CC BY
29
УДК:618.36:576.32/36+576.38
СОДЕРЖАНИЕ АЛЛАНТОИНА В ПЛАЦЕНТЕ И ЕГО РОЛЬ В РЕГУЛЯЦИИ АПОПТОЗА
© 2004 г. А.В. Шестопалов, А. Саллум, И.О. Крыжановская
The maintenance of allantoin in placenta in dynamics of the physiological and complicated pregnancy is investigated. It is established, that not developing pregnancy and late spontaneous abortion are characterized by a low level allantoin in placenta. It is revealed allantoin inhibites significantly on activity Ca2+/Mg2+-dependet endonucleases in vitro, that specifies a possible role of allantoin as regulator of processes apoptosis and proliferation.
Аллантоин - один из интермедиатов деградации пуриновых нуклеотидов, образующийся в ходе реакции окислительного декарбоксилирования мочевой кислоты под действием уратоксидазы (уриказы). Инактивация гена уриказы (Uох) у приматов вследствие нескольких независимых мутаций [1] определила новые пути эволюции млекопитающих [2]. Поэтому конечным продуктом деградации пуринов в организме высших приматов является мочевая кислота, уровень которой в сыворотке крови человека более чем в 50 раз выше по сравнению с другими млекопитающими.
Исходя из предположения, что некоторые метаболические пути, утраченные организмом человека в процессе эволюции, могут осуществляться в эмбриональных тканях, что соответствует закону о повторении филогенеза в онтогенезе, целью данной работы явилось изучение возможности продукции аллантоина в формирующейся плаценте человека в физиологических и патологических условиях. Методом высокоэффективной жидкостной хроматографии [3] было определено содержание аллантоина в гомогенатах тканей ворсинчатого хориона (4-12 недели беременности), полученных при медицинском аборте у практически здоровых женщин (п= 15), при самопроизвольном аборте (п = 10) и неразвивающейся беременности (п = 10). С целью определения влияния аллантоина на процессы апоптоза, клетки плацентарной ткани инкубировали в среде RPMI 1640 при 37 °С в течение 18 ч без добавления (контроль) и с добавлением аллантоина (ICN) в концентрации 1 и 10 ммоль/л. После инкубации в ядерных экстрактах плацентарных клеток определяли активность Са2+/М£2+-зависимых эндонуклеаз [4, 5].
Результаты исследования показали, что содержание аллантоина в гомогенатах плаценты практически не меняется в течение всей физиологической беременности, за исключением незначительного, но достоверного его повышения на 7-8 неделях гестации (табл. 1).
Полученные результаты ставят несколько вопросов, главные из которых -происхождение аллантоина в плаценте и его физиологическое значение в тканях и, в частности, в формирующейся плаценте. Пул аллантоина в организме человека, вероятно, складывается из его экзогенного поступления с
69
пищевыми продуктами, а также его эндогенного неферментативного образования при окислении мочевой кислоты активными кислородными метаболитами [6]. Нельзя исключать и вклад остаточной уриказной активности в общий пул аллантоина. Несмотря на то, что мы не обнаружили значительной индукции образования аллантоина в трофобласте в течение первого триместра беременности, факт достоверного повышения уровня аллантоина на 7-8 недели гестации подтверждает наше предположение об активации синтеза аллантоина на ранних сроках беременности, которая иллюстрирует постулат о повторении филогенеза в онтогенезе. С другой стороны, 6-8 недель - это период первой волны инвазии цитотрофобласта в эндометрий, сопровождающийся бурными пролиферативными процессами. И, вероятно, аллантоин определенным образом причастен к этим явлениям.
Таблица 1
Содержание аллантоина в гомогенатах плаценты в динамике физиологической беременности.
Срок беременности Содержание аллантоина, мкмоль/г б.
4—6 недель 5,43 ±0,16
7-8 недель 6,02 ± 0,20*
9-12 недель 5,37 ±0,19
2-й триместр 5,01 ±0,34
3-й триместр 5,23 ±0,30
Примечание. * - р < 0,05.
Определение аллантоина в тканях плаценты при различных вариантах патологического течения беременности выявило определенные сдвиги в его содержании.
Результаты, приведенные в табл. 2, свидетельствуют о нарушении содержания аллантоина в плаценте в I триместре при патологическом течении беременности.
Отмечается значительное снижение содержания аллантоина на 20 % в плацентах при неразвивающейся беременности и выраженное его повышение на 28 % в плацентах при самопроизвольных абортах. Вероятно, что повышенное содержание аллантоина в тканях трофобласта при самопроизвольном аборте свидетельствует о развитии выраженной гипоксии в плаценте, что создает предпосылки для активации свободно-радикального окисления и неферментативной деградации мочевой кислоты в аллантоин. Дефицит аллантоина при неразвивающейся беременности, вероятно, как-то связан с остановкой развития плаценты и зародыша.
Таблица 2
Содержание аллантоина в плаценте при патологии беременности
Срок беременности Содержание аллантоина, мкмоль/г б.
1-й триместр (физиологическая бер.) 5,18 ± 0,13
Ранний самоаборт 6,538 ± 0,42*
Неразвивающаяся беременность 4,21 ±0,14*
2-й триместр (физиологическая бер.) 5,01 ±0,34
Поздний самоаборт 2,03 ± 0,32*
3-й триместр (физиологическая бер.) 5,23 ± 0,30
ФПН 4,42 ± 0,65
Примечание. * - р < 0,05.
В отличие от ранних самоабортов при самопроизвольном прерывании беременности во втором триместре отмечается достоверное снижение концентрации аллантоина на 69 %.
Факты стимулирующего влияния аллантоина на процессы репарации и возможного его участия в процессах «рабочей гипертрофии» [7] позволили нам предположить, что аллантоин является одним из эндогенных регуляторов процессов пролиферации и апоптоза. В связи с эволюционной частичной утратой уриказной активности маловероятна ведущая роль аллантоина в регуляции пролиферации и апоптоза в организме человека. Однако в условиях патологии (например: неразвивающаяся беременность, поздний самопроизвольный аборт) его недостаток может иметь определенное патогенетическое значение. Так как аллантоин является одним из минорных компонентов пищи и не исключена возможность его применения в будущем в качестве пищевой добавки или лекарственного препарата, оценка его влияния на процессы апоптоза должна внести определенную ясность в вопросы его биологического и медицинского значения.
Одним из этапов апоптотической гибели клетки является межнуклеосомное расщепление ДНК, ключевую роль в котором играет семейство Ca2+/Mg2+-зависимых эндонуклеаз, локализованных в клеточном ядре [8]. В процессе апоптоза происходит активация каспаз, и, в частности, каспазы 3, в результате чего происходит расщепление ингибитора нуклеазы CAD/DFF 45 и активация эндонуклеаз, обеспечивающих деградацию ДНК [9]. В связи с этим активность Са2 /Mg2 -зависимой эндонуклеазы можно рассматривать как показатель потенциальной готовности клетки к апоптозу.
Рассматривая результаты эксперимента in vitro (табл. 3) по влиянию аллантоина на активность Са2+/М^2+-зависимых эндонуклеаз в ядерных экстрактах клеток трофобласта следует отметить, что 1 ммолярные концентрации аллантоина значительно подавляют активность данных ферментов, в то время
как 10 ммолярные концентрации практически полностью нивелируют их активность.
Таблица 3
Влияние аллантоина на активность Са2+/М^+-зависимых эндонуклеаз
Концентрация аллантоина в среде инкубации, ммоль/л Активность Ca2+/Mg2+-3aBHCHMbix эндонуклеаз, мЕД/г.белка, М ± m
Контроль (без аллантоина) (п = 10) 105,28 ± 18,86
1 ммоль/л аллантоина (п = 10) 50,25 ± 10,11
Рі >0,05
10 ммоль/л аллантоина (п = 10) 12,93 ± 4,93
Рі >0,01
Р2 >0,01
Примечание. Достоверность различий в сравнении: Р1 - с контролем; Р2 - с 1 ммоль/л.
Столь выраженное влияние аллантоина на эффекторные ферменты апоптоза вероятно связаны с его антиоксидантными свойствами. Являясь хорошо растворимым низкомолекулярным антиоксидантом, аллантоин, по-видимому, предотвращает активацию транскрипционных факторов пРкВ, Р53, каспазного каскада и таким образом подавляет активность эндонуклеаз. Не исключено и прямое ингибирование эндонуклеаз аллантоином.
В работах, проведенных ранее [10], показано, что в условиях ГБО-индуцированного окислительного стресса аллантоин, модулируя активность ферментативной антиоксидантной системы, активирует СОД и снижает активность каталазы, тем самым повышая уровень внутриклеточной концентрации Н202. Известно, что Н202, являясь внутриклеточным регулятором, активирует тирозинкиназную активность многих белков, тем самым активируя процессы пролиферации [11]. Вместе с тем, учитывая данные исследования [6], аллантоин, обеспечивая выработку физиологических внутриклеточных концентраций Н202, предотвращает Н202-индуцированный мутагенез, вероятно препятствуя восстановлению перекиси в гидроксильный радикал (или инактивируя последний), тем самым, нивелируя токсичность высоких концентраций Н202.
Факты ингибирующего влияния аллантоина на процессы апоптоза позволяют по-новому взглянуть на результаты его содержания в тканях трофобла-ста при разных вариантах течения беременности.
По-видимому, эмбриональные ткани способны куммулировать или продуцировать аллантоин, который, подавляя апоптические процессы, обеспечивает реализацию их высокой пролиферативной потенции. Повышение содержания аллантоина в плаценте при самопроизвольном аборте, вероятно, является компенсаторным механизмом, направленным на сохранение беременности,
72
который, впрочем, оказывается несостоятельным, вероятно вследствие грубых генетических дефектов. Учитывая, что одной из причин самопроизвольного аборта является недостаточная инвазия трофобласта в эндометрий, повышение образования аллантоина является одним из «скоропомощных» механизмов, направленных на подавление апоптоза.
Дефицит аллантоина в тканях плаценты при неразвивающейся беременности, вероятно, приводит к растормаживанию процессов апоптоза, подавлению пролиферативной активности, что является причиной остановки развития беременности.
Литература
1. Masako Oda et al II Molecular Biology and Evolution. 2002. Vol. 19. P. 640-653.
2. Scott G.S., HooperD.C. //Med. Hypotheses. 2001. Vol. 56. P. 95-100.
3. Czaudema M, Kowalczyk J. II J. Chromatogr В Biomed Sei. 2000. Vol. 744. P. 129— 138.
4. Жданов A.B. и др. //Клин. лаб. диагн. 2000. № 11. С. 33-37.
5. Кожура В.Л. и др. //Пат.физ. иэксп.тер. 1998. №2. С. 13-15.
6. Гуськов Е.П. и др. И ДАН. 2002. Т. 383. № 3. С. 405^08.
7. Hellsten Y. et al. Il Free Radie Biol Med. 2001. Vol. 31. P. 1313-1322.
8. Липская Л.А. II Цитология. 1994. T. 36. № 3. C. 303-309.
9. Барышников А.Ю., Шишкин Ю.В. Иммунологические проблемы апоптоза. М., 2002.
10. Гуськов Е.П. и др. II ДАН. 2001. Т. 379. № 3. С. 398^01.
11. WulfD. //Physiol. Rev. 2002. Vol. 82. P. 47-95.
Ростовский государственный медицинский университет 1 апреля 2004 г.
