CC BY
32
Тимофеева Т.Г.
Старший лаборант, кафедра биохимии, Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Челябинская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения и социального развития
Российской Федерации (ГБОУ ВПО ЧелГМА Минздравсоцразвития России)
СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ ПЕРЕКИСНЫМ ОКИСЛЕНИЕМ ЛИПИДОВ И ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ МОДИФИКАЦИЕЙ БЕЛКОВ В КРОВИ В ДИНАМИКЕ
тридцАтисуточной гипокинезии
Аннотация
В статье показаны особенности оксидативного стресса в крови крыс в динамике тридцатисуточной гипокинезии. Продемонстрировано преобладание карбонилирования белков над липопероксидацией.
Ключевые слова: гипокинетический стресс, свободно - радикальное окисление, кровь. Keywords: hypokinetic stress, free - radical oxidation, blood.
Научно-техническая революция коренным образом изменила условия жизни, труда и быта людей. В настоящее время в производственную деятельность активно внедряется автоматизация технических процессов, что приводит к уменьшению двигательной активности человека - гипокинезии. Кроме людей, связанных с малоподвижными профессиями, гипокинетическому воздействию подвержены некоторые категории больных [5,48].
При гипокинезии происходит нарушение гемодинамики, в результате чего возникает ишемия и гипоксия тканей. Развившаяся гипоксия приводит к активации процессов свободно-радикального окисления в организме. Основную роль в защите от АФК у аэробов выполняет антиоксидантная система. Нарушение баланса между прооксидантной и антиоксидантной системами в организме приводит к развитию окислительного стресса, главной особенностью которого является интенсификация продукции АФК.
В представленной работе проведен анализ результатов биохимических исследований плазмы крови и эритроцитов, взятых у лабораторных крыс, подвергшихся гипокинетическому стрессу различной длительности. Гипокинетический стресс моделировали путём помещения крыс в специальные клетки - пеналы, ограничивающие подвижность животных при свободном доступе к пище и воде. Применялись 1-,3-,7-,10-,30-суточные модели гипокинетического стресса. Для изучения основных про -и антиоксидантных эффектов гипокинезии использовались методы определения продуктов липопероксидации Волчегорского И.А. и соавт [1,45], определения конечных продуктов перекисного окисления липидов и интенсивности аскорбат - индуцированного ПОЛ спектрофотометрическим методом Львовской Е.И. с соавт.[4,92], определения содержания окислительно-модифицированных белков по Е.Е. Дубининой [2,24], определения активности ксантиноксидазы - методом Hashimoto [6,426].
Результаты обрабатывались общепринятыми методами вариационной статистики [3,254] и выражались в виде среднеарифметической (М) и её стандартной ошибки (m). О достоверности различий судили по критериям непараметрической статистики: Манна-Уитни (U) и Вальда-Вольфовица (WW). Различия считали значимыми при Р<0,05. Статистические взаимосвязи изучали при помощи непараметрического корреляционного
анализа, выполняя расчёт коэффициентов корреляции рангов по Спирмену (г8) и Кенделлу
Результаты исследования и их обсуждение
В первую декаду гипокинетического стресса в плазме крови наблюдалось снижение уровня липопероксидации (таблица 1). Так, при трехсуточном гипокинетическом стрессе (ГК3) наблюдалось снижение содержания гептан-растворимых Шиффовых оснований. Начиная с седьмых суток гипокинезии (ГК7) отмечено снижение содержания изопропанол-растворимых диеновых конъюгатов, а также кетодиенов и сопряжённых триенов. Содержание этих категорий молекулярных продуктов ПОЛ остаётся пониженным и при десятисуточной гипокинезии (ГК10). В этот же период увеличивается содержание кетодиенов и сопряжённых триенов в ответ на индукцию (Fe+2 / аскорбат), что свидетельствует об увеличении окисляемости липидов, повышении резервов для липопероксидации, а также о повышенной эффективности гуморальной антиоксидантной защиты применительно к липофильным факторам. При тридцатисуточной гипокинезии (ГК30) содержание изопропанол - растворимых диеновых конъюгатов, а также кетодиенов и сопряжённых триенов по-прежнему остаётся сниженным относительно показателей контрольной группы. Таким образом, при ГК30 наблюдается устойчивая тенденция к снижению содержания молекулярных продуктов ПОЛ в плазме крови. Важно отметить, что липидные факторы плазмы преимущественно аккумулируются в составе липопротеидных частиц. Поэтому факт сниженного содержания ПОЛ может отражать уменьшение уровня перекисно-модифицированных липопротеидов.
Таблица 1
Содержание молекулярных продуктов ПОЛ в плазме крови при гипокинезии__
Показатель 1 Контроль (п=6) 2 Гипокинезия 1 сутки (п=9) 3 Гипокинезия 3 суток (п=8) 4 Гипокинезия 7 суток (п=7) 5 Гипокинезия 10 суток (п=9) 6 Гипокинезия 30 суток (п=7)
ДК [г] 0,61±0,03 0,63±0,02 0,65±0,02 0,62±0,02 0,61±0,03 0,62±0,03
КДиСТ [г] 0,01±0,001 0,01±0,0008 0,01±0,0007 0,01±0,0006 0,01±0,0009 0,01±0,0006
ШО [г] 0,002±0,0006 0,001±0,0002 0,0009±0,0002 Pl,з=0,03WW 0,001±0,0003 0,001±0,0003 0,001±0,0002
ДК [и] 1,01±0,03 1,08±0,06 0,99±0,03 0,89±0,03 Pl,4=0,03U Pз,4=0,02U 0,88±0,04 Pl,5=0,02WW Pl,5=0,01U 0,92±0,02 Pl,6=0,04WW Pl,6=0,04U
КДиСТ [и] 0,27±0,05 0,19±0,02 0,17±0,01 0,14±0,01 Pl,4=0,03U 0,14±0,008 Pl,5=0,01U P4,5=0,03WW 0,14±0,01 Pl,6=0,04U
ШО [и] 0,08±0,03 0,06±0,01 0,07±0,02 0,09±0,02 0,08±0,01 0,07±0,01
ДК [и] (индукция Fe2+ / аскорбат) 1,07±0,09 0,91±0,04 1,08±0,06 P2,з=0,03U 1,13±0,04 1,13±0,08 1,12±0,04
КДиСТ [и] (индукция Fe2+ / аскорбат) 5,34±1,26 5,96±0,54 6,12±0,59 6,75±0,56 6,82±0,70 7,08±0,81
Примечания к таблице: ДК - диеновые коньюгаты (первичные продукты ПОЛ), КД и СТ - кетодиены и сопряженные триены (вторичные продукты ПОЛ); ШО - шиффовы основания (конечные продукты ПОЛ) буквенные подиндексы [г] и [и] обозначают продукты ПОЛ, извлекаемые соответственно гептановой и изопропанольной фазами липидного экстракта; и - критерий Манна-Уитни. WW- критерий Вальда-Вольфовица. Данные представлены в виде единиц окислительного индекса.
Совершенно другая тенденция характерна для процесса окислительной модификации белков плазмы (рисунок 1). Начиная с третьих суток гипокинетического стресса, наблюдалось увеличение уровня Fe+2Ш2O2 - индуцированного карбонилирования белков. Для ГК7 увеличение уровня Fe+2/H2O2 - индуцированного карбонилирования проявлялось в условиях сниженного содержания общего белка плазмы, что может быть равнодействующей как усиления окислительной деструкции белков крови, так и снижением белок-синтезирующей функции печени. При ГК10 не обнаружены статистически значимые изменения уровня окислительно-модифицированных белков в плазме. Но при ГК30 наблюдалось снижение содержания белка плазмы при повышенном базальном уровне карбонилированных белков, а также на фоне увеличение уровня Fe+2/H2O2 - индуцированного карбонилирования белков. Таким образом, белковые факторы плазмы при гипокинетическом стрессе в большей степени подвержены свободно-радикальному окислению по сравнению с липидными.
Известно, что окислительной модификации в первую очередь подвергаются белки, утратившие свою функциональную значимость. В свою очередь, образующиеся после протеолиза пептидные факторы обладают антиоксидантным действием. Последнее обстоятельство также может внести вклад в снижение интенсивности ПОЛ при гипокинезии.
Рисунок 1
Окислительная модификация белков плазмы крови в динамике гипокинетического
стресса
Содержание белка
Карбонизированным белок
2+
Карбонилированный белок, индукция Fe / Н2О2
Примечание: * - статистически значимые отличия от показателей контрольной группы, Р<0,05. Обработка произведена с использованием непараметрического критерия Манна-Уитни.
Синхронно с увеличением карбонилирования белка плазмы крови на поздних сроках гипокинетического стресса увеличивается и активность одного из наиболее значимых прооксидантных ферментов крови: ксантиноксидазы (рисунок 2). Вполне вероятно, что повышение ксантиноксидазной активности крови на поздних сроках гипокинезии является одним из ведущих факторов карбонилирования белков. Данный факт подтверждают корреляционные связи между содержанием карбонилированного белка плазмы крови в ответ на индукцию и активностью ксантиноксидазы в крови при 30 -суточной гипокинезии (Rs = 0,9 P=0,037).
Рисунок 2
Изменение ксантиноксидазной активности крови в динамике гипокинетического стресса
Примечание: * - статистически значимые отличия от показателей контрольной группы, ** - статистически значимые отличия от показателей группы «ГК10». Р<0,05.
Обработка произведена с использованием непараметрического критерияМанна-Уитни.
При односуточной (ГК1) и трёхсуточной (ГК3) гипокинезии статистически значимо увеличивается содержание изопропанол - растворимых диеновых конъюгатов при индукции липопероксидации Fe 2+ / аскорбат в эритроцитах (таблица 3). Это свидетельствует об увеличении эффективности действия липофильных антиоксидантов в клетках. При семисуточной (ГК 7) гипокинезии статистически значимо повышается содержание вторичных и конечных гептан-растворимых продуктов ПОЛ. На этом фоне наблюдается снижение содержания изопропанол-растворимых первичных и конечных продуктов ПОЛ. Это может быть объяснено активацией фосфолипаз с последующей транслокацией ацильного радикала фосфолипидов эритроцитарной мембраны в цитоплазму. Эта же тенденция сохраняется и при десятисуточной суточной (ГК 10) гипокинезии, где на фоне снижения содержания изопропанол - растворимых диеновых конъюгатов, отмечен прирост содержания гептан - растворимых кетодиенов и сопряжённых триенов, а также Шиффовых оснований. На 30е сутки гипокинезии (ГК 30) остаётся повышенным содержание этих категорий продуктов ПОЛ. Выводы:
1. В динамике 30-суточной гипокинезии начиная с 3 суток гипокинезии наблюдается снижение содержания первичных изопропанол- растворимых диеновых конъюгатов, а так же кетодиенов и сопряженных триенов в плазме крови.
2. Угнетение липопероксидации реализуется на фоне увеличения содержания карбонилированных белков.
3. Усиление карбонилирования белков плазмы крови может быть связано с активацией одного из наиболее активных прооксидантных ферментов крови: ксантиноксидазы.
4. В эритроцитах в динамике гипокинетического стресса показано перераспределение процессов липопероксидации, проявившееся увеличением содержания неполярных продуктов перекисного окисления липидов и снижением количества полярных.
Таблица 3
Содержание молекулярных продуктов ПОЛ в эритроцитах при гипокинезии
Показатель 1 Контроль (n=6) 2 Гипокинезия 1 сутки (п=9) 3 Гипокинезия 3 суток (п=9) 4 Гипокинезия 7 суток (п=10) 5 Гипокинезия 10 суток (п=10) 6 Гипокинезия 30 суток (п=8)
ДК Tri 0,69±0,01 0,72±0,03 0,68±0,01 0,71±0,02 0,74±0,04 0,83±0,06
КДиСТ [г] 0,11±0,01 0,13±0,02 0,10±0,002 0,13±0,01 Р3,4=0,01и 0,16±0,03 Р1,5=0,04и 0,25±0,07 Р1,6=0,02и
ШО [г] 0,03±0,02 0,06±0,03 0,01±0,01 0,08±0,02 Р3,4=0,02и 0,11±0,04 Pl,5=0,02WW Р1,5=0,02и 0,24±0,10 Pl,6=0,03WW Р1,6=0,01и
ДК [и] 0,79±0,02 0,77±0,01 0,79±0,01 0,75±0,01 Pl,4=0,03WW 0,78±0,01 Pl,5=0,03WW 0,77±0,005
КДиСТ [и] 0,17±0,01 0,16±0,01 0,17±0,01 0,15±0,004 0,16±0,007 0,15±0,005
ШО [и] 0,06±0,03 0,06±0,02 0,06±0,02 0,01±0,009 Р3,4=0,04и 0,02±0,007 0,02±0,008
ДК [и] (индукция Fe2+ / аскорбат) 1,33±0,07 1,64±0,08 Р1,2=0,02и 1,57±0,05 Р1,3=0,04и 1,39±0,09 1,41±0,07 1,38±0,07
КДиСТ [и] (индукция Fe2+ / аскорбат) 6,32±0,47 7,32±0,73 7,78±0,81 7,10±0,77 6,59±0,53 7,37±0,47
Примечания к таблице: ДК - диеновые коньюгаты (первичные продукты ПОЛ), КД и СТ - кетодиены и сопряженные триены (вторичные продукты ПОЛ); ШО - шиффовы основания (конечные продукты ПОЛ) буквенные подиндексы [г] и [и] обозначают продукты ПОЛ, извлекаемые соответственно гептановой и изопропанольной фазами липидного экстракта; и - критерий Манна-Уитни. WW- критерий Вальда-Вольфовица. Данные представлены в виде единиц окислительного индекса.
Литература
1. Волчегорский, И.А. Экспериментальное моделирование и лабораторная оценка адаптационных реакций организма / И.А. Волчегорский, И.И. Долгушин, О.Л. Колесников, В.Э. Цейликман. - Челябинск, 2000. - 167 с.
2. Е.Е. Дубинина - Окислительная модификация белков сыворотки крови человека, метод её определения / Е.Е. Дубинина, С.О. Бурмистров, Д.А. Ходов и др. // Вопросы медицинской химии. - 1995. - № 41. - С. 24-26.
3. Лакин, Г.Ф. Биометрия / Г.Ф. Лакин. - М., 1990. - 352 с.
4. Е.И. Львовская - Спектрофотометрическое определение конечных продуктов перекисного окисления липидов / Е.И. Льровская, И.А. Волчегорский, С.Е. Шемяков, Р.И. Лифшиц // Вопросы медицинской химии. - 1991. - №4. - С.92-94.
5. Тигранян, Р.А. Стресс и его значение для организма / Р.А. Тигранян. - М.: Наука, 1988. -176 с.
6. S. Hashimoto - A new spectrophotometry Assay Method of Xantineoxidase in Grude Tissue Homogenate // Analytical biochemistry.-1974.-62.-P.426 - 435.
