Научная статья на тему 'Об оправданности экстраполяций данных элементного анализа волос человека на весь организм'

Об оправданности экстраполяций данных элементного анализа волос человека на весь организм Текст научной статьи по специальности «Ветеринарные науки»

CC BY
153
40
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МЕТАЛЛО-ЛИГАНДНЫЙ ГОМЕОСТАЗ / ЭПИДЕРМИС / РЕДОКС-СТАТУС / METAL-LIGAND HOMEOSTASIS / THE EPIDERMIS / THE REDOX STATUS

Аннотация научной статьи по ветеринарным наукам, автор научной работы — Петухов Валерий Иванович, Щуков Артемий Николаевич

В последние годы для определения элементного статуса человека приобрёл популярность метод количественной спектрометрии такого биосубстрата, как волосы. В появившихся публикациях на эту тему элементный состав волос нередко выступает как некий интегральный показатель обеспеченности минералами всего организма, что выглядит спорным и требует специального обсуждения. Одна из попыток такого обсуждения представлена в данной статье. По данным атомно-эмиссионной спектрометрии концентрационные значения содержащихся в волосах химических элементов (не только металлов) имеют выраженный индивидуальный разброс. Уже сам этот факт наводит на мысль, что причиной наблюдаемых сдвигов может быть отнюдь не «гипоили гиперэлементоз», а перераспределение химических элементов с участием внутрии внеклеточных регуляторов трансмембранного трафика минералов, практически не влияющего на элементный состав организма в целом. Существует множество факторов, которые могут рассматриваться в качестве наиболее вероятных причин, вызывающих количественные сдвиги в металло-лигандном гомеостазе (МЛГ). Их отличительная черта способность активировать или деактивировать (вплоть до полной блокады) ионные каналы водные поры трансмембранных белков, ведающих трафиком металлов. Активация лиганд-активируемых каналов может происходить за счёт редокс-модификации тиоловых групп цистеина в молекуле белков-транспортёров активными формами кислорода (АФК) и азота (АФА), продукция которых заметно возрастает в условиях окислительного/нитрозативного стресса. Нельзя исключить, что окислительный/нитрозативный стресс способен приводить к активации ATPаз P-типа. Поэтому мы вправе ожидать в эпидермальных клетках количественные сдвиги внутриклеточных концентраций не только электрогенных (K, Na, Ca), но и других металлов (Cd, Zn, Pb, Cu, Co, Ag), трафик которых через наружную мембрану осуществляет P1B-type-помпа из суперсемейства ATPаз (P-type). Волосы можно использовать в качестве биосубстрата для количественной оценки МЛГ, но, следует сказать, что проблема не в субстрате, а в трактовке результатов спектрометрии при анализе МЛГ эпидермальных клеток.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по ветеринарным наукам , автор научной работы — Петухов Валерий Иванович, Щуков Артемий Николаевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ABOUT THE JUSTIFIABILITY OF THE ELEMENTAL ANALYSIS DATA EXTRAPOLATION OF THE HUMAN HAIR TO THE TOTAL BODY

In recent years, the method of quantitative atomic emission spectrometry of bio-substrates such as human hair has become very popular in determination of person’s elemental status. However, in recent publications on the topic questions about the relationship between elemental hair composition and the total body mineral content has been raised and requires special discussion. This article contents an attempt of such discussion. According to atomic emission spectrometry data, concentration values of chemical elements (including but not limited to metals), which are contained in hair, show expressed individual variation. This very fact suggests that the observed shifts may be caused not nearly by ‘hypoor hyperelementosis’ but by redistribution of chemical elements mediated by intraand extracellular regulators of transmembrane mineral traffic which has practically no effect on the total body elemental composition. There are many factors to be considered in determining the most probable causes of quantitative shifts in metal-ligand homeostasis (MLH). Their distinguishing feature is the capacity of activation or deactivation (up to a total block) of ionic channelshydrous pores of transmembrane proteins, which are in charge of metals transfer. Activation of ligand-activated channels may take place due to redox-modification of thiol groups of cysteine in the molecule of proteins-transporters. Among the latter ones is the P-type ATPases superfamily, which ensures the transportation of not just electrogenic (Ca, Na, K) but also heavy metals (Cd, Zn, Pb, Cu, Co). Active oxygen species (AOS) and active nitrogen species (АNS), which are constantly formed in cells, fulfil the function of redox-modifiers of cysteine residues in the molecule of membrane pumps (oxidation with formation of disulphide bonds, S-nitrosylation). Having said this, one cannot exclude that increased production of AOS and АNS (oxidative/nitrosative stress) which may cause further activation of P-type ATPases. Therefore, in the setting of oxidative/nitrosative stress, we may expect quantitative shifts in intracellular concentrations of not just electrogenic but also heavy metals (transfer of the latter is affected by P1B-type-pump from the superfamily of ATPases). Does it mean that hair is not a very ‘reliable’ substrate for MLH evaluation? Answering this question, it is necessary to notice that the problem is not with the substrate but with interpretation of metal-ligand homeostasis’ variations in epidermal cells meter mined by spectrometry.

Текст научной работы на тему «Об оправданности экстраполяций данных элементного анализа волос человека на весь организм»

УдК 616-008.9:621.039-058.66

Петухов В.И.12, Щуков А.Н.2

1Балтийский институт психологии, Рига, латвия

E-mail: vip-val@yandex.ru 2Владимирский гос. университет, г Владимир e-mail: shchukovdoc@gmail.com

ОБ ОПРАВДАННОСТИ ЭКСТРАПОЛЯЦИЙ ДАННЫХ ЭЛЕМЕНТНОГО АНАЛИЗА ВОЛОС ЧЕЛОВЕКА НА ВЕСЬ ОРГАНИЗМ

В последние годы для определения элементного статуса человека приобрёл популярность метод количественной спектрометрии такого биосубстрата, как волосы. В появившихся публикациях на эту тему элементный состав волос нередко выступает как некий интегральный показатель обеспеченности минералами всего организма, что выглядит спорным и требует специального обсуждения. Одна из попыток такого обсуждения представлена в данной статье.

По данным атомно-эмиссионной спектрометрии концентрационные значения содержащихся в волосах химических элементов (не только металлов) имеют выраженный индивидуальный разброс. Уже сам этот факт наводит на мысль, что причиной наблюдаемых сдвигов может быть отнюдь не «гипо- или гиперэлементоз», а перераспределение химических элементов с участием внутри- и внеклеточных регуляторов трансмембранного трафика минералов, практически не влияющего на элементный состав организма в целом.

Существует множество факторов, которые могут рассматриваться в качестве наиболее вероятных причин, вызывающих количественные сдвиги в металло-лигандном гомеостазе (МЛГ). Их отличительная черта - способность активировать или деактивировать (вплоть до полной блокады) ионные каналы - водные поры трансмембранных белков, ведающих трафиком металлов. Активация лиганд-активируемых каналов может происходить за счёт редокс-модификации тиоловых групп цистеина в молекуле белков-транспортёров активными формами кислорода (АФК) и азота (АФа), продукция которых заметно возрастает в условиях окислительного/нитрозативного стресса.

Нельзя исключить, что окислительный/нитрозативный стресс способен приводить к активации АТРаз Р-типа. Поэтому мы вправе ожидать в эпидермальных клетках количественные сдвиги внутриклеточных концентраций не только электрогенных (K, Na, Ca), но и других металлов (Cd, Zn, Pb, Cu, Co, Ag), трафик которых через наружную мембрану осуществляет PlB-type-помпа из суперсемейства АТРаз (P-type).

Волосы можно использовать в качестве биосубстрата для количественной оценки МЛГ, но, следует сказать, что проблема не в субстрате, а в трактовке результатов спектрометрии при анализе МЛГ эпидермальных клеток.

Ключевые слова: металло-лигандный гомеостаз, эпидермис, редокс-статус.

Представление о металло-лигандном гомеостазе (МЛГ) возникло с появлением первых сообщений о существующем «запрете» для металлов находиться в живом организме вне связи с лигандами.

Функцию последних выполняют транспортные и депонирующие белки, металлоэнзи-мы, пептиды, аминокислоты или более сложные молекулы (например, гемоглобины).

Без риска необратимых повреждений допустимы лишь «следовые» концентрации (пикограммы) «свободных», не связанных с лигандами, металлов. Это касается как эссен-циальных - железо ^е), медь (Си), цинк (2п) и др., так и «токсичных» металлов - кадмий (Cd), свинец (РЬ), ртуть и др.

Хотя определение «токсичные», которое относят лишь к небольшой группе металлов, вряд ли оправданно, поскольку свободные ионы эс-сенциальных металлов ^е2+, 2п2+ и др.) не менее токсичны для клетки.

Непременное условие для биологического цикла металлов - вступать в постоянные или временные связи с другими (в первую очередь, белковыми) молекулами, диктуется не только «соображениями безопасности».

Трудно переоценить роль таких связей в нормальном функционировании металлоэн-зимов, в активный центр которых (кроме уже упомянутых - Fe, 2п, Си) могут входить кобальт (Со), селен ^е) и другие жизненно важные металлы. От их присутствия в активном центре зависит каталитическая активность этих энзимов.

Одна из важнейших характеристик МЛГ -его динамичность, основу которой составляют постоянные внутри- и межклеточные перемещения металлов, взаимообмен между тканевыми (клеточными) и внеклеточными (плазма, лимфа, тканевая жидкость) пулами, непрерывное поступление и выход наружу через желудочно-кишечный тракт, а также потери

металлов с отмирающим эпидермисом и его придатками.

Динамичность МЛГ можно обнаружить даже, если тот или иной металл, например, кальций (Са), проявляет явные тканевые (локальные) «предпочтения». Так, ~25000 ммоль Са (99 % от его содержания в организме) содержится в костной ткани.

В межклеточной жидкости - приблизительно 22,5 ммоль, в том числе ~9 ммоль в плазме крови. При этом весьма интенсивно (~500 ммоль/сутки) происходит обмен между клеточным (костным) и внеклеточным кальцием (тканевая жидкость, плазма).

Ежесуточные потери Са через почки (~ от 2,5 до 7,5 моль), кишечник и кожу с её придатками, наряду с поступлением ~12,5 ммоль Са в сутки (необходимый минимум, который увеличивается в период роста, беременности, лактации), приводят к тому, что внеклеточный пул Са обновляется за сутки примерно 33 раза (!). Понятно, что столь интенсивный «кругооборот» усложняет оценку истинного содержания этого металла в организме, особенно в тех случаях, когда критерием служит лишь один показатель, например, уровень кальция в плазме, который может расти при массивном остеолизе (плазмо-цитома, множественные метастазы рака в кости скелета), но при этом никак не свидетельствовать о кальциевом гиперэлементозе.

Гипохромная анемия без кровопотерь, ассоциированная с воспалением и/или злокачественным ростом, обязана своим появлением не дефициту железа в организме, (не Fe-гипоэлементозу), а сдвигам в МЛГ перераспределительного характера: уменьшение гемового или костномозгового пула железа за счёт увеличенного резерва ферритинового Fe в макрофагах. Способствует такому перераспределению повышенная продукция гепсидина, которая характерна для этих синдромов.

Участвующий в синтезе коллагена Си-зависимый фермент лизилоксидаза у так называемых «медленных ацетиляторов» (лиц с низкой активностью ^ацетилтрансферазы) может испытывать «нужду» в меди при нормальном содержании этого металла в организме. Перехватчиками Си оказываются неаце-тилированные молекулы D-глюкозоамина и D-галактозоамина - активные хелаторы меди.

Эти примеры убеждают нас в том, что представление о МЛГ не сводится к количественной оценке содержания металлов в том или ином биосубстрате (что, кстати, нередко служит поводом для неоправданных экстрапо-ляций результатов измерения на весь организм), но обязательно включает уже известную (или предполагаемую) цепь внутри- и межклеточных событий с участием металлов. Количественные оценки, сделанные на разных участках этой цепи, могут заметно варьировать в силу множества факторов, конкретная роль которых нуждается в уточнении.

В последние годы для определения элементного статуса человека приобрёл популярность метод количественной спектрометрии такого биосубстрата, как волосы. Неинвазив-ный способ забора проб, пригодность для проведения массовых исследований, возможность длительного хранения образцов в обычных условиях, удобство и простота их транспортировки - всё это не могло не привлечь внимание исследователей. Однако в появившихся публикациях на эту тему элементный состав волос нередко выступает как некий интегральный показатель обеспеченности минералами всего организма, что выглядит спорным и требует специального обсуждения.

Во-первых, концентрационные значения содержащихся в волосах химических элементов (не только металлов) имеют, по данным атомно-эмиссионной спектрометрии, выраженный индивидуальный разброс (коэффициент вариации СУ > 100 %) [1]. Уже сам этот факт наводит на мысль, что причиной наблюдаемых сдвигов может быть отнюдь не «гипо- или гипе-рэлементоз», а перераспределение химических элементов с участием внутри- и внеклеточных регуляторов трансмембранного трафика минералов, практически не влияющего на элементный состав организма в целом.

Во-вторых, в диагностике нарушений металло-лигандного гомеостаза (МЛГ) на уровне всего организма оценка элементного статуса кожи и её придатков (как части выделительной системы) требует осторожности. Последняя необходима и во всех других случаях, когда объектом исследования оказываются продукты выделения (например, моча). Неоднозначность трактовки результатов элементного анализа по

биосубстратам выделительной системы (пот, моча, выдыхаемый воздух, эпидермис и его дериваты) может возникнуть при сбоях в работе систем по удерживанию в организме эссенци-альных металлов.

При хроническом (и зачастую латентном) гемолизе железо гемоглобина выделяется с мочой в виде гемосидерина (свинцовая интоксикация, болезнь Маркиафавы-Микели). Но будет ли это свидетельствовать о повышении уровня Fe в организме? Очевидно, нет. Скорее, о неизбежном снижении, из-за постоянной гемосиде-ринурии, общего пула железа.

Существует множество факторов, которые могут рассматриваться в качестве наиболее вероятных причин, вызывающих количественные сдвиги в МЛГ. Их отличительная черта - способность активировать или деактивировать (вплоть до полной блокады) ионные каналы - водные поры трансмембранных белков, ведающих трафиком металлов. По способу активирования ионные каналы можно разделить на механо-чувствительные, потенциал-активируемые и лиганд-активируемые.

Активация лиганд-активируемых каналов может происходить за счёт редокс-модификации тиоловых групп цистеина в молекуле белков-транспортёров активными формами кислорода (АФК) и азота (АФА), продукция которых заметно возрастает в условиях окислительного/ нитрозативного стресса: супероксид анион-радикал (02-), нитроксид (N0), пероксинитрит (N000-) и др.

Реальность таких событий можно подтвердить (или отвергнуть), исследуя МЛГ на фоне окислительного/нитрозативного стресса, например, у ликвидаторов Чернобыльской аварии. Основным отличительным признаком биохимических процессов в организме «чернобыльцев» является повышенная, по сравнению с нормой, активность кислородных и азотных радикалов (хронический окислительный/нитрозативный стресс), имеющий, как показывают наши наблюдения [2], непосредственное отношение к событиям в МЛГ.

Но можно ли по сдвигам в МЛГ (хотя бы косвенно) судить о тех или иных нарушениях в слаженной работе мембранных транспортёров? И как объяснить наблюдаемый при спектрометрии волос популяционный разброс измеряе-

мых значений для абсолютного большинства химических элементов, который некоторые исследователи склонны связывать с «дисэлемен-тозом» на уровне всего организма?

Нельзя исключить, что решение этой проблемы связано с трансмембранным переносом металлов и, как следствие, если речь идёт об ионах электрогенных металлов (Ca2+, K+, Na+), c генерацией электрического потенциала (ЭП) клетки.

Среди известных способов распространения ЭП представляет интерес «горизонтальное» проведение электрических импульсов (как локальных, так и потенциалов действия) от клетки к клетке через межклеточные синапсы (gap junctions), обеспечивающие транзит не только мембранного потенциала [3], но и ионов электрогенных металлов (Ca2+). Показательно, что такой способ передачи электрического сигнала можно обнаружить не только у нейронов, но и у миоцитов сердца, кишечника, артерий, а также у эпителио- и эндотелиоцитов. При этом передача ЭП происходит не только гомоцеллюляр-но (миоцит-миоцит), но и гетероцеллюлярно (миоцит-эндотелиоцит) [4].

Эти события лежат в основе феномена ва-зомоции (перистальтики сосудов), механизм которой во многом остаётся не расшифрованным [5].

Так, в реализации указанного феномена не очень понятна роль эндотелия и его производных: NO и эндотелиального гиперполяризую-щего фактора, на роль которого претендует ги-дропероксид [29, 30]. По мнению одних авторов, участие эндотелия является обязательным [6, 7]. По мнению других, вазомоция может происходить и в отсутствие эндотелия [8, 9]. Неоднозначной выглядит и динамика внутриклеточного кальция: вазомоция имеет место лишь при среднем уровне Ca2+ в цитозоле, тогда как при низком и высоком уровне - она отсутствует [10-12].

Генерацию ЭП, как известно, вызывает движение ионов через клеточную мембрану по так называемым ионным каналам (водным порам трансмембранных белков), способным активироваться (открываться) и деактивироваться, когда вероятность их открытия резко снижена вплоть до полной блокады. Участвующие в трансмембранном трафике ионы: Ca2+, K+, Na+, Cl-,

H+ имеют непосредственное отношение к генерации ЭП. Существенно, что электрические или химические сигналы, вызывающие активацию (деактивацию) ионных каналов, определяют лишь вероятность их открытия (закрытия), но не длительность пребывания в открытом или закрытом состоянии.

Пассивное движение ионов по каналам происходит в соответствии с градиентом концентрации и электрическим градиентом мембраны. При этом противоположно направленный электрический градиент, снижающий до нуля конечный ток того или иного иона, является равновесным потенциалом данного иона.

Для генерации ЭП и поддержания на постоянном уровне внутриклеточной концентрации ионов клетка запускает активные транспортные механизмы противодействия электрохимическому градиенту (первичный и вторичный активный транспорт), что позволяет сохранять неизменным потенциал покоя.

Первичный транспорт использует энергию гидролиза ATP, например, Na/K-помпа (Na/K-АТРаза), которая за счёт энергии расщепления одной молекулы АТР переносит три иона Na наружу и два иона K внутрь клетки, меняя тем самым суммарный трансмембранный заряд на единицу при каждом таком переносе. К первичным системам активного транспорта ионов относятся Са-АТРазы плазматической мембраны, выводящие Са из клетки, и семейство Са-АТРаз эндо- и саркоплазматического ретикулумов (SERCA), закачивающие Са2+ во внутриклеточные структуры.

Вторичный активный транспорт ионов осуществляется за счёт энергии передвижения Na+ в направлении его электрохимического градиента и зависит от эффективной работы Na/K-насоса, обеспечивающего существование этого градиента. Примером вторичного транспорта является Na/Ca-обменник, который выводит один ион кальция (Са2+) за счёт входа в клетку трёх ионов натрия (Na+). Na/K-насос, Са-АТРазы и H+ZK-АТРазы образуют суперсемейство АТРаз Р-типа (Р-type), которое интенсивно изучается в последние годы [13-15].

Важная роль в регуляции трансмембранного транспорта Са2+ в кардиомиоцитах принадлежит редокс-процессам с участием АФК и АФА. Белок RyR2 (рианодиновый рецептор-2)

с молекулярной массой 565 кДа, который проводит Ca2+ через мембрану саркоплазматического ретикулума (СР) и ионные каналы которого отвечают на редокс-регулирование, имеет тетрамерную структуру и ~90 цистеино-вых остатков в каждом из мономеров [16-19]. По мнению исследователей, именно состояние тиоловых групп цистеина на цитозольной стороне мембраны СР, легко подвергающихся редокс-модификации (окисление с образованием дисульфидных связей, S-нитрозилирование, S-глутатионилирование), определяет проводимость каналов АТРаз в кардиомиоците [24]. В роли окислителей (редокс-модификаторов) наряду с нитроксидом выступают супероксид анион-радикал (O2.-), постоянно продуцируемый в клетке, и пероксинитрит (NOOO-).

Нельзя исключить, что увеличение продукции O2.- и NO способно приводить к ещё большей активации АТРаз Р-типа за счёт вовлечения в этот процесс большего числа белковых молекул и/или участия в качестве редокс-модификаторов более агрессивных АФА (ONOO-, NO2., N2O3). Поэтому в эпидермальных клетках при наличии окислительного/нитро-зативного стресса мы вправе ожидать количественные сдвиги внутриклеточных концентраций не только электрогенных (K, Na, Ca), но и других, в частности, тяжёлых металлов (Cd, Zn, Pb, Cu, Co, Ag), трафик которых через наружную мембрану осуществляет Р1В -помпа из суперсемейства АТРаз (P-type) [14].

Активирующее действие NO на АТР-зави-симые калиевые каналы (КАТР-каналы) обнаружено в эксперименте на крысах [20], морских свинках [21], кроликах [22]. При этом на роль активатора, по мнению авторов, претендует как сам нитроксид и/или его дериваты (ONOO-, NO2., N2O3) [21, 23], так и циклический гуанозин-монофосфат (cGMP) с протеинкина-зой G ^KG). Участие PKG в фосфорилирова-нии и последующем активировании АТРаз становится возможным при действии нитроксида на растворимую гуанилил-циклазу (sGC) в метаболической цепи : NO^■sGC^■cGMP^■PKG [22]. Возможно, в условиях in vivo оба упомянутых способа открытия АТР-каналов могут быть востребованы.

Трансмембранный трафик электрогенных металлов (Ca, Na, K) c участием соответствую-

щих АТРаз (Са2+-аза и №+/К+-аза) отличается по своему механизму от трафика тяжёлых металлов (например, меди с помощью Си+-азы). Если первым (Ca, Na, K) для продвижения по каналу (после взаимодействия с металлсвязы-вающими участками АТР-помп, так называемыми трансмембранными сайтами - TM-MBS) достаточно присутствовать в цитоплазме в виде гидратированных ионов (Ca2+, Na+, K+), то перенос тяжёлых металлов возможен лишь в форме металло-лигандных комплексов, где лигандами служат белки-шапероны, без которых не происходит связывание металлов с TM-MBS [24, 25]. Наиболее известные шапероны для внутриклеточного транспорта меди - Atoxl, CCS, Cox17 [26].

Способность активировать АТР-зависимые калиевые каналы (KATP) присуща не только АФА, но и АФК. Известно, что супероксид анион радикал (O2.-) может индуцировать открытие KATP -каналов в митохондриях кардиомиоцитов [27].

Аналогичным эффектом на митохондриаль-ные KATP-каналы в экспериментах на культуре кардиомиоцитов куриных эмбрионов обладают гипоксия и H2O2 [28]. В опытах с гладкомышеч-ными клетками крыс [31] и собак [32] было показано, что окислительная модификация гидропероксидом тиоловых групп в калиевых потенциалзависимых каналах (Kv) вызывала их открытие. Интересно, что само открытие мито-хондриальных КАТр-каналов, как было показано на крысиных кардиомиоцитах, стимулировало в клетке продукцию АФК в такой последовательности: NO^-sGC^-cGMP^-PKG^-открытие КАТр-каналов ^ продукция АФК [33]. Модулирующий эффект АФА и АФК по отношению к К+-каналам с двумя Р-доменами (К2р-каналы), вызывающий открытие последних, был показан на экзокринных клетках человеческой поджелудочной железы [34].

На культурах клеток гипокампа 19-дневных крысиных эмбрионов в условиях гипоксии и генерации NO наблюдали cGMP-независимую активацию КАТр-каналов, которая происходила c участием Ras/MAPK (mitogen-activated protein kinase) сигнального каскада [35]. Однако результаты экспериментов с кардиомиоцитами кролика указывают на ключевое значение PKG в cGMP/PKG- цепи для фосфорилирования и активации K -каналов [36].

N0-модификация потенциалзависимых Са2+-каналов в волосковых клетках вестибулярного органа у крыс приводила к снижению Са2+-потока [37]. Этот эффект, как считают авторы, связан с активацией cGMP/PKG-сигнального пути и S-нитрозилированием нитроксидом белков Са2+-помпы. О способности N0 препятствовать поступлению кальция в клетку ([Са2+] >ингибирование) сообщают и другие исследователи [38-41].

Заметим, что связь N0 с функционированием мембранных насосов не всегда носит однонаправленный характер. Известно, что активизация работы №+/Са2+-обменника ведёт к увеличению продукции N0 нейрональной N0-синтазой (nN0S) [42].

Таким образом, при анализе данных о влиянии АФА и АФК на трансмембранный трафик электрогенных (Са, К, №) и других металлов, можно прийти к заключению, что в клетке на фоне окислительного/нитрозативного стресса должны происходить неоднозначные изменения их МЛГ: уровень калия и натрия будет расти, а кальция - снижаться.

Реальность таких событий подтверждается в наших наблюдениях: внутриклеточный уровень К и Na в эпидермисе чернобыльцев достоверно выше, а Са - ниже нормальных показателей [2].

Вместе с тем сдвиги в МЛГ тяжёлых металлов (2п, Си, Cd, РЬ, Fe), в отличие от электрогенных, зависят от свойств и наличия в организме достаточного количества белков-переносчиков, входящих в состав металло-лигандных комплексов, - безопасной для организма формы существования тяжёлых металлов в клетке и межклеточном пространстве.

Основными металлсвязывающими белками для Fe являются ферритин и трансферрин, а для 2п, Си, Cd и РЬ - металлотионеины. Их роль и значимость для МЛГ требуют отдельного обсуждения, которое выходит за рамки данной статьи. Заметим только, что окисли-тельный/нитрозативный стресс, по нашим данным, оказывал достоверное влияние на уровень этих и других металлов в клетках эпидермиса [2]. Поэтому, отвечая на вынесенный в заглавие вопрос - можно ли использовать волосы в качестве субстрата для количественной оценки содержания металлов в организме, хотелось

бы пояснить следующее. Если быть объективным, то проблема здесь не в «доверии» к биосубстрату, а в оправданности экстраполяций данных микроэлементного анализа волос на весь организм. Другими словами, претензии не к субстрату, а к трактовке изменений МЛГ в клетках эпидермиса, регистрируемых с помощью спектрометрии.

Необходимость количественного определения тех или иных металлов т toto (в целом ор-

ганизме) при ближайшем рассмотрении может оказаться сомнительной для большого (если не большего) числа исследовательских задач.

Обобщённые показатели такого рода (если учитывать тканевую и органную динамичность МЛГ) становятся похожими на «среднеболь-ничную температуру пациентов» с минимальным количеством достоверной и действительно нужной информации по конкретной изучаемой проблеме.

10.05.2015

Список литературы:

1. Петухов В.И., Дмитриев Е.В., Шкестерс А.П., Скальный А.В. Проблемы интегральной оценки элементного статуса человека по данным спектрометрии волос. Микроэлементы в медицине. № 7, С.7-14, 2006.

2. Petukhov V.I., Baumane L., Dmitriev E.V., Vanin A.F. Nitric oxide and electrogenic metals (Ca, Na, K) in epidermal cells. Biochemistry (Moscow) Supplement Series B Biomedical Chemistry. V. 8, No 4, pp. 343-348, 2014.

3. Nilius B. and Droogmans G. Ion channels and their functional role in vascular endothelium. Physiol Rev 81: 1415-1459, 2001.

4. Marchenko S.M. and Sage SO. Smooth muscle cells affect endothelial membrane potential in rat aorta. Am J Physiol Heart Circ Physiol 267: H804-H811, 1994.

5. Aalkjaer C. and Nilsson H. Vasomotion: cellular background for the oscillator and for the synchronization of smooth muscle cells. Br J Pharmacol 144: 605-616, 2005.

6. Mauban J.R. and Wier W.G. Essential role of EDHF in the initiation and maintenance of adrenergic vasomotion in rat mesenteric arteries. Am J Physiol Heart Circ Physiol 287:H608-H616, 2004.

7. Okazaki K., Seki S., Kanaya N., Hattori J., Tohse N., and Namiki A. Role of endothelium-derived hyperpolarizing factor in phenylephrine-induced oscillatory vasomotion in rat small mesenteric artery. Anesthesiology 98:1164-1171, 2003.

8. Haddock R.E., Hirst G.D., and Hill C.E. Voltage independence of vasomotion in isolated irideal arterioles of the rat. J Physiol 540: 219-229, 2002.

9. Lamboley M., Schuster A., Be'ny J.L., and Meister J.J. Recruitment of smooth muscle cells and arterial vasomotion. Am J Physiol Heart Circ Physiol 285: H562-H569, 2003.

10. Koenigsberger M., Sauser R., Be'ny J.L., and Meister J.J. Effects of arterial wall stress on vasomotion. Biophys J 91: 1663-1674, 2006.

11. Koenigsberger M., Sauser R., Be'ny J.L., and Meister J.J. Role of the endothelium on arterial vasomotion. Biophys J 88: 3845-3854, 2005.

12. Koenigsberger M., Sauser R., Lamboley M., Be'ny J.L, and Meister J.J. Ca2+ dynamics in a population of smooth muscle cells: modeling the recruitment and synchronization. Biophys J. 87: 92-104, 2004.

13. Axelsen, K.B., Palmgren, M.G. J. Mol. Evol. 46: 84-101, 1998.

14. Arguello, J.M. J. Membrane Biol. 195: 93-108, 2003.

15. Arguello, J.M., Eren, E. Biometals. 20: 233-248, 2007.

16. Yano, M. Circ.J. 72: 509-514, 2008.

17. Sun, J., Yamaguchi, N., Xu, L., Eu, J.P., Stamler, J.S., and Meissner, G. Biochemistry. 47: 13985-13990, 2008.

18. Yan, Y., Liu, J., Weil, C., Li, K., Xie, W., Wang, Y., and Cheng, H. Cardiovasc. Res. 77: 432-441, 2008.

19. Gyorke, S., and Terentyev, D. Cardiovasc. Res. 77, 245-255, 2008.

20. Southam E., and Garthwaite J. Comparative effects of some nitric oxide donors on cyclic GMP levels in rat cerebellar slices. Neurosci Lett 130: 107-111, 1991.

21. Shinbo A., and Iijima T. Potentiation by nitric oxide of the ATP-sensitive K+ current induced by K+ channel openers in guinea-pig ventricular cells. Br J Pharmacol 120: 1568-1574, 1997.

22. Han J., Kim N., Joo H., Kim E., and Earm Y.E. ATP-sensitive K+ channel activation by nitric oxide and protein kinase G in rabbit ventricular myocytes. Am J Physiol 283: H1545-H1554, 2002.

23. Ahern G.P., Hsu S-F., and Jackson M.B. Direct actions of nitric oxide on rat neurohypophysial K+ channels. Journal of Physiology. 520.1: 165-176, 1999.

24. Banci L, Bertini I, Del Conte R, Markey J, Ruiz-Duen~ as FJ. Copper trafficking: The solution structure of Bacillus subtilis CopZ. Biochemistry. 40:15660-15668, 2001.

25. Wernimont AK, Huffman DL, LambAL, O'Halloran TV, Rosenzweig AC. Structural basis for copper transfer by the metallochaperone for the Menkes/Wilson disease proteins. Nat Struct Biol. 7:766-771, 2000.

26. Prohaska J.R. and Gybina A.A. Intracellular copper transport in mammals. Journal of Nutrition. 134: 1003-1006, 2004.

27. Zhang D.X., Chen Y.F., Campbell W.B., Zou A.P., Gross G.J., and Li P.L. Characteristics and superoxide-induced activation of reconstituted myocardial mitochondrial ATP-sensitive potassium channels. Circ Res. 89: 1177-1183, 2001.

28. Lebuffe G., Schumacker P.T., Shao Z.-H., Anderson T., Iwase H., and Vanden Hoek T.L. ROS and NO trigger early preconditioning: relationship to mitochondrial KATP channel. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 284: H299- H308, 2003.

29. Matoba T., Shimokawa H., Morikawa K., Kubota H., Kunihiro I., Urakami-Harasawa I., Mukai Y., Hirakawa Y., Akaike T., and Takeshita A. Electron spin resonance detection of hydrogen peroxide as an endothelium-derived hyperpolarizing factor in porcine coronary microvessels. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 23: 1224-1230, 2003.

30. Yada T., Shimokawa H., Hiramatsu O., Kajita T., Shigeto F., Goto M., Ogasawara Y., Kajiya F. Hydrogen peroxide, an endogenous endothelium-derived hyperpolarizing factor, plays an important role in coronary autoregulation in vivo. Circulation. 107: 1040-1045, 2003.

31. Gao Y. J., Hirota S., Zhang D.W., Janssen L.J., Lee R.M. Mechanisms of hydrogen-peroxide-induced biphasic response in rat mesenteric artery. Br J Pharmacol 138: 1085-1092, 2003.

32. Rogers P.A., Chilian W.M., Bratz I.N., Bryan R.M. Jr., Dick G.M. H2O2 activates redox- and 4-aminopyridine-sensitive Kv channels in coronary vascular smooth muscle. Am J Physiol Heart Circ Physiol 292: H1404-H1411, 2007.

33. Xu Z., Ji X., Boysen P.G. Exogenous nitric oxide generates ROS and induces cardioprotection: involvement of PKG, mitochondrial KATP channels, and ERK. Am J Physiol Heart Circ Physiol 286: H1433-H1440, 2004.

34. Duprat E., Girard C., Jarretou G., Lazdunski M. Pancreatic two P domain K+ channels TALK-1 and TALK-2 are activated by nitric oxide and reactive oxygen species. J Physiol 562. 1: 235-244, 2005.

35. Lin Y.F., Raab-Graham K., Jan Y.N., Jan L.Y. NO stimulation of ATP-sensitive potassium channels: involvement of Ras/mitogen-activated protein kinase pathway and contribution to neuroprotection. PNAS 101(no.20): 7799-7804, 2004.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

36. Han J., Kim N., Kim E., Ho W.K., and Earm Y.E. Modulation of ATP-sensitive potassium channels by cGMP-dependent protein kinase in rabbit ventricular myocytes. Journal of Biological Chemistry Vol. 276, No. 25, Issue of June 22, pp. 22140-22147, 2001.

37. Almansa A., Navarrete F., Vega R., and Soto E. Modulation of voltage-gated Ca2+ current in vestibular hair cells by nitric oxide. J Neurophysiol 97: 1188-1195, 2007.

38. Blatter L.A., Wier W.G. Nitric oxide decreases [Ca2+]i in vascular smooth muscle by inhibition of the calcium current. Cell Calcium 15: 122-131, 1994.

39. Yoshimura N., Seki S., de Groat W.C. Nitric oxide modulates Ca2+ channels in dorsal root ganglion neurons innervating rat urinary bladder. J Neurophysiol 86: 304-311, 2001.

40. D'Ascenzo M., Martinotti G., Azzena G.B., Grassi C. cGMP/protein kinase G-dependent ingibition ofN-type Ca2+ channels induced by nitric oxide in human neuroblastoma IMR32 cells. J Neurosci 22: 7485-7492, 2002.

41. Carabelli V., D'Ascenzo M., Carbone E., Grassi C. Nitric oxide inhibits neuroendocrine CavI L-channel gating via cGMP-dependent protein kinase in cell attached patches of bovine chromaffin cells. J Physiol 541: 351-366, 2002.

42. Bauser-Heaton H.D., Song J., Bohlen H.G. Cerebral microvascular nNOS responds to lowered oxygen tension through a bumetanide-sensitive cotransporter and sodium-calcium exchanger. Am J Physiol Heart Circ Physiol 294: H2166-H2173, 2008.

Сведения об авторах:

Петухов Валерий Иванович, профессор кафедры психологии Балтийской международной академии (Рига, Латвия); профессор Балтийского института психологии, доктор медицинских наук Riga, Latvia; LV-1003, tel.: (+371) 67100608; fax: (+371) 67100219, e-mail: vip-val@yandex.ru

Щуков Артемий Николаевич, старший преподаватель кафедры теоретических и медико-биологических основ физической культуры Владимирского государственного университета, e-mail: shchukovdoc@gmail.com

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.