Соотношение между липопероксидацией и окислением белков в крови и головном мозге в динамике 30-суточной гипокинезии Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (104) 2011

УДК 616.7-008.64-07:616.153-008.922 Д. Д. КОЗОЧКИН

А. И. СИНИЦКИЙ Т. Г. ТИМОФЕЕВА Д. А. РОМАНОВ Л. А. СТРЕЛЬНИКОВА И. В. СТРЕЛЬНИКОВ Т. А. ФИЛИМОНОВА В. Э. ЦЕЙЛИКМАН

Челябинская государственная медицинская академия

СООТНОШЕНИЕ

МЕЖДУ ЛИПОПЕРОКСИДАЦИЕЙ И ОКИСЛЕНИЕМ БЕЛКОВ В КРОВИ И ГОЛОВНОМ МОЗГЕ В ДИНАМИКЕ 30-СУТОЧНОЙ ГИПОКИНЕЗИИ

В динамике 30-суточной гипокинезии в крови и головном мозге наблюдались реципрок-ные отношения между липопероксидацией и карбонилированием белков. На фоне снижения содержания молекулярных продуктов перекисного окисления липидов обнаружено увеличение содержания карбонилированных белков.

Ключевые слова: гипокинезия, липопероксидация, карбонилирование белков. Исследование поддержано грантом РФФИ № 10-04-96091 - р_урал_а.

Гипокинетический стресс (ГКС) характеризуется определенными изменениями свободнорадикального окисления в крови и во внутренних органах. Прежде всего в динамике гипокинезии (ГК) отмечено усиление липопероксидации в плазме крови и головном мозге [1, 2]. Обычно накопление молекулярных продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) наблюдается в более поздние сроки ГК, а на начальных этапах даже возможно снижение уровня липопероксидации [1, 3]. Наиболее вероятная причина активации ПОЛ — развитие ишемических/гипокси-ческих расстройств внутренних органов, приводящих к нарушению тканевого дыхания с последующим усилением продукции активных форм кислорода [4]. В свою очередь это приводит к генерации гидроксильного радикала, который непосредственно атакует фосфолипидный бислой клеточных мембран. К сожалению, до сих пор отсутствуют данные о влиянии ГКС на окисление белков. Между тем именно окисление белков является важнейшей составляющей убиквитин-зависимого протеолиза [5, 6]. Вполне возможно, что активация этого звена СРО в крови и головном мозге десинхронизирована с усилением липопероксидации.

Цель работы — изучение особенностей соотношения между липопероксидацией и окислением белков в сыворотке крови и головном мозге крыс, подвергнутых гипокинезии продолжительностью от 1 до 30 суток.

Материал и методы исследования

Исследование было выполнено на крысах линии Вистар. ГКС воспроизводился путем помещения

животных в клетки-пеналы продолжительностью 1, 3, 7, 10 и 30 суток. Умерщвляли крыс непосредственно после прекращения ГК. В гомогенатах печени определяли показатели СРО. Содержание продуктов ПОЛ оценивали спектрофотометрически в липидном экстракте исследуемых тканей по методике И. А. Волчегорского и соавт. [4], уровень Ре+2 / аскорбат индуцированного ПОЛ — по методике Е. И. Львовской [7], окислительную модификацию белков — по уровню образования динитрофенилгидразонов по методу Е. Е. Дубининой и соавт. [8]. Данные обрабатывались методами вариационной статистики и выражались в виде среднеарифметической (М) и ее стандартной ошибки (т). О достоверности различий средних величин судили по критериям непараметрической статистики Манна —Уитни (и), Колмогорова —Смирнова (1) и Вальда — Вольфовица (ШШ).

Результаты и их обсуждение

Установлено, что после завершения односуточной гипокинезии (ГК1) в сыворотке крови не зарегистрированы статистически значимые изменения СРО. При трехсуточной гипокинезии (ГК3) обнаружено статистически значимое снижение гептан-растворимых шифровых оснований по сравнению с контролем и повышение содержания Бе+2/аскорбат индуцированных изопропанол-растворимых диеновых конъюгатов. Одновременно наблюдалось усиление окисления сывороточных протеинов, сопровождающееся двухкратным приростом содержания карбонилированных белков. При семисуточной гипокинезии (ГК7) также отмечено уменьшение липопероксидации, что проявлялось в снижении

*

*

*

Контроль

Г ипокинезия 1 сутки

Гипокинезия 3 суток

Гипокинезия 7 суток

Гипокинезия 10 суток

Гипокинезия 30 суток

[□КДиСТ(изопр) □ ДК(инд) |

Рис. 1. Влияние гипокинезии на содержание изопропанол-растворимых кетодиенов и сопряженных триенов и Бе 2+ аскорбат индуцированных диеновых конъюгатов в сыворотке крови

Контроль

Гипокинезия 7 суток

Рис. 2. Влияние гипокинезии на содержание карбонилированных белков в сыворотке крови

500

450

*

*

*

Контроль

Гипокинезия 1 сутки

Г ипокинезия 3 суток

Гипокинезия 7 суток

Гипокинезия 10 суток

Гипокинезия 30 суток

[□Кб 3 с мм/гб □ Кб 3 и мм/гб |

Рис. 3. Влияние гипокинезии на содержание карбонилированных белков в головном мозге

1,4 -

1,2

0,8

0,6

0,4

0,2

0 -

150

100

50

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (104) 2011 МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ

103

МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (104) 2011

ГК1

Г КЗ

ГК7

Рис. 4. Влияние гипокинезии на содержание изопропанол-растворимых диеновых конъюгатов в головном мозге

не только изопропанол-растворимых диеновых конъюгатов (рис. 1), но и кетодиенов и сопряженных триенов. Кроме того, на фоне сниженного ПОЛ отмечено повышение содержания карбонилированных белков (рис. 2). Реципрокный характер между липо-пероксидацией и окислением белков сохраняется в течение 10-суточной (ГК 10) и 30-суточной гипокинезии (ГК30).

Установлено, что после завершения ГК1 содержание молекулярных продуктов ПОЛ и карбонилиро-ванных белков в головном мозге не отличалось статистически значимо от контрольных значений. При ГК3 наблюдалось снижение содержания Ре+2/И202 индуцированного карбонилирования белков (рис. 3). После ГК7 в органе усиливалось окисление белков, что проявлялось в четырехкратном приросте содержания карбонилированных белков. Трехкратный прирост содержания карбонилированных белков регистрировался и после завершения ГК10. Кроме того, в это время наблюдалось, с одной стороны, увеличение содержания изо-пропанол-растворимых диеновых конъюгатов (рис. 4), а с другой — снижение содержания Бе+2/аскорбат индуцированных изопропанол-растворимых кетодиенов и сопряженных триенов. Необходимо обратить внимание на синхронизацию между увеличением базального уровня липопероксидации в изопропанольной фазе и снижением уровня Бе+2/аскорбат индуцированного ПОЛ. Это говорит о снижении эффективности анти-оксидантной защиты. По-видимому, в результате усиления базального уровня ПОЛ формируется дефицит ненасыщенных ацилов, что приводит к снижению содержания Бе+2/аскорбат индуцированных продуктов ПОЛ. После завершения ГК30 сохранялся повышенным уровень карбонилированных белков в органе, причем имело место увеличение содержания изопропанол-растворимых диеновых конъгатов. В отличие от ГК 10, в данном случае наблюдалось увеличение содержания продуктов Бе+2/аскорбат индуцированного ПОЛ, что свидетельствует об увеличении окисляемости ацильных радикалов в изо-пропанол-растворимой фракции.

Заключение

Полученные результаты позволяют внести корректировку в более ранние представления о влиянии гипокинезии на свободнорадикальное окисление в сыворотке крови [3], где показано, что на ранних этапах гипокинезии в крови снижается уровень липопероксидации. Однако, несмотря на то что данный факт нашел подтверждение в наших исследо-

ваниях, их результаты свидетельствуют об усилении окисления белков в сыворотке крови на фоне сниженного уровня продуктов перекисного окисления липидов. Следовательно, при гипокинезии белки крови в большей степени подвержены атаке свободных радикалов, чем липиды. В динамике гипокинетического стресса в головном мозге активация окисления белков опережает по времени усиление перекисного окисления липидов. По мере увеличения продолжительности гипокинезии наблюдается генерализованное усиление свободнорадикального окисления, проявляющееся в одновременном увеличении продуктов перекисного окисления липидов и окислении белков.

Библиографический список

1. Филимонова, Т. А. Влияние непродолжительной гипокинезии на глюкокортикоидзависимые изменения уровня тревожности и окислительно-модифицированных белков в среднем мозге / Т. А. Филимонова, Н. В. Бояринова, В. Э. Цейликман // Вестн. Южноуральского гос. ун-та. — 2009. — № 7. — С. 92 — 94.

2. Коваленко, Е. А. Гипокинезия / Е. А. Коваленко, Н. Н. Гу-ровский. — М. : Медицина, 1980. — 272 с.

3. Камскова, Ю. Г. Изменение антиоксидантного статуса и уровня ПОЛ в крови и печени в динамике 30-суточной гипокинезии / Ю. Г. Камскова // Бюлл. экспер. биол. — 2001 — Т. 132, № 10. - С. 387-390.

4. Волчегорский, И. А. Экспериментальное моделирование и лабораторная оценка адаптивных реакций организма / И. А. Волчегорский, И. И. Долгушин, О. Л. Колесников. — Челябинск : Изд-во ЧГПУ, 2000. — 167 с.

5. Paul, S. Dysfunction of the ubiquitin-proteasome system in multiple disease conditions: therapeutic approaches / S. Paul. -Bioessays. — 2008. — Vol. 30, № 11-12. — P. 1172—1184.

6. Protein carbonylation, cellular dysfunction, and disease progression / I. Dalle-Done [et al.] // J. Cell. Mol. Med. — 2006. —Vol. 10, № 2. — P. 389 — 406.

7. Львовская, Е. И. Нарушение процессов липидной пер-оксидации при термической травме и патогенетическое обоснование лечения антиоксидантами из плазмы крови : дис. ... д-ра мед. наук / Е. И. Львовская. — Челябинск, 1998. — 261 с.

8. Дубинина, Е. Е. Роль активных форм кислорода в качестве сигнальных молекул в метаболизме тканей при состояниях окислительного стресса / Е. Е. Дубиниа // Вопр. мед. химии. — 2001. — Т. 47, № 6. — С. 561 — 581.

КОЗОЧКИН Денис Александрович, кандидат медицинских наук, старший лаборант кафедры биохимии. СИНИЦКИЙ Антон Иванович, кандидат медицинских наук, старший преподаватель кафедры био-химии. ТИМОФЕЕВА Татьяна Григорьевна, старший лаборант кафедры биохимии.

РОМАНОВ Дмитрий Александрович, аспирант кафедры биохимии.

СТРЕЛЬНИКОВА Лилия Алексеевна, аспирант кафедры биохимии.

СТРЕЛЬНИКОВ Илья Владимирович, аспирантка кафедры биохимии.

ФИЛИМОНОВА Тамара Александровна, ассистент кафедры биохимии.

ЦЕЙЛИКМАН Вадим Эдуардович, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой биохимии.

Адрес для переписки: 454092, г. Челябинск, ул. Воровского, 64.

Статья поступила в редакцию 13.07.2011 г.

© Д А. Козочкин, А. И. Синицкий, Т. Г. Тимофеева,

Д. А. Романов, Л. А. Стрельникова, И. В. Стрельников,

Т. А. Филимонова, В. Э. Цейликман