CC BY
47
УДК: 618.3:616.24-022.6:618.36:612.397.81 М.Т.Луценко
НОВЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ХОЛЕСТЕРИНОВОГО ОБМЕНА В ПЛАЦЕНТЕ ПРИ ВИРУСНО-БАКТЕРИАЛЬНОМ ПОВРЕЖДЕНИИ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ БЕРЕМЕННОЙ
РЕЗЮМЕ
В работе представлены данные, отражающие пути синтеза и деградации холестерина в плаценте на различных этапах беременности. Представлены материалы, впервые позволяющие гистохимическим путем показать степень выраженности синтеза холестерина в плаценте, а также обнаружить в ворсинках хориона реакции превращения холестерина в гормоны полового цикла. Разработаны реакции, позволяющие оценить механизмы влияния факторов метаболизма на синтез гормонов, образующихся из холестерина.
SUMMARY M. T.Lutsenko
NEW EVALUATION METHODS OF PLACENTAL CHOLESTERINE EXCHANGE IN PREGNANT WOMEN WITH VIRUS-BACTERIUM INVOLVED RESPIRATORY SYSTEM
Data showing cholesterine synthesis and degradation in placenta at different gestational periods are given in the paper. Histochemical techniques developed allow to show cholesterine synthesis extent in placenta and reveal conversion reactions of cholesterine into sex cycle hormones. Reactions allowing to assess effects of metabolism factors on cholesterine-derived hormone synthesis are developed.
Холестерин открыт М.Шеврелем в 1812 г., который впервые обнаружил свойство липидов омылять-ся и неомыляться [3]. В 1928 г. Л.Гмелин выделил из состава неомыляемых липидов продукт обмена холестерина - холевую кислоту, А.Г.Фишер из желчных камней тоже выделил желчную кислоту, которой поэтому присвоили название литохолевой [1]. Это по существу и навело на идею, что желчные кислоты являются стероидами. Кольцевая система желчных кислот как раз и характерна для стеринов. Синтез холестерина происходит в клетках почти всех органов, однако в отдельных из них это происходит более интенсивно: печень - 80%; кишечник - 10%; кожа -5%. Интенсивный обмен холестерина осуществляется в стенках сосудов, плаценте, тканях легкого.
Синтез холестерина в тканях можно разделить как бы на 3 этапа:
• Биосинтез мевалоновой кислоты.
• Образование сквалена.
• Циклизация сквалена и образование холестерина.
На каждом этапе можно выделить свои ключевые позиции биосинтеза. Так, при образовании мевалоновой кислоты нужно учитывать баланс необходимого материала биосинтеза - содержание в тканях ацетил-КоА и в мышечной ткани - лейцина. Через р-гидрокси-Рметилглутарил-КоА происходит образование мевалоновой кислоты за счет его (ГМГ-КоА) восстановления. Этот процесс катализирует НАДФ^Н2 - зависимая ГМГ-КоА-редуктаза. Этот фермент может оказываться под воздействием различных метаболических продуктов, что в конечном счете отражается на процессе синтеза холестерина.
На втором этапе синтеза холестерина происходит фосфорилирование мевалоновой кислоты при участии АТФ. При декарбоксилировании промежуточных продуктов образуется изопентил-пирофосфат и диметилаллил-пирофосфат. Взаимодействие этих соединений приводит к этапному конденсированию и образованию таких соединений как геранил-пирофосфат ^ фарнезил-пирофосфат ^ сквален, содержащих 30 атомов углерода.
На третей стадии биосинтеза холестерина сквален превращается в циклическое соединение - ланосте-рин, а через 24,25-дигидроланостерин и 7-дигидрохолестерин непосредственно образуется холестерин.
Биосинтез холестерина
Ацетил-КоА2
4 (р-гидрокси-р-метилглутарил КоА) Мевалоновая кислота
4
Изопентенил-пирофосфат^диметилацетил-пирофосфат
4 4
геранил-пирофосфат
4
СКВАЛЕН ^ фарнезил-пирофосфат
4
Ланостерин
4
24,25-дигидроланостерин
4
7-дигидрохолестерин
4
Холестерин
Все желчные кислоты имеют гидроксильную группу при С3, обладая а-ориентацией. Все стерины в гидроксильной группе при С3 имеют Р-ориентацию. Углеводороды, производными которых является холе-станол и копростанол - представители этих двух рядов и называются холестаном и копростаном.
1 2 Рис. 1. Схема построения циклогексановых колец. Конформация типа кресла (1) и ванны (2).
а
н
б
Рис. 2. Холестанол. Кольца А и В образуют форму кресла (а), а в некоторых случаях и форму ванны (б).
Холестанол - типичный насыщенный стерин (рис. 2), содержит три сочлененных циклогексановых кольца (А, В, С) и кольцевое циклопентановое кольцо (О).
Большая устойчивость конформации кресла (рис. 1.1) циклогексана по сравнению с конформацией ванны (рис. 1.2) были установлены термодинамическими исследованиями [2].
В холестаноле кольца В и С образуют жесткую систему двух креслообразных колец при одновременном транссочленении колец А и В (рис. 2 а). Кольцо А может принимать форму ванны (рис. 2 б). Однако устойчивость формы ванны циклогексана в данном случае увеличивается в результате сильного взаимодействия между метильной и гидроксильной группами.
Боковая цепь стерина имеет большое значение для перехода в другие формы. Так, холестан представляет собой зигзагообразную цепь, атомы водорода отдельных атомов углерода которой максимально удалены друг от друга и поэтому явления отталкивания между ними не происходит. Но достаточно небольшого энергетического вмешательства для превращения этой структуры в другие конформацион-ные формы.
Кольцо Б (боковая цепь) также имеет многообразие (рис. 3). Конформационные особенности молекул оказывают сильное влияние на направление и скорость реакций перегруппировок. Обычно реагент атакует тыловую сторону стероидной молекулы. Гидрирование холестерина дает станол, в котором атом водорода при С5 расположен с обратной стороны молекулы (а-ориентация). Верхняя (ангулярная) сторона молекулы защищена метильными группами, что придает эффект «закрытости» для фронтальной атаки, чем при атаке снизу. Исследования стероидов показало, что даже малые количества ультрафиолетовых поглощений дают изменения структуры молекул. И, наоборот, различные конформации имеют различные спектры поглощения ультрафиолетовых лучей. Холестерин в организме подвергается сложным превращениям. В печени холестерин окисляется с превращением в желчные кислоты. В надпочечниках и плаценте происходит образование стероидных и половых гормонов. Своеобразные превращения претерпевает холестерин в толстой кишке. Холестерин, не подвергавшийся всасыванию в кишечнике, подвергается восстановлению с образованием нейтральных стеринов, главным из которых является копростерин.
I
а б в г
Рис. 3. Конфигурации боковой цепи холестанола; а - наиболее устойчивая конформационная система; б, в, г - спорные формы конфигурации боковой цепи.
Восстановление холестерина в организме: холестерин ^ холестен ^ холестан ^ холестанол ^ ко-простерин (копростан).
Целый ряд половых гормонов синтезируется из холестерина. Так, прогестерон образуется в яичниках и плаценте через общие для всех стероиды: холестерин ^20,22-диоксихолестерин ^ прегненолон ^ прогестерон.
Андрогены образуются по следующему пути: холестерин ^ оксикетоны (холестанон, эпихолестанол, эпикопростанол) ^ производные андростана: тестостерон, андростендион, дегидроэпиандростедион, адростерон.
Наиболее активным андрогенным гормоном является тестостерон, а еще более активным является его метаболит - дигидротестостерон.
Тестостерон в свою очередь является источником биосинтеза эстрадиола в яичниках (клетки Лейдига) и надпочечниках.
Эстрон - образуется из холестерина через андро-стан-1,4-диен-3, 17-дион.
Эстриол - образуется из эстрона.
Эстрадиол - образуется из тестостерона.
В клинике большую ценность приобретает коэффициент отношения холестерина к атерогенным белкам:
К_ Х - Х • ЛПВП Х • ЛПВП ,
где Х - концентрация холестерина; Х.ЛПВП - концентрация холестерина липопротеидов высокой плотности.
У новорожденных оно составляет -1. У лиц от 20 до 30 лет - 2-2,8. У лиц старше 30 лет - 3-3,5. У лиц с ишемической болезнью сердца - свыше 4, т.е. 5-6.
Этот коэффициент является более показательным в оценке развития атеросклероза по сравнению с хо-лестерин-лецитиновым показателем. В течение суток в организме человека окисляется до 500 мг холестерина в желчные кислоты. Около 100 мг холестерина выделяется в это же время с ферментами и кожным салом. 40 мг холестерина в сутки используется на синтез кортикостероидов и половых гормонов. До 2 мг холестерина выводится у человека с мочой. У кормящей женщины в течение суток с молоком выделяется около 200 мг холестерина. Баланс в обмене холестерина в организме устанавливается за счет его синтеза (700-800 мг) и поступления с пищей (300-400 мг). Поступающий с пищей холестерин об-
разует в просвете кишечника мицеллярный раствор и всасывается эпителием тонкого кишечника в виде хиломикронов через лимфатические сосуды ворсинок, а затем через лимфатические сосуды ворсинок переходя в кровяное русло.
В капиллярах тканей в результате воздействия на хиломикроны липопротеидлипазы образуются эфиры холестерина и фосфолипиды. Эти липиды попадают в печень, где окончательно отделяется холестерин, подвергающийся распаду. Часть холестерина в печени используется по мере необходимости на образование липопротеидов. Липопротеиды низкой плотности транспортируют холестерин в органы и ткани, используясь на построение мембран и гормонов.
Избыточная часть неэтерифицированного (свободного) холестерина превращается в его эфиры при действии содержащегося в клетке фермента - холе-стерол-ацетилтрансферазы. Обратный транспорт не-этерифицированного холестерина из различных органов и тканей в печень осуществляется липопротеи-дами высокой плотности.
В кровяном русле происходит этерификация захваченного холестерина при участии лецитина и фермента холестерин-лецитин-ацилтрансферазы.
Доставленный в таковом виде холестерин идет на образование желчных кислот.
Особое внимание следует уделить холестериновому обмену в плаценте на различных этапах ее развития. Плацента у беременной женщины становится биохимической лабораторией по созданию в своих тканях циклических стероидов, которые по мере ее развития становятся в последние месяцы беременности источником формирования различных гормонов и биологически активных веществ, сильно влияющих на поддержание фетоплацентарного гомеостаза. Отклонения в ту или иную сторону этого процесса порождает признаки фетоплацентарной недостаточности. В конце беременности отмечается высокая активность в плаценте дегидрогеназы липоевой кислоты, интенсивность которой подавляется, если беременная болела вирусной инфекцией дыхательной системы (рис. 4).
Нами разработано на гистохимическом уровне ряд реакций, убеждающих о наличии в плаценте на всех этапах ее формирования процессов активного синтеза холестерина и превращении его в гормоны полового цикла.
Рис. 4. Плацента беременной, перенесшей во II триместре ОРВИ. Реакция на дегидрогеназу липоевой кислоты. Интенсивность реакции в симпласте ворсинок после ОРВИ подавлена (а), в контроле -резко интенсивная (б). Увеличение 40 х 15.
а б
Рис. 5. Плацента беременной, перенесшей во II триместре ОРВИ (б) и прошедшей беременность без осложнений (а). Интенсивность реакции на 5а-холестан. Реакция интенсивная в контрольной группе и подавлена в плаценте беременных, перенесших ОРВИ. Увеличение 40 х 15.
Рис. 6. Плацента беременной на 37 неделе. Реакция на 5а-холестандегидрогеназу: а, б - плацента до облучения лучами лазера; в - активность 5а-холестандегидрогеназы после облучения ткани; г, д -активность 5а-холестандегидрогеназы после предварительного облучения лазером субстрата реакции.
Рис. 7. Плацента беременной, перенесшей во II триместре ОРВИ (б) и прошедшей беременность без осложнений (а). Интенсивность реакции на сквалендегидрогеназу. Реакция интенсивная в контрольной группе (а) и подавлена в симпласте ворсинок в плаценте беременных, перенесших ОРВИ (б). Увеличение 40 х 15.
Рис. 8. Плацента беременной, перенесшей во II триместре ОРВИ (б) и прошедшей беременность без осложнений (а). Интенсивность реакции на 7-дигидрохолестеролдегидрогеназу. Реакция интенсивная в контрольной группе (а) и подавлена в симпласте ворсинок в плаценте беременных, после облучения лучами лазера субстрата. Увеличение 40 х 15.
Рис. 9. Плацента беременной, перенесшей во II триместре ОРВИ (б) и прошедшей беременность без осложнений (а). Интенсивность реакции на холестеролдегидрогеназу. Реакция интенсивная в контрольной группе (а) и подавлена в симпласте ворсинок в плаценте беременных, перенесших ОРВИ (б). Увеличение 40 х 15.
Рис. 10. Плацента беременной, 11 недель, перенесшей ОРВИ (б) и не имевшей на этот срок осложнений (а). Интенсивность реакции на холестеролдегидрогеназу. Реакция интенсивная в контрольной группе (а) и подавлена в симпласте ворсинок в плаценте беременных, перенесших ОРВИ (б). Увеличение 40 х 15.
а б
Рис. І І. Плацента беременной, без осложнений. Реакция на холестеролдегидрогеназу. Интенсивность реакции в симпласте ворсинок после облучения субстрата лазерными лучами подавлена (а). В контроле - резко интенсивная (б). Увеличение 40 х ІЗ.
Рис. 12. Плацента беременной без осложнений. Реакция на дегидроэпиандростендиолдегидрогеназу. Реакция интенсивная в контрольной группе (а) и подавлена после предварительного (перед реакцией) облучения субстрата лучами лазера (б). Увеличение 40 х 15.
Удалось показать, что на конформационную структуру продуктов холестеринового обмена можно активно воздействовать и изменять интенсивность ферментативного процесса синтеза либо деградации холестерина. Нами установлено, что уже на З-б неделе беременности в ворсинках хориона начинается синтез За-холестанола (рис. З), активность превращения которого на этом этапе выражена слабо. По мере нарастания сроков плацентации эмбриона реакция на За-холестанолдегидрогеназу становится интенсивнее. У женщин , перенесших ОРВИ, активность За-холестанолдегидрогеназы снижается. Степень активности За-холестанола зависит по-видимому от конформационной структуры холеста-нола. Предварительное облучение субстрата лазерными лучами резко снижает интенсивность холеста-нолдегидрогеназной реакции (рис. б). Во втором и, особенно, в третьем триместрах в симпласте хориальных ворсинок выявляется активная реакция на сквалендегидрогеназу, что свидетельствует о высоком уровне синтеза холестерина в плаценте беременной (рис. 7). На самом последнем этапе образования холестерина мы встречаемся с синтезом 7-дигидрохолестерина, присутствие которого нам удалось установить в хориальном симпласте, по активной реакции на 7-дигидрохолестериндегидрогеназу. Молекула 7-дигидрохолестерина весьма лабильна, также как и За-холестанола, что позволило нам прибегнуть к возможному конформационному изменению ее путем облучения лучами лазера до проведения гистохимической реакции.
После такого воздействия реакция на дигидрохо-лестериндегидрогеназу резко снижается (рис. В). Подобные изменения возможны и в организме беременной, когда наличие вирусных токсинов могут
изменять конформационную структуру субстрата и нарушить синтез холестерина, что и отмечено нами при гриппе и герпесе у беременных.
Второй комплекс исследований касается превращения холестерина в сторону образования половых гормонов: прогестерона, эстриола, андрогенов. На этом пути мы сталкиваемся, прежде всего, с окислением молекулы холестерина и образованием крайне необходимого для синтеза гормонов промежуточного продукта деградации холестерина дегидроэпиандро-стендиола.
Нами разработаны реакции выделения в плаценте беременных как холестеролдегидрогеназы (рис. 9-11), так и дегидроэпиандростендиолдегидрогеназы (рис. 12). Обе эти реакции легко могут подвергаться изменениям в своей интенсивности под влиянием токсических продуктов инфицирования вирусами в результате чего начинает страдать как синтез прогестерона, так и эстрогенов. Таким образом, фето плацентарная недостаточность развивается у беременной, по-видимому, вследствие глубоких конфор-мационных изменений промежуточных продуктов холестеринового обмена на пути формирования гормонов в плаценте под влиянием вирусных токсинов, присутствующих вследствие заболевания верхних дыхательных путей, особенно в первом или втором триместрах беременности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Физер Л. Синтезы органических препаратов. -М.: Издатинлит, 1956.- Вып. 7.- С. 72.
2. Стероиды: Пер. с англ./ Л.Физер, М.Физер.-М., 1964.
3. Chevreul M. Note sur le sucre de diabetes// Ann. Chim. (Paris).- 1815.- Vol. 95.- P. 319.
□ □□
УДК: 611-018.83:611.2 В.И.Кириченко, М.Т.Луценко, В.Я.Ерофеев СПОСОБ ОКРАСКИ НЕРВНЫХ ВОЛОКОH НА ГИСТОЛОГИЧЕСКОМ ПРЕПАРАТЕ
РЕЗЮМЕ
Разработан высокоселективный метод выявления нервных волокон и чувствительных нервных окончаний в органах дыхательной системы, основанный на использовании комплексной соли ионов Со2+' Способ позволяет получить более полную и четкую картину распределения нервных структур во всех тканевых компонентах легких.
SUMMARY
V.I. Kirichenko, M.T. Lutsenko, V.Ya. Erofeev
NERVE FIBER DYING TECHNIQUE ON MICROSCOPIC SECTIONS
Highly selective method for showing nerve fibers and sensitive nerve endings in respira-
