислительное фосфорилирование, производство АТФ и сбалансированный митохондриальный Са2+ ионный гомеостаз, несмотря на наличие кислорода и субстратов окисления. Повышение проницаемости внутренней мембраны митохондрии является первым

нарушением, за которым следует апоптоз клеток или их гибель по типу некроза. Таким образом, изучение процессов, протекающих в митохондриях, необходимо для понимания механизмов многих физиологических процессов и патофизиологических изменений в различных органах и тканях, в том числе при заболеваниях органов дыхания.

Цель работы - изучить состав жирных кислот мембран митохондрий тромбоцитов у больных ХКНБ.

Материалы и методы. В исследовании приняли участие 46 человек на условиях добровольного информированного согласия. Из них 25 пациентов с хроническим необструктивным бронхитом в фазе ремиссии (15 мужчин и 10 женщин) в возрасте 23-57 лет (37,4±2,36 лет). Заболевания диагностировали на основании анамнестических данных, объективного осмотра, лабораторных исследований, спирометрии с выполнением бронхолитического теста (спирограф "FUKUDA", Япония). У обследуемых давность хронического катарального необструк-тивного бронхита была более 5 лет. В контрольную группу вошел 21 здоровый доброволец в возрасте 23-55 лет (32,2±8,2 лет), никогда не куривший, без отягощенного аллергического анамнеза. Для получения мембран митохондрий тромбоцитов использовали гепаринизированную кровь. МХ из клеток крови получали стандартным методом дифференциального центрифугирования в сахарозной среде. Анализ состава жирных кислот проводили методом газожидкостной хроматографии. Результаты выражали в процентах от общей суммы ЖК. Для анализа полученных данных использовалась прикладная

программа «Statistica», версия 6,1 (серия 1203С для Windows). Проверку нормальности распределения осуществляли с применением коэффициента Колмогорова-Смирнова.

Результаты исследования показали, что у здоровых лиц преобладающей насыщенной жирной кислотой в мембране митохондрий тромбоцитов является пальмитиновая кислота (16:0), на долю которой приходится 36,8% от общего состава ЖК. Стеариновой кислоты (18:0) содержится в 2,5 раза меньше (14,4%), чем 16:0. В мембране митохондрий относительное количество миристиновой ЖК (14:0) - 3,4%. Относительное содержание таких кислот, как лауриновая, пентадекановая, гептадекановая, экозановая, доко-зановая (12:0, 15:0, 17:0, 20:0, 22:0) не превышало 1% от общего уровня всех ЖК. Среди моноеновых кислот в мембране митохондрий тромбоцитов здоровых лиц обнаружено 11,3% олеиновой (18:1n-9), 1,8% вакценовой (18:1n-7), 1,7% пальмитоолеиновой (16:1n-7). Уровень эссенциальной жирной кислоты семейства n-6 в мембране митохондрий - линолевой (18:2n-6) составил 6,2%, тогда как относительное содержание другой незаменимой ЖК из семейства n-3 -у-линоленовой (18:3n-3) находилось в пределах 1,7%.

Анализ относительного содержания полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) митохондриаль-ной мембраны тромбоцитов здоровых людей позволил установить, что доля арахидоновой кислоты (20:4n-6) составляет 3,0% от общего состава всех ЖК, доля эйкозапентаеновой кислоты (20:5n-3) -0,9%. Уровни метаболитов арахидоновой и эйкоза-пентаеновой кислот - докозатетраеновой (22:4n-6), докозапентаеновой (22:5n-3) и докозагексаеновой (22:6n-3) ПНЖК составляли - 0,3%, 0,2% и 0,5% соответственно.

Следовательно, главными компонентами липи-дома митохондриальной мембраны тромбоцитов являются насыщенные жирные кислоты, выполняющие роль структурного каркаса и энергетического запаса клетки. Известно, что окисление жирных кислот в митохондрии сопровождается высвобождением огромного количества энергии в виде АТФ. Выигрыш в энергии при деградации жирных кислот существенно выше по сравнению с распадом углеводов и белков даже с учетом больших размеров молекул [4, 5]. Поэтому липиды представляют собой очень выгодную форму сохранения энергии.

В группе больных ХКНБ динамика содержания основных ЖК в мембране митохондрий имела ту же направленность, что и у здоровых лиц. Однако выявлялись существенные различия в относительной доле насыщенных, моноеновых и полиненасыщенных ЖК. У больных ХКНБ, так же как и у здоровых лиц, преобладающей насыщенной ЖК являлась пальмитиновая (16:0, 32,8%). У больных ХКНБ значительно повысилось относительное содержание

олеиновой кислоты (18:1п-9) до 19,7% (р<0,001) в сравнении с группой здоровых пациентов. В свою очередь это привело к тому, что содержание олеиновой кислоты по относительной доле в общем составе ЖК мембраны митохондрий заняла второе место. Напротив, у здоровых пациентов на второй позиции находилась стеариновая кислота (18:0). Также обращает на себя внимание увеличение доли всех моноеновых кислот в митохондриальной мембране больных ХКНБ по сравнению со здоровыми пациентами. Выявлено увеличение количества 16:1п-9 до 2,5% (р<0,001), 16:1п-7 - до 2,5% (р<0,01), 18:1п-7 - до 2,6% (р<0,01) от общей суммы всех жирных кислот. В мембране митохондрий тромбоцитов больных ХКНБ наблюдалось увеличение доли эссенциальной линолевой кислоты (18:2п-6), (р<0,01) в 2 раза на фоне достоверного снижения у-линоленовой кислоты (18:3п-3), (р<0,001) в 2,5 раза относительно здоровых пациентов. Среди ПНЖК у больных ХКНБ отмечалось падение доли арахидоновой (20:4п-6), (р<0,001) и эйкозапентаеновой (20:5п3), (р<0,05) кислот в 2 и 1,3 раза соответственно по сравнению с группой контроля.

Одной из причин модификации профиля жирных кислот мембран митохондрий при ХКНБ может быть изменение процессов их окисления [5, 6, 8]. Известно, что окисление ЖК в МХ активизируется при голодании, усилении мышечной активности, нарушении внутриклеточного гомеостаза, воспалении. При ХКНБ происходит снижение уровня главного субстрата для Р-окисления - пальмитиновой кислоты, что свидетельствует об интенсификации метаболических процессов с целью поддержания энергетического гомеостаза. Возможно, накопление моноеновых кислот в митохондриальной мембране при ХКНБ это проявление компенсаторной реакции в ответ на снижение доли пальмитиновой кислоты, поскольку олеиновая, пальмитолеиновая кислоты являются следующими субстратами, которые предпочтительно окисляются митохондриями. Дефицит ПНЖК п-3, выявленный у больных ХКНБ, может приводить к изменению физико-химических свойств митохондриальной мембраны, нарушению мембранной проницаемости и транспорта веществ [8]. В свою очередь, нарушение ли-пидного состава мембраны указывает на формирование митохондриальной дисфункции, как фактора развития патологического состояния (гипоксия, ишемия, окислительный стресс).

Выводы. Таким образом, результаты исследования свидетельствуют, что развитие хронического бронхита сопровождается изменением состава ЖК мембран митохондрий тромбоцитов, что может указывать как на компенсаторные реакции, так и патологические процессы, детерминирующие основные механизмы формирования заболеваний легких.

ЛИТЕРАТУРА

1. Глобальная стратегия диагностики, лечения и профилактики хронической обструктивной болезни легких (пересмотр 2011 г.) /под ред. А.С. Белевского. М.: Российское респираторное общество, 2012. 80 с.

2. Егорова М.В., Афанасьев С.А. Регуляторная роль свободных жирных кислот в поддержании мембранного гомеостаза митохондрий сердца при экспериментальной ишемии миокарда // Бюл. сибирской медицины. 2012. №3. С. 31-38.

3. Иванов Е.М. Окислительно-восстановительные процессы и адаптивные реакции // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2005. №1(21). С. 45-48.

4. Новгородцева Т.П. и соавт. Состав жирных кислот мембран эритроцитов у пациентов с хроническими заболеваниями бронхолегочной системы // Бюл. физиол. и патол. дыхания. 2013. Вып. 48. С. 33-38.

5. Титов В.Н. Функция митохондрий, карнитин, коэнзим-А, жирные кислоты, глюкоза, цикл Ренд-ла и инсулин (лекция) // Клиническая лабораторная диагностика. 2012. № 2. С. 32-42.

6. Эндакова Э.А. Теоретические аспекты процессов свободно-радикального окисления и ан-тиоксидантной защиты в организме // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2005. №1(21). С. 5-10.

7. Arachidonic Acid Causes Cell Death through the Mitochondrial Permeability Transition implications for tumor necrosis factor-a apoptotic signaling. / Scorrano L. [et al.]// The Journal of Biological Chemistry. 2001. N. 276. P.12035-12040.

8. Wojtczak L., Schonfeld P. Effect of fatty acids on energy coupling processes in mitochondria. //Biochim. Biophys. Acta. 1993. Vol. 1183, N.1. P. 41-57.

Denisenko Yu.K., Vitkina T.I., Kondratyeva E.V., Zhukova N.V., Nazarenko A.V. modification of the composition of fatty acids in membranes of mitochondria of platelets in patients with chronic non-obstructive bronchitis

The branch «the far Eastern scientific center of physiology and pathology of breathing» with the Russian Academy of medical Sciences - research Institute of medical climatology and rehabilitation treatment, Vladivostok.

Analyzed the composition of the fatty acids in membranes of mitochondria platelets from healthy individuals and patients with chronic catarrhal non-obstructive bronchitis (GKNB). Surveyed 46 people, including 25 patients with chronic non-obstructive bronchitis in the phase of remission and 21 healthy volunteer. Significant differences in the percentage of saturated, monoenoic and polyunsaturated fatty acid patients HKNB: increasing the share of monoenoic acids on the background of the decrease of polyunsaturated and partial deficiency of saturated acids. Modification of the profile of saturated and monoenoic fatty acids membranes of mitochondria in GKNB may be related to the change of processes them-oxidation, which testifies to the intensification of metabolic processes. Lipid composition of membranes at HKNB indicates the formation of mitochondrial dysfunction, as factor of development of pathological conditions.

Keywords: chronic non-obstructive bronchitis, mitochondrial membrane, fatty acids.

Citation: Denisenko Yu.K., Vitkina T.I., Kondratyeva E.V., Zhukova N.V., Nazarenko A.V. Modification of the composition of fatty acids in membranes of mitochondria of platelets in patients with chronic non-obstructive bronchitis. Health. Medical ecology. Science. 2014; 2(56): 59-61. URL: http://yadi.sk/d/OzhZjBl8SaPYj.

Сведения об авторах

Денисенко Юлия Константиновна - д.б.н., заведующая лабораторией биомедицинских исследований Владивостокского филиала ФГБУ «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» СО РАМН - НИИ медицинской климатологии и восстановительного лечения, 690105, г. Владивосток, ул. Русская, 73 Г, тел. 8(4232)788201; e-mail: [email protected];

Виткина Татьяна Исааковна - д.б.н., ведущий научный сотрудник лаборатории биомедицинских исследований Владивостокского филиала ФГБУ «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» СО РАМН - НИИ медицинской климатологии и восстановительного лечения, 690105, г. Владивосток, ул. Русская, 73 Г, тел. 8(4232)788201; e-mail: [email protected];

Кондратьева Елена Викторовна - к.м.н., ученый секретарь Владивостокского филиала ФГБУ «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» СО РАМН - НИИ медицинской климатологии и восстановительного лечения, 690105, г. Владивосток, ул. Русская, 73 Г, тел. 8(4232)788201; e-mail: [email protected];

Жукова Наталья Владимировна - д.б.н., доцент, старший научный сотрудник лаборатории сравнительной биохимии ФГБУН Институт биологии моря им. А.В. Жирмунского ДВО РАН; 690041,г. Владивосток ул. Пальчевского, д. 17, тел.: (423) 2310905; e-mail: [email protected];

Назаренко Анна Владимировна - лаборант-исследователь лаборатории биомедицинских исследований,

Владивостокский филиал ФГБУ «ДНЦ ФПД» СО РАМН - НИИ медицинской климатологии и восстановительного лечения, 690105, Владивосток, ул. Русская, 73-г, тел./факс: (423) 278-82-01; e-mail: [email protected]

Modification of the composition of fatty acids in membranes of mitochondria of platelets in patients with chronic non-obstructive bronchitis

Текст научной работы на тему «Модификация состава жирных кислот мембран митохондрий тромбоцитов у больных хроническим необструктивным бронхитом»