CC BY
58
УДК 612 - 008.9 - 074
Л.Д. Хидирова1, Л.В. Вохминцева1, С.Д. Маянская2, А.Р. Антонов3
СОДЕРЖАНИЕ ЖЕЛЕЗА И ПАРАМЕТРЫ АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТИ КРОВИ У КРЫС ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ ИНФАРКТЕ МИОКАРДА
Новосибирский государственный медицинский университет1, 630132, Красный проспект, 52, тел./факс: 8-(383)-222-32-04, факс: 8-(383)-222-13-80, e-mail: rector@medin.nsc.ru, г. Новосибирск; Казанская государственная медицинская академия2, 420012, ул. Муштари, 11, тел./факс: 8-(843)-238-54-13, 267-61-51, е-mail: ksma@mi.ru, г. Казань; Институт иммунологии СО РАМН3, 630099, ул. Ядринцевская, 14, тел. 8-(383)-222-26-24, г. Новосибирск
Ишемические повреждения сердца занимают одно из ведущих мест в структуре сердечно-сосудистой патологии как у нас в стране, так и за рубежом [1, 7]. В настоящее время растет научный и практический интерес к вопросу о роли микроэлементов (МЭ) в развитии сердечно-сосудистой патологии. Доказано, что такие МЭ, как железо, медь, цинк, марганец и селен, являясь неотъемлемыми частями самых различных ферментных систем, могут оказывать существенное влияние на течение инфаркта миокарда (ИМ), при этом основной точкой приложения действия МЭ считается их активное влияние на функционирование про- и антиоксидантных систем [8]. Несмотря на активное изучение роли МЭ в патогенезе ИМ, ряд аспектов данной проблемы остаются недостаточно исследованными.
Учитывая, что, с одной стороны, усиление продукции активированных кислородных метаболитов (АКМ) и активация процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) — один из основных механизмов повреждения миокарда, а с другой стороны, что МЭ являются важной частью про- и антиоксидантных систем, представляется важным оценить активность антиоксидантной защиты (АОЗ) сыворотки крови в динамике ИМ. В настоящей работе проведен анализ особенностей распределения железа в плазме крови, лимфе и миокарде у крыс в динамике экспериментального метаболического инфаркта миокарда (МИМ), а также состояния процессов ПОЛ и АОЗ.
Материалы и методы
Работа выполнена на 116 самцах крыс линии Вистар. Масса тела экспериментальных животных составляла 180200 г. МИМ у крыс вызывался ежедневным, в течение недели, подкожным введением 0,1% раствора адреналина (0,2 мг/100 г массы животного) и верифицировался электрокардиографически и морфологически. Изменения на ЭКГ появлялись уже через 24 ч после введения адреналина. Через неделю после ежедневного введения адреналина на ЭКГ отмечалась депрессия сегмента ST и появлялся отрицательный зубец Т. Морфологические изменения, начинаясь через сутки после введения адреналина, постепенно нарастали, а уже через неделю было выявлено поражение кардиомиоцитов, которое носило островковый характер, отмечалась частичная потеря поперечно-полосатой исчер-ченности, т.е. появились изменения, характерные для метаболического инфаркта миокарда.
После декапитации предварительно наркотизированных эфиром крыс на 1; 2; 3; 7; 14 и 21 сут МИМ производился забор крови, сердечной мышцы и лимфы для
анализа. Забор лимфы осуществлялся из цистерны Хили грудного протока, которая пунктировалась с помощью аспирационного насоса после пересечения реберной дуги с m. erector spinae. Лимфа немедленно центрифугировалась при 900 g (3000 об./мин) в течение 10 мин. До момента определения лимфа хранилась при -20° в морозильной камере. Из желудочков сердца брали сырые навески в 300 мг (с точностью ±10 мг) и высушивали при +105° С в течение 48 ч. В сухих навесках желудочков, в плазме крови и лимфе определяли содержание железа на атомно-абсорбционном спектрофотометре «Unicam-939». Плазменно-лимфатический индекс (ПЛИ) железа рассчитывали как отношение содержания данного микроэлемента в плазме крови к его содержанию в лимфе.
Интенсивность ПОЛ оценивали по концентрации в крови малонового диальдегида (МДА), диеновых конъ-югатов (ДК) и дикетонов. Кроме того, в гемолизате эритроцитов определяли активность каталазы и содержание восстановленного глутатиона, в сыворотке крови измеряли активность супероксиддисмутазы (СОД) [4].
Статистический анализ результатов был произведен с помощью пакетов программ Statistica 6,0, программного обеспечения MS Excel XP. Выборочные данные проверялись на нормальность распределения по критерию Шапиро-Уилка для применения параметрических методов вариационного анализа с использованием t-критерия Стьюдента. Результаты представлены в виде среднего арифметического + стандартная ошибка среднего (n), где n — количество измерений. Уровень значимости <0,05 принимался за достоверный.
Результаты и обсуждение
Как известно, гиперкатехоламинемия - один из основных патогенетических факторов развития как стрессор-ного, так и ишемического повреждения миокарда [5, 9].
При этом одной из основных причин клеточного повреждения считается инициация катехоламинами процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ), обусловленного наработкой активированных кислородных метаболитов (АКМ) [2, 3]. Возможно, что причиной этого служит накопление железа в плазме крови. Действительно, результаты исследования показали, что у экспериментальных животных на всем протяжении МИМ отмечались достоверно более высокие показатели уровня железа плазмы и лимфы (табл. 1). Полученные результаты подтверждают клинические и экспериментальные данные о повышенном содержании железа как факторе риска развития ИБС и ИМ [15]. Установлено, что сущес-
твует прямая связь между высоким уровнем сывороточного железа и риском фатального исхода ИМ [14].
Эффект ионов железа связывают с его активным влиянием на процессы ПОЛ. Так, при повышении концентрации железа в плазме резко интенсифицируются процессы ПОЛ в самых различных тканях: сердце, печени, селезенке, самой плазме и т. д. [6]. Показано, что присутствие железа обязательно во всех системах образования АКМ из О2 (митохондриальной, микросомальной, ксантинокси-дазной и др.) и особенно при образовании ОН в реакциях Фентона и Хабера-Вейса. Кроме того, при аутоокислении железо способно инициировать формирование липидных радикалов без образования АКМ. Железо играет важную роль в интенсификации процессов ПОЛ. Кроме того, повышенное содержание железа в среде значительно снижает активность глутатионпероксидазы — одного из основных ферментов антиоксидантов.
При этом не исключается, что отрицательное воздействие повышенного содержания железа при ИМ может быть связано не только с его прооксидантной активностью, но и обусловливаться некими другими механизмами, природа которых пока не установлена.
Интересна динамика плазменно-лимфотического индекса (ПЛИ) железа у животных в динамике МИМ (табл. 1). У крыс линии Вистар в течение МИМ ПЛИ постоянно снижается (в поздние сроки он в 2-3 раза снижен в сравнении с контролем), что свидетельствует о перераспределении данного МЭ в лимфатическое русло, что, в свою очередь, может являться защитной реакцией на повышенное содержание железа плазмы. Динамика содержания железа в миокарде у крыс Вистар направлена в сторону снижения концентрации данного МЭ (табл. 1), что, на наш взгляд, является адаптивной реакцией, защищающей миокард от повреждающего действия железа.
Результаты исследования интенсивности ПОЛ и АОЗ (табл. 2) показали, что у животных с МИМ уже с первых суток обнаруживалось повышение накопления продуктов ПОЛ: МДА, ДК и дикетонов. Этот процесс нарастал параллельно с увеличением размеров повреждения миокарда. Одновременно на фоне повышенной продукции липоперекисей наблюдалось снижение активности СОД, содержания восстановленного глутатиона. Активность ка-талазы изменялась в течение экспериментального периода волнообразно: после значительного снижения в первые
Таблица 1
Содержание железа в плазме крови, в лимфе и миокарде у крыс линии Вистар в динамике МИМ, % к сухому весу вещества (М±m; п=7)
Условия опытов В плазме крови В лимфе ПЛИ железа, усл.ед. В ткани сердца
Контроль 0,42±0,01 0,27±0,02 1,54±0,03 0,0071±0,0005
МИМ: - 1 сут 0,30±0,02* 1,0±0,03* 0,33±0,01* 0,0052±0,0001*
- 2 сут 0,31±0,03* 0,83±0,01* 0,36±0,05* 0,0044±0,0002*
- 3 сут 0,62±0,05* 0,67±0,04* 1,03±0,02* 0,0033±0,0001*
- 7 сут 1,54±0,05* 3,91±0,03* 0,39±0,03* 0,0032±0,0001*
- 14 сут 1,42±0,06* 2,54±0,05* 0,54±0,01* 0,0043±0,0002*
- 21 сут 1,64±0,05* 2,0±0,02* 0,84±0,04* 0,0036±0,0001*
Примечания. ПЛИ — плазменно-лимфатический индекс, выражен в условных единицах; * — достоверные отличия от соответствующих показателей у интактных животных, р<0,05.
Резюме
У крыс линии Вистар изучались содержание железа в плазме крови, лимфе и миокарде, а также про- и антиокси-дантная активность крови при экспериментальном метаболическом инфаркте миокарда (МИМ). Показано, что у крыс повышено содержание железа в плазме крови и лимфе на всем протяжении эксперимента. В динамике МИМ отмечалась значительная интенсификация процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) с параллельным снижением антиоксидантной активности. Этот факт расценивается как признак прооксидантного эффекта железа, усугубляющего течение МИМ у крыс.
Ключевые слова: метаболический инфаркт миокарда, железо, про- и антиоксидантная активность крови.
L.D. Khidirova, L.V. Vochmintseva, S. D. Mayanskaya, A.R. Antonov
THE IRON CONTENT AND BLOOD ANTIOXIDATIVE ACTIVITY IN RATS WITH EXPERIMENTAL MYOCARDIAL INFARCTION
Novosibirsk Medical University; Medical Academy, Kazan, Institute of Immunology, Siberian Branch of the Russian Academy of medical Sciences
Summary
Change of iron content in plasma, lymph and myocardium, and also pro- and, antioxidative activity of blood in experimental metabolic myocardial infarction (MIM) was strudied in the rats with Wistar strain . It was shown, that in rats the content of iron in plasma and lymph during the experiment was increased. In dynamic of myocardial infarction in rats intensification of the lipid peroxidation was noted with parallel decrease of an antioxidative activity. This fact is regarded as evidence of prooxidative influence of iron and its aggravated effect on the course of MIM in rats.
Key words: metabolic myocardial infarction, iron, pro- and antioxidative activity of blood.
сутки наблюдалось увеличение, достоверно превышающее исходное значение. Однако к 14 сут активность ката-лазы вновь снижалась, что, возможно, является признаком истощения антиоксидантного потенциала крови.
Таким образом, при МИМ нарушался естественный баланс между про- и антиоксидантными системами организма, что является причиной деструктивного действия АКМ. При этом основной мишенью поражения являются клеточные мембраны. Кроме того, АКМ, по-видимому, самостоятельно могут являться индукторами коронаро-спазма [10, 11]. Замыкается своеобразный порочный круг: введение катехоламинов приводит к повышению содержания железа в плазме крови, резкому усилению продукции АКМ, активации процессов ПОЛ, которые, в свою очередь, могут индуцировать коронароспазм, истощение антиоксидантных факторов, что еще более усугубляет ишемию сердечной мышцы, в конечном итоге опять же приводя к усилению свободнорадикальных процессов в миокарде. Таким образом, активация эндогенных механизмов генерации АКМ приводит к напряжению
Таблица 2
Изменение активности параметров ПОЛ, каталазы, концентрации восстановленного глутатиона (С8И) и супероксиддисмутазы (СОД) в крови в динамике развития метаболического инфаркта миокарда (М±т; п=7)
Примечания. * — достоверные отличия от соответствующих показателей у интактных животных, р<0,05; п — число животных на каждом сроке наблюдения.
антиоксидантной защиты и развитию так называемого «окислительного стресса», который является важным звеном патогенеза повреждения миокарда [10, 12, 13].
Выводы
1. Введение адреналина экспериментальным животным сопровождается увеличением содержания железа в плазме крови и перераспределением его из плазмы в лимфу.
2. Усиление интенсивности ПОЛ связано с повышением содержания железа в плазме крови.
3. При экспериментальной гиперкатехоламинемии, вызванной длительным введением адреналина экспериментальным животным, происходит повреждение миокарда за счет нарушения баланса между процессами ПОЛ и активностью антиоксидантной защиты.
Литература
1. Благосклонная Я.В., Шляхто Е.В., Драсильникова Е.И. Метаболический сердечно-сосудистый синдром // Русский мед. журнал. - 2001. - Т. 9. - №2. - С. 67-81.
2. Дубинина Е.Е. Активные формы кислорода и их роль в развитии оксидативного стресса // Фундаментальные и прикладные аспекты современной биохимии: труды науч. конф., посвящ. 100-летию каф. биохимии СПб. гос. мед. ун-та им. акад. И.П. Павлова. - СПб., 1998. -Т. 2. - С.386-398.
3. Зенков Н.К., Ланкин В.З., Меньшикова Е.Б. Окислительный стресс. Биохимический и патофизиологический аспекты. Майк «Наука/интерпериодика», 2001. - 343 с.
4. Камышников B.C. Справочник по клинико-биохими-ческой лабораторной диагностике. - Минск, 2000. - Т. 2. -463 с.
5. Ланкин В.З., Тихазе А.К., Беленков Ю.Н. Свобод-норадикальные процессы в норме и при заболеваниях сердечно-сосудистой системы. - М.: Медицина, 2000. -280 с.
6. Марри Р., Греннер Д., Мейес П. et al. Биохимия человека. - М., 1993. - Т. 2. - 381 с.
7. Меерсон Ф.З., Малышев И.Ю. Феномен адаптационной стабилизации структур и защита сердца. - М.: Наука, 1993.
8. Скальный А. В. Химические элементы в физиологии и экологии человека. - М., 2004. - 98 с.
9. Соколов Е.И. Эмоции, гормоны и атеросклероз. -М.: Наука, 1991. - 294 с.
10. Ambrosio G., Tritto I. How important is oxidative tress in ischemia, reperfusion and heart failure? // Dialogues in Cardiovasc.med. - 1998. - Vol. 3, №1. - P. 25-31.
11. Aukrust P., Berge R.K., Ueland Т. et al. Interaction between chemokines and oxidative stress: possible pathogenic role in acute coronary syndromes // Journal of the American College of Cardiology. - 2001. - Vol. 37, № 2. - P. 485-491.
12. Balla G., Jacob H.S., Balla J. Ferritin - a cytoprotective antioxidant stratagem of endothelium // J.Biol. Chem. - 1992. - Vol. 267. - P.18148-18153.
13. Barandier C., Leiris J. Antioxidant trace elements // Pathophysiology. - 1998. - Vol. 5, № 1. - P. 16.
14. Basaga H.S., Biochemocal aspects of free radicals // Biochem. and Cell Biol. - 1990. - Vol. 68. - P. 989-998.
15. Burrel Ch.I., Blake D.R. Reactive oxygen metabolites and the human myocardium // Brit. Heart J. - 1989. - Vol. 1, №1. - P. 4-8.
Координаты для связи с авторами: Хидирова Людмила Даудовна — канд. мед. наук, докторант кафедры биохимии ГОУ ВПО НГМУ Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию РФ, тел.: 8-(383)-211-53-44; e-mail: h Iudmila73@mail.ru; Вохмин-цева Лариса Вениаминовна — канд. мед. наук, доцент кафедры биохимии НГМУ; Маянская Светлана Дмитриевна — доктор мед. наук, профессор, зав. кафедрой кардиологии и ангиологии КГМА, г. Казань, ул. Бутлерова, 45; Антонов Александр Рудольфович — доктор мед. наук, профессор, вед. науч. сотрудник Института клинической иммунологии СО РАМН.
Показатели Условия опытов
Контроль МИМ 1 сут МИМ 3 сут МИМ 14 сут
МДА (Ммоль/л) 8,9±0,36 10,2±0,32* 14,3±0,76* 14,9±0,54*
ДК (ед. опт. пл./ мл) 1,2±0,07 1,3±0,06 1,5±0,05* 1,7±0,06*
Дикетоны (мг%) 0,25±0,03 0,37±0,04* 0,48±0,06* 0,47±0,05*
Каталаза (моль/л/ мин) 8,3±0,32 5,8±0,13* 10,2±0,21* 6,7±0,32*
GSH (мг%) 10,6±0,57 4,3±0,35* 7,1±0,33* 6,5±0,31*
СОД (усл.ед./л) 4,0±0,32 3,5±0,30 2,9±0,15* 3,8±0,17
□□□
