CC BY
110
Экспериментальная биология и медицина УДК 615.3:616.354.1]-098
ПРОТЕКТИВНЫЕ ЭФФЕКТЫ МЕТИОНИНА И ВИТАМИНОВ, УЧАСТВУЮЩИХ В ОБМЕНЕ СУЛЬФГИДРИЛЬНЫХ И МЕТИЛЬНЫХ ГРУПП, ПРИ ТОКСИЧЕСКОМ ПОРАЖЕНИИ ПЕЧЕНИ
© Ельников Р.С., Смахтин М.Ю., Быстрова Н.А., Бровкина И.Л., Прокопенко Л.Г.
Кафедра биологической химии Курского государственного медицинского университета, Курск
E-mail: m.yu. smakhtin@mail. га
Установлено,что метионин в сочетании с пиридоксином, фолатом или кобаламином избирательно корригировал метаболические параметры гепатоцитов, тромбоцитов, эритроцитов, нейтрофилов и лимфоцитов крыс, отравленных гепатотропным ядом. Показатели перекисного окисления липидов гепатоцитов и тромбоцитов отравленных крыс связаны корреляционно-регрессионной зависимостью с параметрами иммуносупрессорного потенциала крови, энергообеспечения эритроцитов, функциональной активностью нейтрофилов и лимфоцитов. Совместное применение метионина с витаминами ослабляло эту зависимость.
Ключевые слова: метионин, пиридоксин, фолат, кобаламин, поражение печени.
PROTECTIVE EFFECTS OF METHIONINE AND VITAMINES, PARTICIPATING IN METABOLISM OF THIO AND METHIL GROUPS IN TOXIC LIVER PATHOLOGY Elnikov R.S., Smakhtin M. Yu., Bystrova N.A., Brovkina I.L., Prokopenko L.G.
Biochemistry Department of the Kursk State Medical University, Kursk
It has been established that methionine in combination with pyridoxine, folate or cobalamine corrects selectively the metabolic values of hepatocytes, thrombocytes, erythrocytes, neutrophils and lymphocytes of rats , poisoned by the hepatothropic poison. The values of lipid peroxide oxidation in hepatocytes and thrombocytes of poisoned rats have the correlative and regressive dependence with the values of blood immunosuppressive potential, energetic balance of erythrocytes and functional activity of neutrophils and lymphocytes. The combined application of methionine with vitamins decreases this relationship.
Keywords: methionine, pyridoxine, folate, cobalamine, liver pathology.
Токсические поражения печени приводят к нарушению окислительно-энергетического гомеостаза, угнетению обезвреживания и элиминации токсических продуктов, снижению фагоцитарно-метаболической активности нейтрофилов и иммунологической реактивности, нарушению обмена серосодержащих аминокислот [6], возникновению дефицита водорастворимых витаминов, в частности пиридоксина, фолата и кобала-мина, участвующих в метаболизме сульфгидрильных и метильных групп [16]. Последние используются при синтезе некоторых гормонов (адреналина, мелатонина), холина, креатина, креатинина, тимина, а также для обезвреживания токсических метаболитов и лекарственных соединений [9].
Источником лабильных метильных групп служит метионин, а предшественниками их - се-рин и гистидин. Образование из последних одноуглеродных радикалов катализируется фолатза-висимыми ферментами. Перенос метильных групп на синтезирующиеся биологически активные вещества и токсические соединения осуществляется кобаламинзависимыми трансметила-зами [9]. Освобождающиеся после потери радикалов сульфгидрильные группы могут вовлекаться в процессы антиоксидантной защиты.
Многочисленные нарушения метаболических процессов и физиологических функций (иммуно-
логической защиты, физиологической и репара-тивной регенерации, двигательной активности), наблюдающиеся при различных формах поражения печени, в определённой степени обусловлены снижением скорости реакций трансметилирования [9, 6].
Учитывая это, есть основания ожидать, что доноры метильных групп и витамины, участвующие в их обмене, могут быть использованы для коррекции иммунометаболических процессов при токсических формах патологии различных органов. В доступной литературе имеются отрывочные сведения о влиянии метионина на активность ферментов антиоксидантной защиты в различных тканях при остром панкреатите [16], об иммуно-протекторном действии унитиола при отравлении 2-хлорэтинилдихлорарсина [3].
Цель работы - изучить гепато- и иммунопро-текторную активность метионина, пиридоксина, фолата и кобаламина при токсическом поражении печени.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Эксперименты выполнены на крысах Вистар массой 180-200 г. Токсическое поражение печени моделировали путем внутрижелудочного введения животным D-галактозамина, по 50 мг/кг, пя-
тикратно с интервалом 24 часа. Крысы получали внутрижелудочно метионин (Фармстандарт-Октябрь ОАО, Россия) (10 мг/кг), пиридоксина гидрохлорид (Фармстандарт-Октябрь ОАО, Россия) (5 мг/кг), фолиевую кислоту (Валента Фармацевтика ОАО, Россия) (2 мг/кг) и внутримышечно цианокобаламин (Фармстандарт-Октябрь ОАО, Россия) (2 мг/кг). Препараты вводили пятикратно с 12-часовым интервалом. Исследования проводили с соблюдением принципов, изложенных в Конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других целей (г. Страсбург, Франция, 1986). Животных выводили из опыта декапитацией под эфирным наркозом. Для исследования от опытных животных получали плазму крови, печень, селезенку, эритроциты, нейтрофилы и тромбоциты периферической крови.
В плазме крови животных определяли активность аспартат- и аланинаминотрансфераз (АСТ и АЛТ) с помощью стандартных наборов реактивов (Витал Диагностикс СПб, Россия), а также активность альфа-1-антипротеаз и альфа-2-макроглобулина (ААП и АМГ) [11] концентрацию липопротеидов низкой и очень низкой плотности (ЛНП и ЛОНП) [4].
В ткани печени и эритроцитах устанавливали активность ферментов антиоксидантной системы - супероксиддисмутазы и глутатионредукта-зы [8] (СОД и ГР), в эритроцитах также определяли содержание макроэргических соединений -2,3 бисфосфоглицерата и аденозинтрифосфата (БФГ и АТФ) [2]. Выраженность перекисного окисления липидов оценивали по содержанию ацилгидроперекисей (АГП) и малонового диальдегида МДА [1] с помощью спектрофотометра "DU-65" ("Beckman" , Великобритания). Также определяли активность НАДФН-оксидазы в нейтрофилах [15], содержание фруктозо-2,6-дифосфата (ФДФ) в лимфоцитах и - уровень МДА в тромбоцитах [12].
Полученные цифровые данные обрабатывались с помощью встроенных алгоритмов пакета анализа приложения Excel 2003. Достоверность различий сравниваемых параметров между средними значениями групп животных определяли по расхождению границ доверительных интервалов при значениях р<0,05 и с помощью критерия Манна - Уитни [7]. Также результаты экспериментов подвергали корреляционно-
регрессионному анализу [10].
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Введение D-галактозамина приводит к повышению активности АЛТ и АСТ, ЛНП и ЛОНП,
ААП и АМГ в плазме крови, снижению активности СОД и ГР, повышению концентрации АГП и МДА в эритроцитах. Также наблюдается снижение активности НАДФН-оксидазы в нейтрофи-лах, содержание ФДФ в лимфоцитах и повышение концентрации МДА в тромбоцитах. Корреляционно-регрессионный анализ показал, что увеличение содержание МДА в гепатоцитах положительно связано с повышением концентрации этого метаболита в тромбоцитах, а последнее с повышением концентрации ЛНП и активности АМГ в крови. Повышение ЛНП в свою очередь отрицательно коррелирует со снижением содержания БФГ в эритроцитах и активности НАДФН-оксидазы в нейтрофилах, а увеличение АМГ с активностью НАДФН-оксидазы в нейтрофилах и фруктозо-2,6-дифосфата в лимфоцитах.
Введение отравленным животным метионина, пиридоксина, фолиевой кислоты (фолата) или кобаламина по отдельности не влияло на определявшиеся метаболические параметры гепатоци-тов, эритроцитов, нейтрофилов и лимфоцитов. Сочетанное применение метионина и фолата корригировало вызываемое гепатотропным ядом изменение НАДФН-оксидазы нейтрофилов, а применение метионина с кобаламином уменьшало выраженность снижения концентрации БФГ в эритроцитах. Введение метионина с пиридокси-ном нормализовало нарушенные D-галактозамином метаболические параметры клеток печени и крови (табл. 1). При совместном использовании метионина с препаратами витаминов корреляционно-регрессивные связи между определявшимися параметрами существенного ослабевали.
Известно, что причиной возникновения различных форм нарушениия гомеостаза могут быть кровопотеря, избыточный расход энергии (физическая нагрузка), разобщение окислительного фосфорилирования (охлаждение), дефицит энергоносителей (голодание), образование в организме или поступление извне токсических продуктов [13]. Первичным звеном механизма развития нарушений гомеостаза во всех указанных ситуациях являются тесно взаимосвязанные угнетение окислительно-восстановительных процессов и снижение энергообеспечения клеток [14].
При этом нарушение гомеостаза приводит к изменению метаболических процессов в печени и угнетению защитной функции иммунной системы. Существенную роль в развитии иммуносупрессии при различных формах нарушения гомеостаза играют окислительно модифицированные липопротеиды низкой и очень низкой плотности, тромбоциты и легкие эритроциты [5].
Таблица 1
Протективное действие метионина и пиридоксина (M±m, n=8) при токсическом поражении печени
Показатели Контроль Введение D-галакто- замина Введение D-галакто-замина и метионина Введение D-галакто-замина и пири-доксина Введение D-галакто-замина, метионина и пиридок-сина
1 2 3 4 5
МДА гепатоцитов, мкмоль/л 24,5±1,4 33,2±1,9*1 32,0±1,7*1 31,7±1,8*1 25,3±1,5*2-4
МДА тромбоцитов, мкмоль/л 0,61±0,06 0,94±0,08*1 0,89±0,11*1 0,91±0,10*1 0,58±0,06*2-4
ЛНП плазмы, усл. ед. 26,5±2,4 41,2±3,6*1 44,5±3,8*1 40,9±3,9*1 28,3±2,5*2-4
АМГ плазмы, мкмоль/л 1,8±0,3 3,8±0,4*1 3,5±0,6*1 3,3±0,7*1 1,9±0,3*2-4
БФГ эритроцитов, мкмоль/мл 5,3±0,6 3,1±0,3*1 3,3±0,2*1 3,3±0,3*1 4,9±0,5*2-4
НАДФН-осидаза нейтрофилов, нмоль/мл 1,32±0,25 0,62±0,09*1 0,65±0,08*1 0,59±0,07*1 1,28±0,26*2-4
ФДФ - лимфоцитов, пмоль/ млн 0,98±0,23 0,41±0,07*1 0,38±0,08*1 0,44±0,09*1 0,94±0,29*2-4
Примечание: 1. * - показывает достоверные отличия, p<0,05. сравнивались различия. 3. п - количество животных в группе.
Коррекция взаимосвязей метаболических процессов и физиологических функций при различных формах нарушения гомеостаза достигается применением антиоксидантов и активаторов энергетического обмена, взаимодействие которых реализуется при участии тяжелых эритроцитов, индуцирующих образование и выделение макро-фагальными элементами совокупности пептидов, обладающих иммуномодулирующими, антиокси-дантными и энергизирующими свойствами [13].
Важным компонентом поддержания окислительного гомеостаза в клетках и тканях являются серосодержащие соединения. При различных формах стресса и патологии наблюдается обратимая окислительная модификация
сульфгидрильных групп, приводящая к увеличению количества дисульфидных связей и повышению жесткости конформационных структур белка. Это является неспецифической реакцией организма на экстремальные воздействия. Такая реакция изменяет состояние клеточных мембран, их проницаемость и адгезивные свойства, влияет на активность ферментов, энергообеспечение и пролиферацию клеток [5]. Предотвращение или ослабление метаболических нарушений, связанных окислением тиоловых соединений, содержащих свободные или метилированные
2. Цифры рядом со звездочкой означают номера групп, с какими
сульфгидрильные группы. Они подвергаются окислению раньше других соединений. Это предохраняет от окисления функциональные группы липидов и белков.
Результаты проведенных исследований позволяют прийти к выводу о том, что эффекты пи-ридоксина, фолата и кобаламина выходят за рамки известного коферментного участия этих витаминов в активации биохимических процессов.
Таким образом, метионин в сочетании с пи-ридоксином, фолатом или кобаламином избирательно корригирует метаболические параметры гепатоцитов, тромбоцитов, эритроцитов, нейтро-филов и лимфоцитов отравленных животных, тогда как эти же препараты, но введенные по отдельности не оказывают влияния на изменение метаболических параметров, вызываемых гепато-тропным ядом. Показатели перекисного окисления липидов гепатоцитов и тромбоцитов, отравленных гепатотропным ядом крыс, связаны корреляционно-регрессионной зависимостью с параметрами иммуносупрессорного потенциала крови, энергообеспечения эритроцитов, функциональной активностью нейтрофилов и лимфоцитов. При этом совместное применение метионина с витаминами ослабляет эту зависимость, что может быть учтено при коррекции иммунометабо-
лических показателей в условиях токсических
гепатопатий.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бенисович В.Ш., Эдельсон Л.И. Образование перекиси непредельных жирных кислот в оболочке эритроцитов при болезни Маркиафавы-Микели // Вопросы мед. химии. - 1973. - Т. 19, № 6. -С. 596-599.
2. Виноградова И.А., Багрянцева С.И., Дервис Г.Ф. Метод одновременного определения 2,3 ДФГ и АТФ в эритроцитах // Лаб. дело. - 1980. - № 7. -С. 424-426.
3. Забродский П.Ф., Германчук В.Г., Надель М.Л. Влияние унитиола на изменение иммунотоксичности 2-хлорэтенилдихлорарсина // Эсперим. и кли-нич фармакология. - 2002. - Т. 65, №5. - С. 53-59.
4. Лабораторные методы исследования в клинике: справ / под ред. В. В. Меньшикова. - М.: Медицина, 1987. - 365 с.
5. Лазарев А.И., Бровкина И.Л., Гаврилюк В.П. и др. Эритроцитзависимые эффекты лекарственных и физиотерапевтических средств / Под ред. Л.Г. Прокопенко. - Курск, 2008. - 325 с.
6. Лазарева Г.А., Бровкина И.Л., Лазарев А.И. и др. Иммунометаболические эффекты регуляторов энергетического обмена при нарушении гомеостаза. - Курск, 2006. - 330 с.
7. Лакин Г.Ф. Биометрия. - М.: Высшая школа, 1980. - 243 с.
8. Макаренко Е.В. Комплексное определение супе-роксиддисмутазы и глутатионредуктазы в эритроцитах у больных с хроническими заболеваниями печени // Лаб. дело. - 1988. - № 11. - С. 48-50.
9. Мецлер Д. Биохимия. - М.: Мир, 1984. - Т. 2. -356 с.
10. Мисюк Н.С., Матыкин А.С., Кузнецов Г.П. Корреляционно-регрессионный анализ в клинической медицине. - М.: Медицина, 1975. - 191 с.
11. Нартикова В.Ф., Пасхина Т.С. Унифицированный метод определения активности а1- антитрипсина и а2-макроглобулина в сыворотке (плазме) крови человека // Вопросы мед. химии. - 1979. - Т. 25, № 4. - С. 494-499.
12. Негреску Е.В., Лебедев А.В., Балденков Г.Н. и др. Антиоксиданты, перекисное окисление липидов и рецепторзависимое увеличение Са 2+ в тромбоцитах человека // Вопр. мед. химии. - 1992. - Т. 38, № 1. - С. 36-39.
13. Прокопенко Л.Г., Бровкина И.Л. Иммунометабо-лические нарушения и их коррекция // Окислительный, энергетический и иммунный гомеостаз. -Курск, 2003. - С. 13-34.
14. Прокопенко Л.Г., Конопля А.И., Бровкина И.Л. Метаболическая иммуносупрессия и ее коррекция // Метаболическая иммуномодуляция. - Курск, 2000. - С. 8-27.
15. Рыбников В.Н., Бровкина И.Л.Функционально-метаболическая активность лейкоцитов и ее коррекция лизоцимом при острой кровопотере // Курский научн.-практ. вестн. «Человек и его здоровье». - 2002. - № 4. - С. 93-97.
16. Сабирова Р.А., Иноятова Ф.Х., Гаппаров О.С. Влияние SH-соединений на особенности изменений активности ферментов антиоксидантной защиты в различных тканях при остром панкреатите // Эсперим. и клинич. фармакология. - 2000. -Т. 63, № 3. - С. 33-35.
