CC BY
45
НАРУШЕНИЯ ЛИПИДНОГО МЕТАБОЛИЗМА КАК ПАТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ СТРЕССОРНОГО УЛЬЦЕРОГЕНЕЗА (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)
Г.А. Дроздова, С.М. Чибисов
Кафедра патологической физиологии Российский университет дружбы народов
Ул. Миклухо-Маклая, 8, 117198 Москва, Россия
Л.М. Мосина
Кафедра госпитальной терапии Мордовский государственный университет им, Н.П. Огарева Ул. Большевистская, 68, 430000 Саранск, Россия
В экспериментах на крысах показано, что при действии стрессорных факторов, вызывающих ульцерогенез, развиваются существенные модификации липидных компонентов клеточных структур ткани стенки желудка, тонкой кишки, печени, изменяется липидный состав плазмы крови. Наиболее существенные изменения в липидном гомеостазе выражались в активации ПОЛ, снижении антиоксидантного потенциала и активизации фосфолипа-зы А2. Установленный спектр изменений липидного метаболизма свидетельствует о мем-брано дестабилизирующих процессах в клеточных структурах желудка, тонкой кишки и печени и способствует проявлению факторов агрессии язвообразования.
Ключевые слова: перекисное окисление липидов, ульцерогенез, клетка, мембрана.
При действии на организм человека и животных различных неблагоприятных факторов химической и физической природы, нейорогенного стресса формируется неспецифическая реакция, так называемая свободнорадикальная патология, или синдром пероксидации [2; 9]. Следствием этой реакции является возрастание уровня продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) клеточных мембран, которые способны вызывать окисление различных биологических субстратов и тем самым повреждать белки и липиды мембран, инактивировать ферменты, изменять структуры макромолекул, целостность клетки и внутриклеточных органелл. Показано, что активация перекисного окисления липидов в биологических мембранах играет большую (а иногда определяющую) роль не только в развитии многих патологических состояний, но и в функционировании физиологических систем клетки [1]. В последнее время сложились представления о том, что единство строения и функции биологических мембран теснейшим образом связано с процессами перекисного окисления липидов, составляющих структурную основу бислоя [7]. При этом нарушение регуляции ПОЛ рассматривают в качестве патогенетического маркера целого ряда заболеваний.
Активацию свободнорадикальных процессов можно отождествлять с активностью фермента фосфолипазы А2. Основное направление ее повреждающего действия — гидролиз фосфолипидов, который запускает процессы повреждения клеточ-
ных мембран. Образовавшиеся в результате этого ненасыщенные жирные кислоты подвергаются перекисному окислению с участием активных форм кислорода и образованием промежуточных продуктов липопероксидации, обладающих чрезвычайной агрессивностью и оказывающих системное повреждающее действие на клетку. Этот эффект проявляется в ослаблении ее барьерной функции и увеличении проницаемости для органических веществ и различных ионов, оказывающих повреждающее действие на структуры клетки [1 ; 9; 10].
Необходимым условием жизнедеятельности клетки является поддержание нормального уровня процессов свободнорадикального окисления [10].
Несмотря на то, что в последние годы доказано значение большого числа различных факторов, принимающих участие в развитии язвенной болезни, пока еще не создана достаточно полная концепция развития этого заболевания. Однако, по мнению большинства авторов, все большее значение в патогенезе язвенной болезни приобретает вероятность ослабления защитных свойств слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки [5].
Ведущим процессом в обеспечении структурно-функциональной целостности слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки считается функция клеточных мембран. В связи с универсальной и одновременно уникальной ролью липидов в создании клеточных мембран при изучении механизмов язвенного процесса пристальное внимание уделяется реакциям ПОЛ и антиоксидантной системы (АОС) [1; 3; 4; 6; 9].
Исходя из вышесказанного, целью нашего исследования явилось раскрытие механизмов, участвующих в нарушении липидного гомеостаза при ульцерогенезе. В этой связи нами изучено состояние ПОЛ, АОС и активность фосфолипазы А2 в тканях органов желудочно-кишечного тракта. Такого рода подход позволяет адекватно оценивать значение основных механизмов, приводящих к липидным перестройкам.
Материалы и методы исследования.
Эксперимент проводился на 50 белых крысах Wister-Kyoto массой 200 г. 30-ти крысам моделирование «стрессовой» язвы производили по способу С.В. Аничкова и И.С. Заводской (1965) [8]. Крыс не кормили в течение 24 ч, затем фиксировали на доске в положении на спине при пониженной температуре окружающей среды до 12 час. В передние лапы вводили игольчатые электроды и в течение 3 часов раздражали импульсами электротока от стимулятора ГШМ-1 при напряжении 5-10 v, частоте 50 Гц, продолжительностью импульса 50 м/с. 20 интактных крыс составили контрольную группу.
В контрольные сроки (через 5 суток) под эфирным наркозом производили ла-паротомию, забор крови. Животных выводили из опыта путем добавления хлороформа к эфирному наркозу. При вскрытии оценивали состояние слизистой оболочки желудка и тонкой кишки, определяли характер ее повреждений, которые подразделяли на точечные кровоизлияния, эрозии и язвы, а также производили забор тканей для исследования липидного гомеостаза.
В тканях желудка, тонкой кишки, печени и в плазме крови исследовали состояние ПОЛ, АОС и активность фосфолипазы Ai.
Определения вторичных продуктов ПОЛ при спонтанном и Fе индуцированном ПОЛ.
ПОЛ определяли по накоплению малонового диальдегида (МДА) в реакции с 2-тиобарбитуровой кислотой (ТБК). Определяли оптическую плотность при 532 нм, используя в качестве базовых точки спектра при 515 и 550 нм. Концентрацию ТБК-реактивных продуктов выражали в нмоль МДА на 1 грамм белка, принимая, что коэффициент молярной экстинции комплекса МДА-ТБК равен 1,56 х 10 / М х см.
Определение активности супероксиддисмутазы (СОД).
Метод основан на добавлении реактива нитросинего тетразолия как индикатора, способного акцептировать электроны и восстанавливаться до формазана, имеющего максимум поглощения при 560 нм. В контрольную пробу ферментный препарат не вносили. Активность СОД рассчитывали по формуле (результаты выражались в условных единицах):
Л _ Т%
~ (100%-Г%) ’
где А — активность фермента в условных единицах, рассчитанная на 1 мг белка;
Т% — процент торможения реакции восстановления нитросинего тетразолия в пробе за минуту
Определение активности каталазы.
Фотометрический метод определения активности каталазы основан на способности перекисей образовывать с молибдатом аммония стойкий окрашенный комплекс. Оптическую плотность измеряли на спектрофотометре при длине волны 410 нм. Активность каталазы выражали в мг Н202/мин/г белка.
Определение активности фосфолипазы А2.
Активность фосфолипазы А2 оценивали в среде, содержащей 10 ммоль трис-НСЬ-буфер (рН=8,0), 150 ммоль тритон Х-100, 10 ммоль СаС12 и субстрат (1,2 ммоль). В качестве субстрата использовали фосфатидилхолины яичного желтка. Активность ФЛА2 оценивали титрометрическим методом с помощью нейтрализации 0,02 М №011 карбоксильных групп выделяющихся свободных жирных кислот. Расчет проводили по калибровочной кривой, построенной по пальмитиновой кислоте, и выражали в мкмоль/с /г белка.
Результаты исследования.
Данные, полученные в результате исследования процессов ПОЛ, представлены в табл. 1. Как видно из результатов, представленных в таблице, при воздействии на организм крысы стрессорных факторов достоверно изменяются все исследуемые нами показатели ПОЛ как в тканях желудочно-кишечного тракта, так и в плазме крови.
Таблица 1
Показатели ПОЛ, АОС и активности фосфолипазы А2 тканевых структурах желудка, тонкой кишки и печени и в плазме крови у крыс со стрессовым ульцерогенезом (М±м)
Показатель Группа Желудок Тонкая кашка Печень Плазма крови
МДА (нМоль/г белка) I 2,42 ±0,05 2,29 +0,06 6,81 ±0,19 3,40 ±0,05
II 8,14+0,13* 6,14±0,16* 13,1 ±0,20* 6,61 ±0,08*
Ре-индуц. МДА (нМоль/г белка) I 3,58±0,06 4,01 ±0,05 9,24±0,12 5,14±0,0,07
II 12,3+0,15* 10,18±0,20* 15,92+0,16* 11,87±0,17*
Фосфолипаза А2 (ммоль/с/г белка) I 0,75±0,019 1,13±0,0,022 0,52+0,0,014 0,10+0,004
II 1,89±0,042* 2,53±0,073* 1,69±0,028* 0,66±0,018*
Каталаза (мг Н202/мин/г белка I 1,55±0,03 3,40±0,11 2,33±0,05 3,35±0,05
II 2,55+0,07* 5,23+0,14* 3,57±0,08* 6,10+0,12*
Супероксиддис-мутаза (уел. ед) I 6,17±0,10 9,52+0,13 14,18±0,24 4,10±0,08
II 3,09±0,10* 5,26±0,19* 6,94±0,16* 1,77±0,03*
Примечание: I — норма (интактные животные); II — экспериментальная фунпа; * — достоверность изменений по отношению к норме (р<0,05)
Если принять содержание исследуемых показателей в тканях интактных животных за 100%, то окажется, что в ткани желудка на модели стрессового ульцеро-генеза содержание МДА увеличилось на 235,87% (р<0,05), Ре-МДА — на 243,43% (р<0,05). Значительно возросла активность фосфолипазы А2 — на 152,47% (р<0,05). Активность каталазы повысилась на 65,22% (р<0,05), а активность СОД снизилась на 49,9% (р<0,05).
В ткани тонкой кишки выявлено увеличение МДА — на 168,47% (р<0,05) и Ре-МДА на 153,87% (р<0,05). Активность фосфолипазы А2 достоверно возросла на 124,25%. Выявлено увеличение активности каталазы на 53,88% (р<0,05) и снижение активности СОД на 44,8% (р<0,05).
Изменения состояния перекисного окисления липидов, антиоксидантной системы и активности фосфолипазы А2 в органах-мишенях были сопоставимы с аналогичными данными и в ткани печени и в плазме крови.
В тканях печени полученные результаты также свидетельствовали об интенсификации ПОЛ: по отношению к норме увеличилось содержание МДА и Ре-МДА на 92,93% и на 72,19% (р<0,05) соответственно. Возросла активность фосфолипазы А2 — на 224,02% (р<0,05). Активность каталазы увеличилась на 53,27% (р<0,05), а СОД уменьшилась на 51,09% (р<0,05).
Аналогичная картина отмечалась и в плазме крови. Содержание продуктов ПОЛ (МДА и Ре-МДА), по сравнению с нормой, повысилось на 94,4% и на 130,9% (р<0,05) соответственно. О развитии выраженных гидролитических процессов свидетельствует значительно возросшая активность фосфолипазы А2 — на 562,95 % (р<0,05). Наблюдалось увеличение активности каталазы на 82,22% (р<0,05) и снижение активности СОД на 56,92% (р<0,05).
Таким образом, воспроизведение стрессовой модели ульцерогенеза сопровождается интенсификацией липопереокисления и активизацией фосфолипазы А2. Очевидно, это связано с тем, что стресс-реакция увеличивает секрецию медиаторов и гормонов, вызывающих повышение концентрации кальция в клетке, способствуя тем самым активации фосфолипазы А2 и свободнорадикального окисления, что приводит к повреждению клеточных мембран и нарушению их функций [2; 8]. Интенсификация процессов ПОЛ, снижение антиоксидантного потенциала, активация липолитических ферментов, а именно фосфолипазы А2, происходят как на органном (желудок, тонкая кишка, печень), так и на организменном уровнях, о чем свидетельствует выраженное изменение исследуемых показателей в плазме крови.
Интенсификация перекисного окисления липидов и активация фосфолипазы А2, являясь ключевыми механизмами изменения качественного и количественного состава липидных компонентов биомембран, приводят к возникновению каскада патоморфологических и патофизиологических реакций в клеточных структурах [2; 5], которые обуславливают возникновение мембранодеструктивных процессов, что служит основой для ульцерогенеза. Полученные данные экспериментальных исследований свидетельствуют о том, что при действии различных ульцерогенных факторов происходят процессы, лежащие в основе модификаций липидных компонентов биомембран клеточных структур, регистрируемые по качественным и количественным изменениям липидного состава, и относящиеся к проявлениям липидного дистресс синдрома.
ЛИТЕРАТУРА
1. Владимиров Ю.А., Арчаков А.И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. — М.: Наука, 1972. — 252 с.
2. Владимиров Ю.А. Биологическая мембрана и патология клетки // Природа. — 1987, — №2; — С. 36-48.
3. Дорохин К.М., Спас В.В. Патофизиологические аспекты синдрома эндогенной интоксикации // Анестезиология и реаниматология. — 1994. — №1. — С. 56-60.
4.Дячук И.А., Бенедикт В.В. Интенсивность перекисного окисления липидов в стенке тонкой кишки при перитоните и ее коррекция // Хирургия. — 1994. — №3. — С. 22-24.
5. Гребенев А.Л., Мягкова Л.П., Голочевская B.C. Особенности влияния денола на течение эрозивно-язвенных поражений пищевода, желудка и двенадцатиперстной кишки, ассоциированных с пилорическим геликобактером // Клиническая медицина. — 1995. — № 2. — С. 34-47.
6. Зайцев В.Г., Закревский В.И. Методологические аспекты исследований свободнорадикального окисления и антиоксидантной системы организма // Вестник Волгоградской медицинской академии. — Волгоград, 1998. — Вып. 4. — С. 49-53.
7. Крепе Е.М. Липиды клеточных мембран. — Л.: Наука, 1981. — 341 с.
8. Шалимов С.А., Радзиковский AIL, Кейсевич Л.В. Руководство по экспериментальной хирургии. — М.: Медицина, 1989. — 272 с.
9. Cochrane C.G. Mechanisms of oxidant injury of cells 11 Mol. Aspects Med. — 1991. —№12. —C. 137-147.
10. Urban T. Oxidants and antioxidants. Biological effects and therapeutic perspectives // Ann. Chir. — 1995. — № 5. — C. 427-434.
THE DAMAGE OF LIPID METABOLISM AS PATHOGENIC FACTORS OF “STRESS” ULCEROGENESIS (EXPERIMENTAL STUDY)
G.A. Drozdova, S.M. Chibisov
Department of Pathofisiology Peoples’ Friendship University of Russia
Miklukho-Maklaya St., 8, 117198 Moscow, Russia
L.M. Mosina
Department of Therapy Medical University of Mordoviya by N.P. Ogarev
Bolshevitskaya str., 68, 430000 Saransk, Russia
In the experiments on rats it was showed, that the action of “stress” ulcerogenic factors caused the changes of the indices of lipid metabolism in the blood plasma, gastric tissue, intestine and liver. There were the activation of lipid peroxidation, phospholipase 2 and decrease of the antioxidant activity. These changes of lipid metabolism are the features of the damage of cells membranes and promote the increase of the aggressive factors, caused the ulcer.
Key words', lipid peroxidation, ulcerogenesis,cell, membrane.
