CC BY
28
© Куцевляк В.Ф.*, Лахтiн Ю.В.*, Макаренко О.А. **. УДК 577.1:504.054:611.018.54:615.036
ПОРУШЕННЯ ПР00КСИДАНТН0-АНТИ0КСИДАНТН0Г0 ГОМЕОСТАЗУ У СИР0ВАТЦ1 КР0В1 ЩУР1В ТА Й0Г0 К0РЕКЦ1Я ЗА УМ0В НАДМ1РН0Г0 НАДХ0ДЖЕННЯ С0ЛЕЙ ВАЖКИХ МЕТАЛ1В
Куцевляк В.Ф.*, Лахт1н Ю.В.*, Макаренко О А. **. *Харшська медична академ1я пюлядипломноТ' осв1ти, м. Харк1в **ДУ «1нститут стоматологи АМН УкраТни», м. Одеса
В сыворотке крови крыс изучалось содержание диеновых конъюгатов, малонового диальдегида и активность каталазы, супероксиддисмутазы, глутатионпероксидазы при избыточном поступлении солей тяжелых металлов и влияние альфа-липоевой кислоты на эти показатели. Установлено, что соли тяжелых металлов повышают содержание продуктов пероксидной оксидации липидов и истощают резервы ферментативной антиоксидантной защиты. Через два месяца приёма альфа-липоевой кислоты нормализуется прооксидантно-антиоксидантный дисбаланс.
Ключевые слова: каталаза, супероксиддисмутаза, глутатионпероксидаза, диеновые конъюгаты, малоновый ди-альдегид, соли тяжелых металлов, альфа-липоевая кислота.
(Pb(NO3)2) - 0,1 мг/л, хрому (K2Cr2O7) - 0,1 мг/л. Щурам III групи (n=17) крiм вищезгаданих СВМ уводили внутршньошлунково препарат а-лтоевоТ кислоти
Вступ
В результат штенсивного розвитку промисловост1, стьського господарства, транспорту xímÍ4hí елементи стали повсюдними забруднювачами навколишнього середовища. Потрапляючи в надлишку в оргаызм людини, вони можуть стати причиною розвитку техно-генних гiпермiкроелементозiв [5].
Детальн дослiдження протягом останых двох деся-тилiть показали, що рiзнi комбiнацií солей важких мета-лiв (СВМ) мають здатысть виробляти в бiологiчних системах втьы радикали. Порушення гомеостазу юыв ме-талiв може призвести до Ыдукцп оксидативного стресу з утворенням активних форм кисню i пригыченням систе-ми антиоксидантного захисту (АОЗ) [6, 9].
Для попередження оксидативного стресу запропо-новано низку препара^в, як мають антиоксидантнi властивостi. Аналiзуючи данi лiтератури по антиокси-дантам, ми враховували той факт, що Ыдуктором оксидативного стресу виступали СВМ. Саме тому звер-нули увагу на а-лтоеву кислоту (ALA). По-перше, во-на е важливим компонентом бiологiчних мембран, за-хищае 1'х вiд пероксидного окислення лт^в (ПОЛ), грае iстотну роль в мiтохондрiальних дегiдрогеназних реакцiях, будучи ко-фактором таких ферментiв, як пь руватдегщрогеназа i а-кетоглутаратдегидрогеназа [12], ефективна при лкуванш рiзних патологiчних ста-шв, якi супроводжуе оксидативне ушкодження [11]. По-друге, Ala здатна створювати мщы хелатнi зв'язки з iонами металiв i тим самим сприяе детокси-кацií важких металiв [13, 14].
Мета: провести аналiз дисбалансу системи ПОЛ та АОЗ у сироватц кровi щурiв на тлi сумюно''' дм солей Fe, Zn, Pb, Cu, Mn, Cr та його корекцiю а-лiпоевою кислотою.
Результата та методи дослщження
Дослiдження проводилося на 52 статевозртих безпородних бтих щурах-самцях з вихiдною масою 180-200 г. Вс тварини були подтеш на 3 групи: 1-шу групу (n=21) становили контрольнi щури, яга отриму-вали питну воду. Тварини II-'' групи (n=14) отримува-ли питну воду з комбЫа^ею СВМ: (ZnSÜ4 x 7H2O) - 5 мг/л, мд (CUSO4 x 5H2O) - 1 мг/л, залiза (FeSO4) - 10 мг/л, марганцю (MnSO4 x 5H2O) - 0,1 мг/л, свинцю
«Апьфа-лiпон» (ВАТ «КиТвський в^амЫний завод», УкраТна) з розрахунку 100 мг / кг ваги 1 раз на добу. Доступ до води втьний. В кожнш грут тварин виво-дипи з експерименту на 30, 60 та 90 добу. Пщ ефiр-ним наркозом тварин декаттувапи, проводили забiр кровк Вмiст дieнових кон'югат (ДК), мапонового дiапь-дегiду (МДА), активнiсть фермен^в супероксиддисму-тази (СОД), катапази (КТ) та гпутатiонпероксидази (ГПО) в сироватц кровi визначапась в пабораторiТ б^мп ДУ „1нститут стоматопогiТ АМН УкраТни" (м. Одеса).
Статистичну обробку матерiапу проводипи за па-раметричними критерiями (середне значення - М, стандартна похибка - m), статистичну значущiсть вщ-мiнностi мiж показниками двох незапежних груп - не-параметричним критерiем (W-критерiй Вiпкоксона) за допомогою пакету статистичноТ програми AtteStat 10.8.4. for MS Excel. Статистично значущими вважапи вщмшност при р< 0,05.
Пщ час експерименту пабораторних тварин утри-мувапи вiдповiдно до правип, прийнятих Свро-пейською конвенцiею iз захисту хребетних тварин, яких використовувапи дпя експерименту i наукових завдань (Страсбург, 1986 р.) та «Загапьних етичних правип експеримет1в над тваринами», затверджених I Нацюнапьним конгресом з бюетики (КиТв, 2001).
Результата та ix обговорення
Отриманi данi, якi подано в табпиц 1, свiдчать, що вмют ДК у сироватцi кровi щурiв II групи мав вiрогiд-ний рiст у 1,7 рази. 1з збiпьшенням термiна експерименту збтьшувався i рiвень ДК. На 30 добу його вмют зростав на 70,9% (р=0,02), 60 i 90 добу йшпо поступо-ве збтьшення на 72,2% (р=0,01) та 83,3% (р=0,03) вiдповiдно вiд контропьних значень. Динамка вмюту МДА мапа таку ж саму тенденцю, на тп дм СВМ його концентра^я збiпьшувапась в 1,4-1,5 рази. Пюпя 30 та 60 доби вщзначапося статистично значиме збть-шення його рiвня в порiвняннi з контропем на 38,2% (р=0,008) та 37,0% (р=0,005) вiдповiдно i максимапь-не збтьшення на 90 добу - 46,4% (р=0,01).
Том 16. N 3-4 2012 р.
Таблиця 1
BMicm продутв ПОЛ у сироватц Kpoei щурв, М±т
Продукти ПОЛ Доба Група щyрiв
I n=21 II n=14 III n=17
Дiеновi кон'югати, ммоль/л 30 0,86±0,08 1,47±0,17* 1,17±0,12
60 0,90±0,12 1,55±0,12* 0,97±0,13**
90 0,90±0,14 1,65±0,08* 1,02±0,06**
Малоновий дiaль-депд, ммоль/л 30 0,878±0,044 1,213±0,045* 1,116±0,009***
60 0,911 ±0,068 1,248±0,028* 1,068±0,038**
90 0,897±0,060 1,313±0,047* 1,014±0,044**
npuMimKa. PÍ3HUця м'ж групами з вiрогiднiстю р<0,05: *ll-l, **lll-ll, ***lll-l
Як бачимо, комбЫа^я солей Ре, 7п, РЬ, Си, Мп, Сг викликала Ыдукцю процеав лтопероксидаци в сиро-ватцi кровi, що пщтверджуе нашi попереднi досль дження стосовно тканин ясен [3]. Основний мехаызм ^^аци процесiв ПОЛ цими металами полягае в утво-ренн супероксидних радикалiв, гiдроксильних ради-калiв (в основному по реакцií Фентона) та генерацп активних форм кисню [9].
У фiзiологiчних умовах процес пероксидного окис-лення лiпiдiв знаходиться пщ постiйним контролем ферментативних i неферментативних антиоксидант-них систем кгмтини. Як вiдомо, iнтенсивнiсть процесiв ПОЛ в органiзмi визначаеться не ттьки факторами, якi його iнiцiюють, але i станом антиоксидантноí сис-теми, яка представляе собою сукупнють захисних ме-ханiзмiв клiтин, тканин, оргашв i систем, спрямованих на збереження i пiдтримання гомеостазу в органiзмi [1]. У вiдповiдь на введення в оргашзм токсичних чин-нигав вiдбуваеться активацiя захисно-компенсаторних
Отже, вплив солей Fe, Zn, Pb, Cu, Mn, Cr порушуе стацюнарну piBHOBary мiж прооксидантно-антиоксидантною системами у сироватц кровi щyрiв. Це призводить до оксидативного стресу, який може стати причиною стрyктyрно-метаболiчних змЫ в бю-мембранах i, згодом, Ыдуктором прогресуючого ушко-дження тканин пародонта [10], що пщтверджено нашими попередшми дослiдженнями [2].
Для корекцп порушень, викликаних оксидативним стресом, тваринам уводилась альфа-лтоева кислота. Вживання а-лтоевоТ кислоти щурами III групи сприяло спаданню рiвня ДК в 1,3-1,6 рази в порiвняннi з II гру-пою. Так, на 30 добу вщбувалось зниження на 20,4% (р=0,2), на 60 - 37,4% (р=0,02), 90 - на 38,2% (р=0,01). Статистично значиме зниження вмюту ДК у сироватцi вiдбyвалось пюля 60 дiб вживання а-лтоевоТ кислоти. Пiд впливом ALA у щyрiв III групи знижуеться рiвень мДа у сировaтцi кровi. В порiвняннi з II групою вЫ знижувався на 8,0% (р=0,2), 14,4% (р=0,01), 22,8% (р=0,01) вiдповiдно через 30, 60 та 90
мехaнiзмiв, що проявляеться змЫами в активносп таких потужних ферментiв-aнтиоксидaнтiв, як СОД, КТ, ГПО. Вони мають певну спецiaлiзaцiю по вiдношенню до конкретних видiв рaдикaлiв i пероксидiв [7].
Дiя СВМ малоТ штенсивност викликае зниження aктивностi ферментативноТ ланки системи АОЗ (табл. 2). Активнють каталази в сироватц кровi щyрiв пiд впливом СВМ статистично значуще знижуеться на 30 добу на 49,9% (р=0,051), 60 - на 44,0% (р=0,003), 90 -на 49% (р=0,025) вщ контрольно' групи. Активнють СОД на 30 добу знижалась на 43,2% (р=0,1), проте достг^рне зниження вщбувалось з 60 доби - на 40,7% (р=0,01), 90 - на 39,0% (р=0,02) вщ контрольно' групи. Серед уах фермен^в аОз нaйменшi коливання активности зазнавала глyтaтiонпероксидaзa, ТТ активнють в середньому знижувалась лише у 1,2 рази. На 30 добу вживання СВМ рiвень активности ГПО змен-шився на 7,6% (р=0,3), на 60 добу - 17,4% (р=0,007), на 90 добу - 14,8% (р=0,045) вiд контролю.
дiб. Доказове зменшення вмiстy МДА у сироватц спо-стерiгaлось на 60 добу вживання ALA.
Антирадикальний ефект ALA може бути обумов-лений пщвищенням ефективностi оксидативного фо-сфорилювання [4], вона здатна зв'язувати Cu2 + в ль попротеТнах, Ыпбуючи Cu-iндyковaнy пероксидaцiю лiпопротеТнiв низькоТ щтьност [14] i пiдсилювaти зда-тнють клiтин видаляти aктивнi форми кисню [15], а та-кож утворювати мiцнi комплекси з iонaми метaлiв [13].
Не зважаючи на шпбування процесiв лтоперокси-дацп, вживання а-лтоевоТ кислоти не приводило до повернення продук^в ПОЛ до вихiдних значень, Тх вмiст залишався бiльшим ыж в контролi. Так, рiвень ДК на 14,8% (р=0,03), а МДА на 17,4% (р=0,001) був вищий за контроль.
Вживання а-лтоевоТ кислоти щурами III групи сприяло пщвищенню aктивностi всiх фермен^в АОз. У каталази воно було бтьше в 1,5-1,8 рази. Причому, iз збiльшенням термiнy вживання ALA ТТ активнють збтьшувалась. На 30 добу вона була на 50,6%
Таблиця 2
Активнсть ферментiв АОЗ в сироватц кровi щурв, М±т
Ферменти Доба I група n=21 II група n=14 III група n=17
Каталаза, мкат/л 30 0,315±0,031 0,180±0,003* 0,271 ±0,018**
60 0,309±0,031 0,173±0,008* 0,288±0,09**
90 0,314±0,035 0,160±0,012* 0,283±0,030**
Супероксиддисмутаза, у.од./г 30 0,361 ±0,05 0,205±0,02 0,288±0,02
60 0,327±0,03 0,194±0,02* 0,303±0,016**
90 0,328±0,02 0,200±0,03* 0,310±0,02**
Глутатюнпероксидаза, мк-кат/кг 30 1,44±0,04 1,33±0,01 1,48±0,01
60 1,49±0,05 1,23±0,02* 1,32±0,03**
90 1,42±0,07 1,21 ±0,05* 1,40±0,04**
npuMimKa. PÍ3HUця м'ж групами з вiрогiднiстю р<0,05: *ll-l, **lll-ll, ***lll-l
(р=0,03), 60 - на 66,5% (р=0,02), 90 - на 76,9% (р=0,01) вища за щурiв II групи. Також пщвищувалась активнють СОД в 1,4-1,6 раз. PiBeHb ïï активностi на 40,5% (р=0,4), 56,2% (р=0,008) та 55,0% (р=0,03) був вищiм вщповщно на 30, 60 та 90 добу спостереження шж у тварин Il групи. Найменше пiдвищення активности в 1,1-1,2 рази вщбувалось у ГПО. Пiсля 30 дiб вживання ALA вона на 11,3% (р=0,2), 60 дiб - на 7,3% (р=0,01), 90 дiб - на 15,7% (р=0,007) була вище за по-казники у тварин з II групи.
Таке пщвищення антиоксидантного потенциалу си-роватки кровi за рахунок ALA на тл дм СВМ забезпе-чено тим, що вона уявляе собою рiзноспрямований антиоксидант, який може дiяти як у водорозчинних, так i у жиророзчинних дтянках штин i тканин. ^м того, a-лiпоeва кислота допомагае пiдсилити позитив-ний ефект Ыших важливих антиоксидантiв в органiзмi, таких як глутатюн, кофермент Q10, сприяти регенера-цп вiтамiнiв С i Е [8].
Активнють ферментiв АОЗ пюля призначення а-лiпоевоï кислоти також, як i продукти ПОЛ, не повер-таеться до вихщних показнишв. Хоча рiвень активнос-т КТ, сОд i ГПО не досягав значень контрольно!' групи, проте зниження активност КТ на 8,3% (р=0,4), СОД на 10,9% (р=0,3) та ГПО на 2,8% (р=0,3) не мало статистично значущоТ рiзницi. Тобто, можна ствер-джувати, що ALA сприяла нормалiзацiï системи АОЗ за умов дм СВМ.
Таким чином, за результатами нашого дослщження можна зробити висновки:
1. Комбша^я солей Fe, Zn, Pb, Cu, Mn, Cr викли-кае оксидативний стрес в сироватц кровi щурiв за рахунок активацп процесiв пероксидного окислення ло-дiв i пригнiчення системи антиоксидантного захисту.
2. Вживання альфа-лтоевоТ кислоти нормалiзуе баланс прооксидантно-антиоксидантноТ системи за умов дм солей важких металiв.
3. Статистично значиме зменшення вмюту продуктов пероксидного окислення лт^в та пiдвищення активностi ферментiв системи антиоксидантного захисту у сироватц кровi вiдбуваеться через 2 мюяця вживання альфа-лiпоевоï кислоти.
Лiтература
1. Курашвили В. А. Новые возможности предотвращения оксидативного стресса / В. А. Курашвили, Л. Майлэм // Журнал натуральной медицины. - 2001. - № 1. - С. 7-14.
2. Куцевляк В. Ф. Макроскоглчы i морфометричн змши в зубоальвеолярних блоках нижньоТ щелепи щурiв при дм
комбЫацп солей важких металiв / В. Ф. Куцевляк, Ю. В. ЛахтЫ // Укра'шський морфологiчний альманах. - 2010. -Т. 8, № 3. - С. 69-71.
3. ЛахтЫ Ю. В. Прооксидантний стан в яснах щурiв на mi дм хiмiчних факторiв мало' iнтенсивностi / Ю. В. Лахтiн, А. М. Романюк, е. В. Кузенко // Укра'шський медичний альманах. - 2011. - Т. 14, № 3. - С. 94-96.
4. Лукъянчук В. Д. Фармакологическая коррекция нарушений энергетического обмена при воспалительно-дистрофическом процессе в пародонте / В. Д. Лукъянчук, О. А. Шпулина // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2006. - Т. 9, № 4. - С. 51-56.
5. Микроэлементозы человека (этиология, классификация, органопатология) / А. П. Авцын, А. А. Жаворонков, М. А. Риш , Л. С. Строчкова. - М.: Медицина, 1991. - 496 с.
6. О мембранотропном действии солей тяжелых металлов и основных путях его коррекции / А. Р. Гутникова, К. О. Махмудов, Б. А. Саидханов [и др.] // Токсикологический вестник. - 2009. - № 3. - С. 21-27.
7. Свободнорадикальное окисление и антиоксидантная терапия / В. К. Казимирко, В. И. Мальцев, В. Ю. Бутылин [и др.]. - К.: Морион, 2004. - 160 с.
8. Influence of alpha-lipoic acid on intracellular glutathione in vitro and in vivo / E. Busse, G. Zimmer , B. Schopohl , B. Kornhuber // Arzneimittelforschung. - 1992. - Vol. 42, № 6. -P. 829-831.
9. Jomova K. Advances in metal-induced oxidative stress and human disease // K. Jomova, M. Valko // Toxicology. - 2011. - Vol. 283, № 2-3. - P. 65-87.
10. Lipid peroxidation: a possible role in the induction and progression of chronic periodontitis / C. C. Tsai, H. S. Chen, S. L. Chen [et al.] // Journal of Periodontal Research. - 2005. -Vol. 40, № 5. - P. 378-384.
11. Lipoic acid and N-acetylcysteine decrease mitochondrial-related oxidative stress in Alzheimer disease patient fibroblasts / P. I. Moreira, P. L. Harris, X. Zhu [et al.] // J. Alzheimers Dis. - 2007. - Vol. 12, № 2. - P. 195-206.
12. Lipoic acid as a novel treatment for Alzheimer's disease and related dementias / L. Holmquist, G. Stuchbury, K. Berbaum [et al. ] // Pharmacol. Ther. - 2007. - Vol. 113, № 1. - P. 154164.
13. Lipoic acid: a novel therapeutic approach for multiple sclerosis and other chronic inflammatory diseases of the CNS / S. Salinthone, V. Yadav, D. N. Bourdette, D. W. Carr // Endocr Metab Immune Disord Drug Targets. - 2008. - Vol. 8, № 2. -P. 132-142.
14. Patrick L. Mercury toxicity and antioxidants: part I: role of glutathione and alpha-lipoic acid in the treatment of mercury toxicity / Lyn Patrick // Alternative Medicine Review. - 2002. -Vol. 7, № 6. - P. 456-471.
15. The neuroprotective antioxidant a-lipoic acid induces detoxi-cation enzymes in cultured astroglial cells / J. Flier, F. L. Van Muiswinkel, C. A. Jongenelen, B. Drukarch // Free Radic. Res. - 2002 -Vol. 36. - P. 695-699.
Summary
DISORDER OF PROOXIDATIVE-ANTIOXIDATIVE HOMEOSTASIS IN BLOOD SERUM OF RATS AND ITS CORRECTION DURING THE SALTS OF HEAVY METALS EXCESSIVE INFLOW V.F. Kutzevlyak, Yu.V. Lakhtin, O.A. Makarenko
Key words: catalase, superoxide dismutase, glutathione peroxidase, diene conjugates, malondialdehyde, salts of heavy metals, alpha lipoic acid.
Blood serum of rats was tested for diene conjugates, malondialdehyde and activity of catalase, superoxide dismutase and glutathione peroxidase during excessive inflow of salts of heavy metals; the effect of such salts on alpha lipoic acid was investigated. It was established that salts of heavy metals increase content of lipid peroxidation products and exhaust reserves of enzyme-stipulated antioxidative protection. Two months of administering alpha lipoic acid restore normal prooxidative-antioxidative homeostasis. Kharkiv Medical Academy of Postgraduate Education, Kharkiv
The State Establishment "The institute of Dentistry of the Academy of Medical Science of Ukraine", Odesa
Mamepian Hadiumoe do pedaKuil 19.04.2012p.
