CC BY
62
УДК [616.1:616.89-008.454]-054(571.121)
СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ АНТИОКСИДАНТОВ У ЖЕНЩИН В УСЛОВИЯХ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА РОССИИ*
© 2007 г. В. Д. Шадрина
Институт физиологии Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар
Известно, что климат оказывает влияние на физиологические процессы в организме человека [1, 2, 4]. Своеобразие Севера характеризуется комплексом специфических климатообразующих факторов, среди которых ведущими являются солнечная радиация, температурный режим, циркуляция воздушных масс. Показано [9, 12], что комплекс факторов внешней среды способствует активации процессов перекисно-го окисления липидов (ПОЛ), стимулируя деятельность ферментативной и неферментативной систем антиоксидантной защиты. Реакции ПОЛ могут быть общим механизмом как адаптивных, так и патологических процессов. Важнейшими элементами ферментативной антиоксидантной системы являются внутриклеточные ферменты супероксиддисмутаза (КФ 1.15.1.1), глутатионпероксидаза (КФ 1.11.1.9), глутатионредуктаза (КФ 1.6.4.2). Роль ферментативного звена антиоксидантной системы у аэробных организмов состоит в угнетении образования цепей окисления посредством элиминации супероксид радикала и перекисных продуктов. Устойчивость организма к внешним воздействиям, а также способность адаптироваться к ним в значительной мере определяется этими ферментами.
Воздействию климатических факторов на женскую репродуктивную систему посвящены исследования, в которых сообщается о влиянии времени года на сроки наступления менархе у девочек и сезонных колебаниях фертильности женского организма [13]. В литературе также представлены данные о влиянии активных форм кислорода (АФК) на течение и исход беременности [8]. Данные об активности антиокисли-тельных ферментов во время менопаузы, встречающиеся в литературе в настоящее время [15—19], противоречивы.
Однако в литературе нет данных о состоянии антиоксидантной системы у женщин во время менопаузы, проживающих на Севере.
Целью данного исследования было изучение активности ферментов антиоксидантов у женщин в зависимости от их физиологического состояния и региона проживания.
Материалы и методы
Обследованы три группы здоровых женщин. В первую группу вошли роженицы г. Воркуты (67,5° с. ш.), п = 40, средний возраст (23 ± 3) года, продолжительность родов (9,0 ± 3,0) часа. Во вторую
— роженицы г. Сыктывкара (62° с. ш.), п = 55, средний возраст (24 ± 1) год, продолжительность родов (9,5 ± 1,0) часа. Третью группу (п = 13) составили женщины — жительницы Сыктывкара, средний возраст (57 + 8) лет. У рожениц изучали активность Cu—Zn
*Работа поддержана грантом РГНФ № 04-06-00383а.
В разные сезоны года проведено сравнительное изучение активности антиоксидантных ферментов во время родов и в менопаузе у женщин, проживающих в северном (67,5° с. ш.) и южном (62° с. ш.) регионах Республики Коми. Показано, что активность ферментов антиоксидантов зависит от физиологического состояния организма, сезона и региона проживания. Ключевые слова: супероксиддисму-таза, глутатионпероксидаза, глута-тионредуктаза, эритроциты, роды, менопауза.
супероксиддисмутазы (СОД), глутатионпероксидазы (ГП), глутатионредуктазы (ГР) в январе, марте, июне, октябре, а у женщин в менопаузе — только активность СОД в течение семи месяцев. Кровь брали из локтевой вены в утреннее время натощак. Эритроциты трижды отмывали 0,9 % раствором хлорида натрия. Активность ферментов определяли в водных гемолизатах. У женщин во время родов кровь брали дважды: сразу после рождения ребенка (1-я точка) и через сутки после родов (2-я точка). Активность СОД определяли по методу, основанному на ингибировании реакции восстановления тетран-итротетразолиевого синего (НТС) супероксид анион радикалами до фармазана [6]. Активность ГП — по скорости окисления восстановленного глутатиона в присутствии гидроперекиси третбутила [10]. Мерой активности ГР является скорость окисления никоти-намидадениндинуклеотидфосфата восстановленного (НАДФН) [14]. Активность всех ферментов измеряли на КФК-2. В работе использовали реактивы фирмы «Sigma», США. Результаты исследований статистически обработаны при помощи пакета программ Microsoft Excel 7.0. Достоверность различий значений определяли с использованием t-критерия Стьюден-та, различия считали достоверными при p < 0,05.
Результаты исследований и обсуждение
Проведенное исследование выявило зависимость активности ферментов антиоксидантов от сезона года. При этом проявились отличия в сезонной динамике СОД: у рожениц Воркуты в минимуме активности в январе, в максимуме в марте, в то время как в районе Сыктывкара у женщин второй и третьей групп максимум активности приходился на январь,
а минимум — на июнь-июль. Показатели активности СОД в октябре у рожениц на разных широтах достоверно не различались. При сравнении данных по активности этого фермента во время родов и через сутки у рожениц Воркуты в марте и октябре наблюдалась тенденция к увеличению активности энзима во 2-й точке. На широте Сыктывкара у женщин через сутки после родов во все сезоны активность СОД не изменялась (таблица).
Активность ГП у рожениц Заполярья (Воркута) во все сезоны года была достоверно выше, чем у рожениц Сыктывкара, за исключением марта и июня во 2-й точке. Кроме того, найдены региональные различия в сезонной динамике каталитического действия фермента. В Заполярье максимум активности СОД наблюдался в марте, минимум в — в январе. В районе Сыктывкара наибольшая активность этого фермента была в июне, самая низкая — в октябре. Выявлено, что активность ГР у рожениц Воркуты ниже, чем у рожениц Сыктывкара, исключение составляют данные, полученные в октябре. Во время родов у женщин обоих регионов в январе выявили одинаковую тенденцию в активности ГР — прирост активности после рождения ребенка и понижение активности через сутки после родов.
Известно, что активность СОД зависит от потребления кислорода [5]. В зимний период (ноябрь
— декабрь) у жителей Воркуты, как у мужчин так и у женщин, наблюдался минимальный уровень потребления кислорода [7]. Это согласуется с нашими данными: минимум активности СОД у воркутянок в январе. Известно, что при уменьшении кислородного снабжения происходит активация анаэробного гликолиза и, как следствие, закисление среды; при этом
Активность ферментов антиоксидантов у женщин во время родов и через сутки (М ± т)
Группа обследуемых Январь Март Июнь Октябрь
СОД, % торможения восстановления НТС
Сыктывкар n=11 n=13 n=12 n=19
1-я точка 47.4±3.5 33,8+2,3 22,70+1,9 25,94+1,7
2-я точка 44,0 + 3.1 35,4+1,8 21,13+2,1 29,08+2,3
Воркута n=10 n =8 n =9 n =13
1-я точка 15,61+2,6 *** 34,36+5,1 36,49+4,3** 18,07+3,1*
2-я точка 17,08 + 1,4 *** 41,62+5,1 30,28+4,6* 30,45+4,0
ГП, мкМоль/мин/г гемоглобина
Сыктывкар n=11 n=13 n=12 n=19
1-я точка 106,2+9,7 120,6+8,6 147,6+19,1 71,2+5,4
2-я точка 111,2 + 15,8 125,1 + 11,6 146,1 + 19,1 70,5+7,4
Воркута n=10 n=8 n=9 n=13
1-я точка 131,7 + 10,4** 160,8 + 16,7** 123,8 + 15,7* 153,6+14,0***
2-я точка 134,4+11,3* 148,8+5,5 154,0 + 16,3 147,4+8,6***
ГР, ммоль НАДФН/с/ммоль гемоглобина
Сыктывкар n=11 n=13 n=12 n=19
1-я точка 2,77+0,2 3,66+0,78 3,04+0,65 2,02+0,25
2-я точка 2,6+0,31 2,14+0,4 3,02+0,57 2,31+0,25
Воркута n=10 n=8 n=9 n=13
1-я точка 3,26+0,65 2,31+0,34 1,43+0,35** 2,26+0,22
2-я точка 2,28+0,39 2,21+0,26 1,24+0,25** 2,65+0,25
Примечание. Достоверность различий между группами в один сезон: * - р < 0,05; ** - р < 0,01; *** - р < 0,001.
создаются условия для одноэлектронного восстановления кислорода. Все это приводит к усилению образования АФК и индукции процессов ПОЛ, о чем свидетельствуют полученные нами данные - активность ГП у женщин Воркуты выше в течение года по сравнению с таковыми у женщин Сыктывкара. Существует мнение, что митохондриальная и цитозольная изоформы СОД являются наиболее уязвимыми для АФК [3]. Выявленное нами понижение активности СОД в январе в более северной Воркуте можно связать с тем, что данный фермент сам существенно повреждается при гиперпродукции АФК. Близкие значения активности СОД у рожающих в марте на разных широтах говорят об однонаправленности процесса уменьшения образования АФК весной у северян, несмотря на то, что в это время активность СОД в Воркуте увеличивается, а в Сыктывкаре снижается.
Не менее важным фактором, влияющим на активность СОД, являются гормоны. По данным литературы [16], активность СОД эритроцитов увеличивается на 16 % у девочек 10-14 лет после наступления менархе. Данные о влиянии стероидных гормонов на активность ферментов антиоксидантов (СОД, ГР, ГП) у женщин в пре- и постменопаузе [16, 18] противоречивы, но большинство авторов придерживаются мнения, что активность СОД с возрастом уменьшается. Наши данные согласуются с данными литературы: каталитическое действие фермента во все сезоны в группе женщин в менопаузе ниже, чем в группе рожениц Сыктывкара, за исключением июня (минимум в июле) (рисунок).
Активность супероксиддисмутазы у женщин в менопаузе
Примечание. % - торможение активности восстановления нитросинего тетразолия анион радикалами до фармазана.
Фермент ГП содержится во всех тканях и является главным компонентом системы защиты организма от эндогенно или экзогенно индуцированного образования перекисей. ГП катализирует реакцию восстановления глутатионом нестойких гидропероксидов в стабильные соединения оксикислоты. Биорегенерация окисленного глутатиона, образующегося в глутатион-
пероксидазной реакции, осуществляется с участием ГР и систем восстановления никотинамидаденин-динуклеотида (НАДФ + ). Антиоксидантная система «ГП — глутатион — ГР» играет ключевую роль в защите эритроцитов, так как предотвращает образование мет-гемоглобина, неспособного переносить кислород [11].
Можно предположить, что процесс образования перекисей в эритроцитах у женщин Заполярья является более интенсивным во все сезоны по сравнению с таковым в южных районах республики.
Заключение
Проведенное исследование показало, что интенсивность процессов перекисного окисления липидов зависит от физиологического состояния организма человека, сезона года и широты места проживания. В данном исследовании сезонные изменения активности глутатионпероксидазы, глутатионредуктазы, супероксиддисмутазы отражают адаптационную реакцию организма к условиям окружающей среды.
Список литературы
1. Авцын А. П. Патология человека на Севере /
A. П. Авцын, А. А. Жаворонков, А. Г. Марачев. — М. : Медицина, 1985.— 416 с.
2. Агаджанян Н. А. Экологическая физиология человека / Н. А. Агаджанян, А. Г. Марачев, Г. А. Бобков. — М. : Крук, 1999. - 415 с.
3. Антиоксидантные системы в тканях мышей линии SAM (Senescence Accelerated Mice), характеризующиеся ускоренным процессом старения / А. А. Болдырев, М. О. Юнева, Е. В. Сорокина и др. // Биохимия. — 2001.
— Т. 66, вып. 10. — С. 1430—1437.
4. Бойко Е. Р. Физиолого-биохимические основы жизнедеятельности человека на Севере / Е. Р. Бойко. — Екатеринбург : УрО РАН, 2005. — 190 с.
5. Владимиров Ю. А. Активные формы кислорода и азота: значение для диагностики, профилактики и терапии / Ю. А. Владимиров // Биохимия. — 2004. — Т. 69, вып. 1. — С. 5—7.
6. Галактионова Л. П. Состояние перекисного окисления у больных с язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки / Л. П. Галактионова, А. В. Молчанов, С. А. Ельчанинова // Клин. лаб. диагностика. — 1998.
— № 6. — С. 10—14.
7. Евдокимов В. Г. Функциональное состояние сердечно-сосудистой и дыхательной систем человека на Севере : автореф. дис. ... д-ра биол. наук / Евдокимов В. Г. — 2004.
— 34 с.
8. Козловская А. В. Показатели активности АТф-аз и супероксиддисмутазы у рожениц Сыктывкара / А. В. Козловская, В. Д. Шадрина, Е. Р. Бойко // Экология человека.
— 2003. — № 4. — С. 22—25.
9. Куликов В. Ю. Кислородный режим при адаптации человека на Крайнем Севере / В. Ю. Куликов, Л. Б. Ким.
— Новосибирск : Наука. Сибирское отделение, 1987.
— 159 с.
10. Моин В. М. Простой и специфический метод определения активности глутатионпероксидазы в эритроцитах /
B. М. Моин // Лаб. дело. — 1986. — № 12. — С. 724—727.
11. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты / Е. Б. Меньшикова, В. З. Ланкин, Н. К. Зенков и др. — М. : Слово, 2006. — 556 с.
12. Суплотов С. Н. Суточные и сезонные ритмы перекисей липидов и активность супероксиддисмутазы в эритроцитах у человека средних широт и Крайнего Севера / С. Н. Суплотов, Э. Н. Баркова // Лаб. дело. — 1986.— № 8. — С. 459—463.
13. Эндокринная система и обмен веществ у человека на Севере / А. В. Ткачев, Е. Р. Бойко, З. Д. Губкина и др.
— Сыктывкар : Коми НЦ УрО РАН, 1992. — 156 с.
14. Юсупова Л. Б. О повышении точности определения активности глутатионредуктазы эритроцитов / Л. Б. Юсупова // Лаб. дело. — 1989. — № 4. — С. 19—21.
15. Ashok Agarwal. Role of oxidative stress in female reproduction. / Agarwal Ashok, Gupta Sajal, K Sharma Rakesh // Reproductive Biology and Endocrinology. — 2005.
— Vol. 3. — P. 28.
16. Biological variability of superoxide dismutase, glutathione peroxidase and catalase in blood / L. Guemouti, Y. Artur, B. Herberth et al. // Clin. Chem. — 1991. — Vol. 37. — P. 1932—1937.
17. Comparison of the antioxidant effect of estriol and estradiol on low density lipoproteins in post-menopausal women / E. Arteaga., P. Villaseca, A. Rojas. et al. // Rew. Med. Chil. — 1998. — Vol. 126. — P. 481—487.
18. Serum lipid peroxide levels and erythrocyte glutathione peroxidase and superoxide dismutase activity in premenopausal women / G. Bednarec-Upikowska, A. Bondanowicz-Pawlak,
B. Bidzinska et al. // Gynecol. Endocrinol. — 2001. — Vol. 15(4). — P. 298—303.
19. Vural P. Effect of menopause and tibolone on antioxidants in postmenopause women / P. Vural, C. Akgul,
M. Caubas // Ann. Clin. Biochem. — 2005. — Vol. 42. — P. 220—223.
THE SEASONAL DYNAMICS IN ACTIVITY OF ANTIOXIDATIVE ENZYMES IN WOMEN INHABITING THE EUROPEAN NORTH OF RUSSIA
V. D. Shadrina
Institute of Physiology Ural Div. Of the Russian Acad. Sci., Syktyvkar
The activity of antioxidate enzymes was studied during delivery and in menopause in women inhabiting at two regions of Republic Komi. It was shown that activity of antioxidate enzymes is related with physiological state, season and area.
Key words: superoxide dismutase, glutathione peroxidase, glutathione reductase, erythrocytes, delivery, menopause.
Контактная информация:
Шадрина Вера Дмитриевна — младший научный сотрудник лаборатории экологической и социальной физиологии человека Института физиологии Коми НЦ УрО РАН
Адрес: 167982, г. Сыктывкар, ГСП-2, ул. Первомайская, д. 50
Тел. (8212) 24-14-74, факс (8212) 44-78-90
Статья поступила 13.1 1.2006 г.
