Современная медицина: актуальные вопросы № 10-11 (43), 2015 г
СибАК
www.sibac.info
СЕКЦИЯ 3.
МЕДИКОБИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
3.1. ПАТОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ
СОСТОЯНИЕ АКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ И СОДЕРЖАНИЕ КОМПОНЕНТОВ АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ В ЛИМФЕ И КРОВИ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ЛИХОРАДОЧНОЙ РЕАКЦИИ
Мухутдинова Фарида Ибрагимовна
д-р мед. наук, профессор Казанского государственного медицинского университета,
РФ, г. Казань E-mail: patfiz@mail.ru
THE ACTIVITY OF LIPIDS PEROXIDATION AND ANTI-OXIDATIVE COMPONENTS IN THE LYMPHATICS AND BLOOD DURING EXPERIMENTAL FEVER REACTION
Farida МискШ.йто\а
Dr Sci., Professor of Kazan State medical University,
Russia, Kazan
АННОТАЦИЯ
Целью настоящего исследования явилось изучение биохимическими методами динамики содержания в лимфе и плазме крови крыс при экспериментальном субфебрилитете, индуцированном полным адъювантом Фрейнда, и пирогеналовой лихорадке различной продол-
99
ifC СибАК
Современная медицина: актуальные вопросы www.sibac.info_________________________________________№ 10-11 (43), 2015 г
жительности продуктов перекисного окисления липидов - малонового диальдегида, гидроперекисей липидов; компонентов антиоксидантной системы - супероксиддисмутазы, каталазы, пероксидазы, суммарной антиокислительной активности, церулоплазмина, мочевой кислоты и маркера уровня оксида азота - нитрит иона. Уставлено увеличение содержания как продуктов пероксидации, так и компонентов антиоксидантной системы не только в плазме крови, но и в центральной лимфе, что свидетельствует об активации дренажно-эвакуаторной и транспортной функций лимфатической системы. При обоих патологических процессах лимфатической системе принадлежит существенная роль в поддержании прооксидантно-антиокисдантного равновесия в организме.
ABSTRACT
We aimed to study the dynamics of the lipids peroxide products during the experimental fever reactions induced by complete Freuid's adjuvant injection and pyrogenal, as well. The dynamics of the antioxidative system components, such as superoxide dismutase, catalase, peroxidase, total anti-oxidative activity, ceruloplasmin, and the nitrogen oxide marker - nitrite ion has been also examined. We observed an increased levels of the peroxide products in the blood and central lymphatics , as well,thus indicating about the activation of the evacuative and transporting functions of the lymphatic system. Our data also indicates that the lymphatic system plays an important role in the maintenance of oxidative-anti-oxidative balance in both types of the pathological reactions, indicated above.
Ключевые слова: лихорадка; перекисное окисление липидов; антиоксидантная система; лимфа.
Keywords: fever; lipids peroxidation; аnti-oxidative system; lymph.
Свободнорадикальные окислительные процессы широко участвуют в реализации различных реакций. При этом известны как положительные, так и отрицательные их эффекты. Среди положительных - участие свободных радикалов в регуляции проницаемости клеточных мембран, проведении нервного импульса, разрушении поврежденных хромосом, окислительном фосфорилировании в митохондриях, митогенезе, поддержании активности липидзависимых мембраносвязанных ферментов, синтезе простагландинов, лейкотриенов, дезоксирибонуклеотидов, создании микробицидного потенциала организма и т.д. С другой стороны, активация свободнорадикального окисления является типовым процессом дестабилизации биологических мембран при гипоксии,
100
Современная медицина: актуальные вопросы № 10-11 (43), 2015 г
СибАК
www.sibac.info
ишемии, стрессе, эндокринопатиях, различных бактериальных инфекциях и интоксикациях. Свободные радикалы занимают ведущее место в патогенезе радиационного поражения, деструкции тканей, реперфузионных и гипероксических повреждений, а также целого ряда сердечно-сосудистых и генетически обусловленных заболеваний и др. [3; 7; 19; 22; 30; 33; 34; 42; 47; 48]. Особенность процесса перекисного окисления липидов (ПОЛ) состоит в том, что он развивается главным образом в липидном бислое мембран и вызывает изменения последнего, которые и являются одной из ключевых причин нарушения функционирования, как клеток, так и организма в целом [8; 17; 18]. Постоянное образование прооксидантов в организме уравновешивается активностью внутри- и внеклеточных антиоксидантов, формируя определенный оптимальный уровень про- и антиоксидантного равновесия. Концентрация продуктов липопероксидации и активность антиоксидантной системы (АОС) рассматриваются как эффективный показатель изменения гомеостаза, позволяющий судить об интенсивности протекающих в тканях патологических процессов [2; 8; 17; 18; 36].
Исходя из изложенного, целью настоящего исследования явилось изучение динамики содержания в лимфе грудного лимфатичесого протока (ГЛП) и плазме крови крыс продуктов ПОЛ и компонентов АОС при субфебрилитете и пирогеналовой лихорадке различной продолжительности.
Субфебрилитет моделировали однократным введением полного адъюванта Фрейнда (ПАФ) (Difco laboratories, Detroit, USA), содержащего 0,1 % убитых и высушенных масляных микобактерий (Mycobacterium butyricum) в подушечки обеих задних лапок в дозе 0,15 мл на животное с соблюдением всех условий, необходимых для развития пролонгированной температурной реакции [37]. Лихорадочную реакцию воспроизводили однократным ежедневным внутримышечным введением пирогенала в дозе 100 мкг/кг массы тела в течение трех и десяти дней. Контрольным животным тем же способом, в том же объеме и кратности вводили апирогенный раствор (вода для инъекций). На 5-ый день после введения ПАФ, на 4-ый день после трехкратного и 11 -ый день после десятикратного введения пирогенала или апирогенного раствора животных брали в острый опыт под общим обезболиванием. При выполнении исследований строго соблюдались правила апирогенной работы на всех этапах эксперимента. Для наркоза использовали этаминал натрия (внутримышечно в дозе 50 мг/кг массы тела). Лимфу для исследования получали путем прокола устья ГЛП, кровь - из нижней полой вены. Эвтаназия животных проводилась внутримышечным
101
ifC СибАК
Современная медицина: актуальные вопросы www.sibac.info__________________________________________№ 10-11 (43), 2015 г
введением летальной (трехкратной) дозы используемого наркотического вещества.
В лимфе ГЛП и плазме венозной крови определяли содержание продуктов ПОЛ - малонового диальдегида (МДА) [6; 27], гидроперекисей липидов [5], нитрит иона (NO) [19], антиоксидантный потенциал оценивали по уровню церулоплазмина [28], супероксиддисмутазы (СОД) [20; 35], каталазы [10], пероксидазы [21], суммарной антиокислительной активности (АОА) [1], мочевой кислоты [11]. Экспериментальный материал подвергнут статистической обработке с помощью компьютерной программы «Statistica» версия 6.0 для Windows.
Таблица 1.
Содержание продуктов ПОЛ и активность компонентов АОС в лимфе грудного протока крыс при субфебрилитете (M±m)
Исследуемые показатели Контрольные животные Введение ПАФ
абсолютные значения %
МДА (мкмоль/л) 1,05±0,10 n=6 2,18±0,20* n=6 207,6
Г идроперекиси липидов (отн.ед/мл) 3,66±0,36 n=6 6,79±0,45* n=6 185,5
NO (мкмоль/л) 18,20±1,17 n=7 32,46±0,79* n=9 178,4
Суммарная АОА (%) 21,49±3,47 n=6 40,16±1,76* n=7 186,9
СОД (у.е) 0,95±0,03 n=7 1,76±0,02* n=10 185,3
Каталаза (х 105 Мккатал/л) 0,32±0,02 n=7 0,58±0,06* n=7 181,3
Пероксидаза (инт.ед) 116,29±3,71 n=6 146,76±3,59** n=6 126,2
Церулопазмин (мкмоль/л) 1,48±0,17 n=6 2,25±0,11** n=7 152,0
Мочевая кислота (ммоль/л) 81,32±3,96 n=6 62,43±4,11** n=7 76,8
Примечание: n — количество животных; * P<0,001;** P<0,01
102
Современная медицина: актуальные вопросы № 10-11 (43), 2015 г
СибАК
www.sibac.info
Таблица 2.
Содержание продуктов ПОЛ и активность компонентов АОС в плазме крови крыс при субфебрилитете (M±m)
Исследуемые показатели Контрольные животные Введение ПАФ
абсолютные значения %
МДА (мкмоль/л) 1,58±0,10 n=6 3,00±0,41** n=7 189,9
Г идроперекиси липидов (отн.ед/мл) 8,02±0,33 n=6 12,85±0,74* n=7 160,2
NO (мкмоль/л) 27,43±1,24 n=7 38,61±1,29* n=10 140,8
Суммарная АОА (%) 45,04±1,95 n=7 59,01±5,09*** n=7 131,0
СОД (у.е) 1,00±0,04 n=7 1,51±0,05* n=9 151,0
Каталаза (х 105 Мккатал/л) 6,80±0,22 n=9 10,38±0,14* n=9 152,6
Пероксидаза (инт.ед) 138,11±4,92 n=6 261,29±11,41 * n=8 189,2
Церулопазмин (мкмоль/л) 4,25±0,15 n=7 4,79±0,07 n=7 112,7
Мочевая кислота (ммоль/л) 189,53±6,02 n=6 145,35±2,46** n=8 76,7
Примечание: n — количество животных; * P<0,001;** P<0,01;*** P<0,05
Проведенные исследования показали, что и ПАФ-индуциро-ваанный субфебрилитет, и пирогеналовая лихорадка независимо от длительности сопровождаются активацией, как процессов ПОЛ, так и компонентов АОС (табл. 1-4). Причем, с одной стороны, оба процесса в центральной лимфе в целом более выражены, по сравнению с кровью, а с другой - при субфебрилитете кратность сдвигов в обеих биологических жидкостях значительнее, чем при лихорадке. Так, уровень конечного, молекулярного продукта ПОЛ - МДА в лимфе при субфебрилитете возрос более чем в 2 раза, а в плазме крови - лишь на 89,9 %. Степень прироста уровня промежуточных продуктов ПОЛ -гидроперекисей липидов - составила соответственно 85,5 % и 60,2 %. Наибольшее возрастание содержания нитрит иона при субфебрилитете наблюдалось в лимфе ГЛП - на 78,4 %, тогда как в крови - почти вдвое меньше - на 40,8 %.
103
Современная медицина: актуальные вопросы ___________________№ 10-11 (43), 2015 г
Таблица 3.
www.sibac.info
Содержание продуктов ПОЛ и активность компонентов АОС в лимфе грудного протока крыс при пирогеналовой лихорадке
(M±m)
Исследуемые показатели Контрольные животные Трехкратное введение пирогенала Контрольные животные Десятикратное введение пирогенала
МДА (мкмоль/л) 1,03±0,05 n=6 1,69±0,05* n=6 1,04±0,07 n=6 1,76±0,07* n=7
Г идроперекиси липидов (отн.ед/мл) 3,19±0,44 n=6 4,96±0,18** n=7 3,83±0,36 n=6 5,66±0,26** n=7
NO (мкмоль/л) 17,16±1,81 n=7 26,83± 2,36* n=9 17,91±1,86 n=7 97,04±3,15* n=7
Суммарная АОА (%) 21,17±2,31 n=6 38,77±1,56* n=6 21,97±3,52 n=5 37,16±1,36* n=6
СОД (у.е) 1,12±0,02 n=6 1,39±0,06** n=8 1,06±0,04 n=6 0,61±0,03* n=7
Каталаза (х 105 Мккатал/л) 0,29±0,03 n=6 0,65±0,04* n=8 0,34±0,03 n=6 0,47±0,05* n=7
Пероксидаза (инт.ед) 113,62±2,89 n=6 155,81±6,45* n=6 117,63±0,52 n=7 199,10± 11,37* n=7
Церулопазмин (мкмоль/л) 1,36±0,12 n=6 2,64±0,19* n=7 1,43±0,15 n=7 3,62±0,16* n=7
Мочевая кислота (ммоль/л) 87,09±3,65 n=7 82,43±4,19 n=8 91,17±4,68 n=7 125,84±5,03** n=7
Примечание: n — количество животных; * P<0,001;** P<0,01;
*** P<0,05
В целом при субфебрилитете имела место активация АОС в обеих биологических жидкостях организма. Однако в лимфе увеличение уровня всех изученных ее показателей (кроме пероксидазы) было более выраженным по сравнению с плазмой крови. Суммарная АОА возросла на 86,9 %, содержание СОД - на 85,3 %, каталазы - на 81,3 %, церулоплазмина - на 52,0 %, тогда как в крови содержание первых трех параметров увеличилось лишь - на 31,0 %, 51 % и 52,6 % соответственно, а церулоплазмина - не претерпевало достоверной динамики. В противоположность лимфе, в крови концентрация пероксидазы возросла на 89,2 %. С другой стороны, содержание мочевой кислоты, относящейся в группе низкомоле-
104
Современная медицина: актуальные вопросы № 10-11 (43), 2015 г
СибАК
www.sibac.info
кулярных антиоксидантов, в исследуемых жидкостях при субфебрилитете снизилось в равной степени.
Таблица 4.
Содержание продуктов ПОЛ и активность компонентов АОС в плазме крови крыс при пирогеналовой лихорадке (M±m)
Исследуемые показатели Контрольные животные Трехкратное введение пирогенала Контроль- ные животные Десятикрат- ное введение пирогенала
МДА (мкмоль/л) 1,50±0,10 n=6 2,49±0,11* n=7 1,61±0,13 n=6 2,11±0,09** n=7
Г идроперекиси липидов (отн.ед/мл) 7,50±0,43 n=6 11,34±0,39* n=6 8,04±0,30 n=6 12,39±1,23** n=7
NO (мкмоль/л) 27,13±1,12 n=7 40,90±1,13* n=10 29,31±1,83 n=7 113,42±2,44* n=8
АОА (%) 46,34±1,92 n=5 54,26±2,70*** n=7 45,61±1,67 n=5 49,83±1,51 n=7
СОД (у.е) 1,06±0,01 n=7 1,41±0,05* n=9 1,08±0,06 n=8 0,74±0,04* n=7
Каталаза (х 105 Мккатал/л) 6,92±0,16 n=9 9,95±0,13* n=9 6,75±0,37 n=7 12,22±0,19* n=10
Пероксидаза (инт.ед) 126,28±5,84 n=6 310,59±13,42* n=8 129,18±8,19 n=6 281,86±18,20* n=8
Церулопазмин (мкмоль/л) 4,14±0,16 n=7 3,97±0,15 n=9 4,43±0,19 n=7 6,92±0,36* n=8
Мочевая кислота (ммоль/л) 194,22±8,87 n=6 139,73±6,04* n=7 181,17±7,49 n=7 138,32±4,74* n=8
Примечание: то же, что в табл. 3.
Итак, при ПАФ-индуцированном субфебрилитете суммарное содержание продуктов ПОЛ (как первичных - гидроперекисей липидов, так и вторичных - МДА) и активация системы антиоксидантной защиты в лимфе ГЛП были более выражены по сравнению с кровью.
При ЛР содержание МДА при десятикратном введении пирогенала возросло в лимфе на 69,2 %, а в крови - лишь на 31,1 %, а при трехкратном - в равной степени: в лимфе - на 64,1 %, в плазме крови - на 66,0 %. Наоборот, степень прироста уровня промежуточных продуктов ПОЛ - гидроперекисей липидов - при трехкратной
105
ifC СибАК
Современная медицина: актуальные вопросы www.sibac.info________________________________________№ 10-11 (43), 2015 г
инъекции ЛПС в лимфе и крови была примерно одинаковой (на 55,5 % и 51,2 % соответственно); при десятикратной - в крови - на 54,1 %, а в лимфе - на 47,8 %. Максимальное возрастание содержания NO наблюдалось в лимфе при десятидневной лихорадке - в 5,4 раза, тогда как в крови на этом сроке исследования - лишь в 3,8 раза. Значительно в меньшей степени было увеличение уровня NO на фоне трехкратного введения пирогенала - в лимфе на 56,4 %, а в крови - на 50,8 %.
В целом независимо от длительности ЛР имела место активация АОС как в лимфе, так и крови. Однако, в лимфе ГЛП при трехдневной лихорадке активность каталазы увеличилось в 2,2 раза, содержание церулоплазмина - на 94,1 %, а суммарная АОА - на 83,1 %. В то же время, в плазме крови на этом сроке исследования лишь уровень пероксидазы возрос в 2,4 раза (в лимфе ГЛП - на 37,1 %), тогда как каталазы - лишь на 43,8 %, суммарной АОА - на 17,1 %, а церулоплазмина - не претерпевал изменений. При этом активность СОД в плазме крови увеличилась на 33,2 %, а в лимфе - на 24,1 %.
Пирогеналовая лихорадка продолжительностью в десять дней сопровождалась увеличением в центральной лимфе содержания церулоплазмина в 2,5 раза, тогда как в крови - только на 56,2 %. Суммарная АОА и активность пероксидазы в лимфе возросли в равной степени - на 69,2 %. Напротив, в плазме крови динамики суммарной АОА не наблюдалось, активность пероксидазы повысилось в 2,2 раза, а каталазы - на 81,0 %. Из всех показателей АОС в лимфе ГЛП при десятикратном введении пирогенала в меньшей степени возросла активность каталазы - на 38,2 %. Особо следует отметить снижение уровня СОД в жидкостях организма на этом сроке исследования в лимфе - на 42,5 %, а в крови - на 31,5 %.
Содержание мочевой кислоты в обеих биологических жидкостях организма на всех сроках эксперимента было разнонаправленным: в плазме крови - снижение (на 28,1 % и 23,7 % соответственно после трех- и десятикратной инъекции ЛПС). Напротив, в лимфе при десятидневной лихорадке имело место возрастание уровня мочевой кислоты на 38,0 % при неизменном уровне на фоне трехкратного введения пирогена.
Таким образом, суммарное содержание продуктов ПОЛ в лимфе ГЛП и плазме крови при ЛР на всех сроках исследования возрастало примерно в равной степени (наблюдался лишь больший прирост нитрит иона в лимфе при десятикратной инъекции пирогенала). Вместе с тем, активация системы антиоксидантной защиты в лимфе была более выражена по сравнению с кровью, особенно на фоне трехдневной лихорадки. В тоже время, при десятикратном введении
106
Современная медицина: актуальные вопросы № 10-11 (43), 2015 г
СибАК
www.sibac.info
пирогенала значительное повышение уровня церулоплазмина в лимфе поддерживало антиоксидантное равновесие (несмотря на снижение содержания СОД). Из всех показателей АОС в плазме крови независимо от продолжительности лихорадки наибольшее увеличение наблюдалось в активности пероксидазы.
Анализируя полученные данные, мы полагаем, что при повышении температуры тела имеются все условия для активации процессов ПОЛ. К ним, прежде всего, относится повышение в крови уровня ГКС [26]. Их катаболический (в отношении лимфоидной ткани) и прооксидантный эффекты [8; 17] являются фактором активации процессов пероксидации. В то же время, чрезмерная интенсификация ПОЛ может способствовать нарушению микроциркуляции, обменных процессов и развитию гипоксии, которая сама по себе индуцирует ПОЛ (МДА и гидроперекиси липидов являются маркером тканевой гипоксии). При этом формируются нарушения гомеостаза и биоэнергетики, что в случае длительного функционирования приводит к существенным повреждениям в организме. Известно, что при гипоксии существует тесная связь между энергодефицитом и усилением процессов ПОЛ. В частности, увеличение содержания АДФ и АМФ в клетке, как и повышение содержания восстановленных пиридиннуклеотидов в процессе усиления анаэробного гликолиза, способствуют образованию хелатированных и активных в инициации ПОЛ комплексов двухвалентного железа [7; 17]. Одновременно, нельзя исключить, что при лихорадке возможна компенсаторная активация процессов ПОЛ в лимфе и крови, которая необходима для репарации мембран. Итак, значительное увеличение уровня МДА и гидроперекисей липидов в лимфе ГЛП, по нашему мнению, свидетельствует об активации дренажно-эвакуаторной и транспортной функций лимфатической системы по отношению к продуктам ПОЛ при этом патологическом процессе. Вместе с тем, циркуляция в лимфе и крови токсических продуктов ПОЛ, возможно, была бы еще более выраженной, если бы не активация АОС. К прооксидиантным факторам относят кроме реактивных метаболитов кислорода, лейкотриенов, кининов и некоторые цитокины, способные оказывать провоспалительное действие [12; 14; 40; 41]. Следовательно, возрастание уровня ИЛ-6 в лимфе и крови при лихорадке, установленное нами ранее [16], так же может повышать активность процессов липопероксидации.
Рассматривая изменения в содержании газообразного химического медиатора NO в биологических жидкостях при лихорадке, следует упомянуть, что установлена принципиальная роль его в образовании высокореактивных форм кислорода, обладающих
107
Современная медицина: актуальные вопросы ______________________№ 10-11 (43), 2015 г
www.sibac.info
нейротоксическими свойствами, в частности, пероксидного радикала, что может вызывать повреждение и гибель нейронов [13; 31; 43]. Т ак при фебрильных судорогах у крысят имели место активация ПОЛ и увеличение продукции NO [29]. Молекула оксида азота является свободным радикалом, что позволяет ей легко диффундировать в биологические мембраны. Высокие концентрации оксида азота не реализуют свой эффект через цГМФ, как физиологические [25; 31]. Напротив, они действуют вместе с супероксид-анионом, выделяемым макрофагами, и образующийся при этом пероксинитрит, и двуокись азота, гидроксильный анион и др., оказывают сильное цитотоксическое воздействие. NO нарушает функции митохондрий, тормозя активность ферментов, осуществляющих электронный транспорт, подавляет рибонуклеотидредуктазу (один из ключевых ферментов в процессе репликации ДНК), разрушает ДНК, расщепляет Fe- и Cu-содержащие белки с освобождением свободных ионов Fe2+ и Cu2+ [15; 31]. Одновременно основным стимулом экспрессии индуцибельной NO-синтазы является активация свободнорадикальных процессов, которая в условиях гипоксии связана с усилением синтеза цитокинов, а также с угнетением активности антиоксидантных ферментов [17; 31]. Свободные радикалы, цитокины (ФНОа, ИЛ-1, ИЛ-6) активируют фактор транскрипции NF-kB, который является ключевым в экспрессии гена индуцибельной NO-синтазы [4; 31]. Следовательно, повышение уровня ИЛ-6 в лимфе и крови крыс [16] вносит вклад в увеличение содержания NO при лихорадке.
Усиление образования активных форм кислорода сопряжено с цитотоксическим действием NO и его способностью инициировать апоптоз. В то же время он может проявлять и цитостатические свойства [44; 46]. Известна способность молекулы NO свободно проникать сквозь цитоплазматическую клеточную мембрану, независимо от мембранозависимых рецепторов, вызывать нитрозилирование и изменение активности металлосодержащих белков, а также включаться в образование активных форм кислорода (АФК), способных повреждать мембрану [24]. Трансформация протекторных свойств NO в цитотоксические может происходить при накоплении в организме большого количества молекул кислорода в триплетном состоянии и обусловливать развитие деструктивных процессов в тканях. Следовательно, нитрит ион может являться фактором эндогенной интоксикации, играющим важную роль в течение и исходе лихорадки. С другой стороны, результатом избыточного синтеза NO может быть усиление свободнорадикального окисления при этом патологическом процессе.
108
Современная медицина: актуальные вопросы № 10-11 (43), 2015 г
СибАК
www.sibac.info
Как известно, одним из ведущих механизмов защиты биологических мембран клеток от чрезмерной интенсификации липопероксидации в условиях патологии является адекватная активация ферментного и неферментного звеньев АОС, способных как предотвращать образование свободных радикалов и инициацию ими цепных реакций, так и инактивировать уже образовавшиеся АФК. Поскольку молекулярный кислород необходим для инициации процессов ПОЛ и его дальнейшего протекания, ведущим принципом организации антиоксидантной защиты является снижение внутриклеточной концентрации кислорода. Внутриклеточные ферментативные АОС, противодействующие окислительному стрессу и нейтрализующие АФК имеют определенную специализацию как в отношении конкретных радикалов и перекисей, так и локусов возникновения АФК [30; 34; 38; 39; 45].
СОД и каталаза катализируют последовательные этапы единого процесса и локализуются в клетках в местах максимальной окислительной опасности - митохондриях, цитозоле, эндоплазматическом ретикулуме [8; 39; 49]. Активный центр фермента СОД содержит металлы с переменной валентностью. Наиболее распространенной формой СОД является C^Zn-СОД, содержащаяся в цитозоле клеток и межмембранном пространстве митохондрий [2]. Каждая из ее молекул содержит внутри цепи один дисульфидный мостик, одну свободную SH-группу и ацетилированную концевую аминокислоту, а так же по одному атому Си и Zn. Цинк, вероятно, оказывает стабилизирующее структуру действие, а медь - непосредственно участвует в дисмутации [32]. Данный фермент локально защищает эндотелиоциты, выстилая его гликокаликс. При снижении активности фермента наблюдается связывание с эндотелием ксантиноксидазы -одного из основных продуцентов активных кислородных метаболитов у крыс [17]. В матрице митохондрий присутствует и дисмутирует радикалы О2_ Mn-СОД. Увеличение количества О2_ стимулирует ее синтез. Снижение активности СОД менее чем на 50 % от исходного уровня создает условия для неконтролируемого увеличения концентрации супероксидных радикалов, что может привести к необратимым изменениям в клетках [32]. Кроме того, СОД предотвращает инактивацию NO активными кислородными метаболитами, способствуя избыточному его накоплению в лимфе и крови при лихорадке. Следует учитывать, что выделяют и цГМФ-зависимый путь активации антиоксидантных ферментов, в частности СОД. При возрастании содержания оксида азота молекула NO связывается с цитозольной формой гуанилатцик-лазы с последующей наработкой цГМФ. Этот вторичный мессенджер
109
ifC СибАК
Современная медицина: актуальные вопросы www.sibac.info________________________________________№ 10-11 (43), 2015 г
запускает опосредованную протеинкиназой G активацию СОД [9], чем, вероятно, и обусловлено возрастание активности фермента в лимфе и крови при лихорадке.
Обсуждая сдвиги, происходящие в уровне церулоплазмина и мочевой кислоты в наших исследованиях, следует учитывать, что при окислительном стрессе действие эндогенных антиоксидантных ферментов может оказаться неэффективным в результате ингибирующего влияния на их активные центры перекисей жирных кислот и АФК. При этом ведущую роль в антиоксидантной защите играют неферментативные антиоксиданты (аскорбиновая кислота, а-токоферол, Р-каротин, церулоплазмин, мочевая кислота, убихинон и др.). Церулоплазмин является медь содержащим гликопротеином а2-глобулиновой фракции сыворотки крови и относится к полифункциональным белкам. Он транспортирует к клеткам негепатоцитарных рядов ионы меди, входит в группу белков острой фазы, участвует в регуляции эритропоэза и обладает свойствами ферроксидазы. Кроме того, он способен ингибировать аутоокисление липидов, вызванное неорганическим железом, т.е. выполняет функцию антиоксиданта. Предполагается, что церулоплазмин перехватывает свободные радикалы, восстанавливая с помощью ионов меди супероксид-анион до воды и, таким образом, предохраняет липидсодержащие структуры от повреждающего действия свободных радикалов, подобно СОД. Однако антиоксидантная активность церулоплазмина существенно меньше, чем СОД. Он является поглотителем кислородпроизводных анионных радикалов, циркулирующих в сосудистом русле, в то время как СОД - почти исключительно внутриклеточный фермент [23]. Повышение концентрации в лимфе при лихорадке церулоплазмина свидетельствует о перераспределении его в лимфатическое русло и является компенсаторной реакцией, направленной на поддержание уровня АОС организма при повышении температуры тела.
Мочевая кислота является достаточно мощным физиологическим антиоксидантом и ингибирует практически все АФК. По своим антирадикальным свойствам она близка к енольным антиоксидантам и в то же время является эффективным хелатором железа и меди. Мочевая кислота обладает целым спектром антиоксидантных свойств: способна ингибировать гемовые антиоксиданты, эффективно взаимодействует с ОН-радикалами, ее аминогруппы связывают ионы переменной валентности, образуя стабильные комплексы. Кроме того, она может выступать синергистом с радикалами а-токоферола и аскорбиновой кислоты, усиливая их антиоксидантное действие [8; 17]. Снижение содержания мочевой кислоты в лимфе
110
Современная медицина: актуальные вопросы № 10-11 (43), 2015 г
СибАК
www.sibac.info
и крови в наших экспериментах объясняется его антиоксидантным эффектом и потреблением в условиях активации ПОЛ.
Представляет определенный интерес рассмотрение взаимоотношений между каталазой и пероксидазой. Следует отметить, что для обоих энзимов в качестве субстрата выступает перекись водорода. При этом оба фермента ответственны за процесс, контролирующий поддержание стационарной концентрации Н2О2 на различных субклеточных уровнях и в различных типах клеток. Однако каталитический центр каталазы более чувствителен к ингибирующему действию перекисных радикалов [17], что позволяет объяснить различные уровни активации этих ферментов в лимфе и крови при субфебрилитете.
Таким образом, учитывая, что повышение содержания продуктов ПОЛ и одновременное снижение активности антиоксидантных ферментов в лимфе при развитии патологии свидетельствует о переходе процесса в фазу декомпенсации и приводит к стойкому повреждению клеточных мембран, мы полагаем, что при ПАФ-индуцированном субфебрилитете и пирогеналовой лихорадке сохраняется баланс прооксидантно-антиоксидантного равновесия в организме, существенная роль в регуляции которого принадлежит лимфатической системе.
Список литературы:
1. Азнабаева Ю.Г. Антиокисдантные свойства чайных напитков фирмы «Травы Башкирии» / Ю.Г. Азнабаева, Р.Р. Каспранский, Р.Р. Фархутдинов // Эфферентная терапия. - 2001. - Т. 7, - № 2 - С. 52-56.
2. Антиоксидантная активность сыворотки крови / Г.И. Клебанов, Ю.О. Теселмен, И.В. Бабенкова, О.В. Лобицкий, Ю.А. Владимиров // Вестник РАМН. - 1999. - № 2. - С. 15-22.
3. Величковский Б.Т. Свободнорадикальное окисление как звено срочной и долговременной адаптации организма к факторам окружающей среды / Б.Т. Величковский // Вестник РАМН. - 2001. - № 7. - С. 45-52.
4. Вишневский А.М. Уровень цитокинов в крови при геморрагическом шоке на фоне острой интоксикации этанолом / А.М. Вишневский, С.И. Тодираш // Вопросы патогенеза типовых патологических процессов: тр. II Всеросс. науч.-практ. конф. - Новосибирск, 2010. - С. 74-76.
5. Гаврилов В.Б. Спектрофотометрическое определение содержания
гидроперекисей липидов в плазме крови / В.Б. Гаврилов,
М.И. Мишкорудная // Лаб. дело. - 1983. - № 3. - С. 33-35.
6. Гаврилов В.Б. Анализ методов определения продуктов перекисного окисления липидов в сыворотке крови по тесту с тиобарбитуровой кислотой/ В.Б. Гаврилов, А.Р. Гаврилова, Л.М. Мажуль // Вопросы мед. химии. - 1987. - № 1. - С. 118-122.
111
www.sibac.info
Современная медицина: актуальные вопросы ______________________№ 10-11 (43), 2015 г
7. Евтушенко А.Я. Липопероксидационный статус при терминальных и экстремальных состояниях / А.Я. Евтушенко, А.С. Разумов, Е.И. Паличева // Анестез. и реанимат. - 2003. - № 6. - С. 52-55.
8. Зенков Н.К. Окислительный стресс: биохимический и патофизиологический аспекты / Н.К. Зенков, В.З. Ланкин, Е.Б. Меньщикова. - М: Наука, 2001. - 343 с.
9. Ивашкин В.Т., Драпкина О.М. Клиническое значение оксида азота и белков теплового шока. - М.: Наука, 2001. - 231 с.
10. Королюк М.А. Метод определения активности каталазы / М.А. Королюк, Л.И. Иванова, И.Г. Майорова, В.Е. Токарев // Лаб. дело. - 1988. - № 1. -С. 16-19.
11. Лабораторные методы исследования в клинике / Справочник / Под ред. В.В. Меньшикова. - М.: Медицина, 1987. - С. 221-222.
12. Макарова В.И. Роль цитокинов в реализации воспалительной реакции / В.И. Макарова, А.И. Макаров // Экология человека. - 2008. - № 5. - С. 31-35.
13. Малышев И.Ю. Гипоксия и оксид азота / Ю.И. Малышев, Е.А. Монастырская, Б.В. Смирин, Е.Б. Манухина //Вестник РАМН. -2000. - № 9. - С. 44-48.
14. Маркелова Е.В. Патогенетическая роль нарушений в системе цитокинов при инфекционно-воспалительных заболеваниях / Е.В. Маркелова,
A. В. Костюшко, В.Е. Красников // Тихоокеанский мед. журнал. - 2008. -№ 3. - С. 24-29.
15. Меньщикова Е.Б. Оксид азота и NO-синтазы в организме млекопитающих / Е.Б. Меньщикова, Н.К. Зенков, В.П. Реутов // Биохимия. - 2000. - Т. 65, -вып. 4. - С. 435-503.
16. Мухутдинова Ф.И. Цитокины лимфы и крови при лихорадке различной степени выраженности / Ф.И. Мухутдинова, И.Г. Мустафин, Р.Х. Хафизьянова // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. -2012, - Т. 153. - № 4. - С. 438-440.
17. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты / Е.Б. Меньщикова,
B. З. Ланкин, Н.К. Зенков и др. // Москва: Слово, 2006. - 560 с.
18. Окислительный стресс: патологические состояния и заболевания /
Е.Б. Меньщикова, Н.К. Зенков, В.З. Ланкин и др. - Новосибирск: АРТА, 2008. - 284 с.
19. Оксид азота и перекисное окисление липидов как факторы эндогенной
интоксикации при неотложных состояниях / П.П. Голиков,
Н.Ю. Николаева, И.А. Гавриленко и др. // Патол. физиол. и эксперимен. терапия. - 2000. - № 2. - С. 6-9.
20. Определение активности антиоксидантного фермента супероксид-дисмутазы в эритроцитах // Экологическая пульмонология (Роль свободно-радикальных процессов) / Под ред. С.В. Кузьмина. -Екатеринбург, 2003. - с. 127-129.
112
Современная медицина: актуальные вопросы № 10-11 (43), 2015 г
СибАК
www.sibac.info
21. Попов Т. Метод определения пероксидазной активности крови / Т. Попов, Л. Нейковская // Гигиена и санитария. - 1971. - № 10. - С. 89-91.
22. Про- и антиоксиданты в центральной лимфе при экспериментальном хроническом токсическом гепатите / Ю.И. Бородин, Ю.В. Башкирова, М.С. Любарский, М.А. Колпаков // Бюлл. экспер. биол. и мед. - 2008. -Т. 146, - № 11. - С. 499-502.
23. Ремизова М.И. Содержание церулоплазмина в крови при геморрагическом шоке и его инфузионной терапии в эксперименте / М.И. Ремизова, К.А. Гербут, И.А. Петрова // Гематология и трансфузиология. - 2000. -Т. 45, - № 5. - С. 21-23.
24. Рябов Г.А. Роль оксида азота как регулятора клеточных процессов при формировании полиорганной недостаточности / Г.А. Рябов, Ю.М. Азизов // Анестез. и реаниматол. - 2001. - № 1. - С. 8-13.
25. Северина И.С. Растворимая гуанилатциклаза в молекулярном механизме физиологических эффектов оксида азота / И.С. Северина // Биохимия. -1998. - Т. 63, - вып. 7. - С. 939-947.
26. Семененя И.Н. Содержание кортизола в сыворотке крови у экспериментальных животных в динамике адъювантной гипертермии / И.Н. Семененя // Биологически активные соединения в регуляции метаболического гомеостаза: матер. междун. науч. конф. - Гродно: ГрГУ, -2000. - Ч. 2. - С. 186-190.
27. Стальная И.Д. Метод определения малонового диальдегида с помощью тиобарбитуровой кислоты / И.Д. Стальная, Т.Г. Гаршивили // Современные методы в биохимии / Под ред. В.Н. Ореховича. - М.: Медицина, 1977. - С. 66-68.
28. Тен Э.В. Экспресс-метод определения содержания церулоплазмина в сыворотке крови / Э.В. Тен // Лаб. дело. - 1981. - № 6. - С. 334-335.
29. Участие оксида азота и ПОЛ в механизмах развития фебрильных судорог у крысят Вистар / Ю.А. Клюева, В.Г. Башкатова, Г.Ю. Вицкова и др. // Бюлл. эксперим. биол. и мед. - 2001. - № 1. - С. 59-62.
30. Чеснокова Н.П. Активация свободнорадикального окисления -эфферентное звено типовых патологических процессов / Н.П. Чеснокова, Е.В. Понукалина, М.Н. Бизенкова. - Саратов: Изд-во Саратовского мед. ун-та, 2006. - 173 с.
31. Bredt D.S. Nitric oxide, a novel neuronal messenger / D.S. Bredt, S.H. Snyder // Neuron. - 1992. - Vol. 8. - P. 3-11.
32. Coleman J.E. Zinc enzymes / J.E. Coleman // Curr. opin. chem.. biol. - 1998. -Vol. 2. - P. 222-234.
33. Czarna M. Role of mitochondria in reactive oxygen species generation and removal; relevance to signaling and programmed cell death / M. Czarna, W. Jarmuszkiewicz // Postery Biochem. - 2006. - Vol. 52. - № 2. - P. 145-156.
34. Fedoroff N. Redox regulatory mechanisms in cellular stress responses / N. Fedoroff // Ann. Bot. (Lond.). - 2006. - Vol. 98, - № 2. - P. 289-300.
113
ifC СибАК
Современная медицина: актуальные вопросы
www.sibac.info___________________________________________________№ 10-11 (43), 2015 г
35. Fried R. Enzymatic and nonenzymatic assay of superoxidedismutase / R. Fried // Biochem. - 1975. - Vol. 57, - № 5. - P. 657-660.
36. Goth L. The hydrogen peroxide paradox / L. Goth // Orv. Hetil. - 2006. -Vol. 147. - № 19. - P. 887-893.
37. Gourine V.N. Hyperthermia induced by Freund s complete adjuvant in rats as an experimental model of slight prolonged fever / V.N. Gourine, I.N. Semeneniya, A.V. Gourine // J. Therm. Biol. - 1995. - Vol. 20, - № 5. -P. 405-407.
38. Hanukoglu I. Antioxidant protective mechanisms against reactive oxygen species (ROS) generated by mitochondrial P450 systems in steroidogenic cells / I. Hanukoglu // Drug. Metab. Rev. - 2006. - Vol. 38. - № 1-2. - P. 171-196.
39. Hart P.J. Pathogenic superoxide dismutase: structure, folding, aggregation and turnover / P.J. Hart // Curr. Opin. Chem. Biol. - 2006. - Vol. 10. - № 2. -P. 131-138.
40. IL-6: a regulator of the transition from neutrophil to monocyte recruitment during inflammation / G. Kaplanski, V. Marin, F. Montero-Julian et al // Trends immunol. - 2003. - Vol. 24. - P. 25-29.
41. Kishimoto T. Interleukin-6: discovery of a pleiotropic cytokine / T. Kishimoto // Arthritis Res. Ther. - 2006. - Vol. 8, - suppl. 2. - P. 2-14.
42. Linnane A.W. Cellular redox regulation and prooxidant signaling systems: a new perspective on the radical theory of aging / A.W. Linnare, H. Eastwood //Ann. N.Y. Acad. Sci. - 2006. - № 1067. - P. 47-55.
43. Matsumura K. Signaling the brain in systemic inflammation: the role of endothelial cells / K. Matsumura, S. Kobayashi // Front Biosci. - 2004. -Vol. 9. - P. 2819-2826.
44. Moncada S. The L-arginine: nitric oxide pathway / S. Moncada // Acta Physiol. Scand. - 1992. - Vol. 145, - № 1. - P. 201-227.
45. Mooradian A.D. Antioxidants and diabetes / A.D. Mooradian // Nestle Nutr. Workshop Ser Clin. Perform Programme. - 2006. - № 11. - P. 107-122.
46. Nathan C. Nutric oxide synthases: roles, tolls and controls / C. Nathan, G. Xie // Cell. - 1994. - Vol. 79. - P. 189-223.
47. Stadman E.R. Protein oxidation and aging / E.R. Stadman // Free Radic. Res. -2006. - Vol. 40. - № 12. - P. 1250-1258.
48. Tappia P.S. Oxidative stress and redox regulation of phospholipase D in myocardial disease / P.S. Toppia, M.R. Dent, N.S. Dhalla // Free Radic. Biol. Med. - 2006. - Vol. 41. - № 3. - P. 349-361.
49. Upmacis R.K. Oxidative alteration of cyclooxygenase during atherogenesis / R.K. Upmacis, R.S. Deb, D.P. Hajjar // Prostaglandins Other Lipid Mediat. -2006. - Vol. 80. - № 1-2. - P. 1-14.
114