CC BY
21
Журнал фундаментальной медицины и биологии оригинальные статьи
УДК: 612.397:616.12-008.331.1+616397-052.3
3.И. Микашинович, Г.Ю. Нагорная, Т.Д. Коваленко
СОСТОЯНИЕ КИСЛОРОДЗАВИСИМЫХ ПРОЦЕССОВ В КЛЕТКАХ КРОВИ ПОДРОСТКОВ, СТРАДАЮЩИХ АРТЕРИАЛЬНОЙ ГИПЕРТЕНЗИЕЙ В СОЧЕТАНИИ С ДИСКИНЕЗИЕЙ ЖЕЛЧЕВЫВОДЯЩИХ ПУТЕЙ
Ростовский государственный медицинский университет, кафедра общей и клинической биохимии № 1
Цель: анализ состояния молекулярных механизмов регуляции газотранспортных процессов, активности ферментов антиоксидантной защиты (АОЗ) в эритроцитах, нейтрофильной эластазы у подростков, страдающих артериальной гипер-тензией (АГ) в сочетании с дискинезией желчевыводящих путей (ДЖВП).
Материалы и методы: эритроциты и сыворотка венозной крови; использовались стандартные биохимические методики.
Результаты: обнаружен дисбаланс в работе ферментов первой линии антиоксидантной защиты и накопление Н2О2; повышение активности глутатионпероксидазы и угнетение активности остальных глутатионзависимых ферментов. Значительный рост 2,3-ДФГ свидетельствует о наличии тканевой гипоксии. На этом фоне повышение активности нейтрофильной эластазы приводит к развитию эндотелиальной дисфункции за счет повреждения структурных компонентов соединительной ткани сосудистой стенки.
Заключение: выявлена патогенетическая взаимосвязь между формированием АГ, нарушением ритма выброса жёлчных кислот и обменными сдвигами, приводящими к развитию у подростков эндотелиальной дисфункции.
Ключевые слова: артериальная гипертензия, дискинезия желчевыводящих путей, антиоксидантный статус, 2,3-ДФГ, нейтрофильная эластаза.
Z.I. Mikashinowich, G.J. Nagornaya, T.D. Kovalenko
THE STATE OF OXYGEN DEPENDENT PROCESSES IN THE BLOOD CELLS OF TEENAGERS WITH HYPERTENSION AND DYSKINESIA
OF BILE DUCTS
Rostov state medical university, department of common and clinical biochemistry №1
Purpose: To analyze the state of molecular mechanisms of gas transport processes' regulation, activities of erythrocytes' antioxidant enzymes, neutrophilic elastase at teenagers with arterial hypertension (AH) and dyskinesia of bile ducts.
Materials and Methods: Erythrocytes and serum of blood; standard biochemical methods are used.
Results: Dysbalance in the work of antioxidant enzymes of first line, H2O2 accumulation, glutathioneperoxidase activation and inhibition of another glutathione-dependent enzymes has been revealed, that testify about impropriate molecular mechanisms of antioxidant defense. High concentration of 2.3-BPG indicates about tissue hypoxia formation. Neutrophilic elastase activation leads to damage of the connective tissue of the blood vessel wall and endothelial dysfunction.
Summary: Pathogenetic interrelations between AH formation, bile acids secretion and metabolic changes have been revealed that lead to endothelial dysfunction formation at teenagers.
Key words: hypertension, dyskinesia of bile ducts, antioxidant state, 2.3-BPG, neutrophilic elastsase.
оригинальные статьи
Введение
Журнал фундаментальной медицины и биологии
Материалы и методы
Артериальная гипертензия (АГ) является наиболее существенным фактором риска сердечнососудистых заболеваний, самой частой причиной заболеваемости и смертности в разных странах, причем в последние годы прослеживается отчетливая тенденция к ее «омоложению». В педиатрии эта проблема остается одной из актуальных, что связано с распространенностью артериальной гипертензии, регистрируемой у 8—25% школьников, а также с высокой вероятностью ее трансформации в ишеми-ческую болезнь сердца. Нередко (приблизительно в 30%) АГ протекает бессимптомно, что затрудняет ее диагностику и своевременное лечение.
В свою очередь функциональные нарушения желудочно-кишечного тракта, наиболее частыми из которых являются дисфункциональные расстройства билиарной системы (в частности, дискинезия желчевыводящих путей — ДЖВП), остаются одной из актуальных проблем педиатрии. Учитывая, что АГ и ДЖВП в силу своей распространенности довольно часто встречаются вместе, имея определенную общность механизмов формирования, на которые не принято обращать внимание [1], то возникает вопрос о роли дисфункциональных расстройств билиарного тракта в формировании сосудистой патологии. Дисфункции билиарного тракта наблюдаются при расстройствах нейрогумораль-ных регуляторных механизмов, а именно лабильность нейрогенных и гуморальных механизмов регуляции кровообращения в подростковом возрасте существенным образом влияет на уровень артериального давления.
В организме человека существуют множественные механизмы регуляции гемодинамического гомеостаза, включающего группы быстро и длительно действующих прессорных и депрессорных систем, которые, являясь хорошо сбалансированными в физиологических условиях, обеспечивают и постоянство, и пластичность АД. Дисбаланс между вазодилатирующими и вазоконстрикторными механизмами, приводящий к превалировании последних, нарушает функцию эндотелия и относится к числу ключевых звеньев патогенеза АГ. Данные литературы указывают на связь различных факторов патогенеза заболеваний ЖКТ и АГ с единым механизмом повреждения клеток — активацией процесса перекисного окисления липидов (ПОЛ) на фоне антиоксидантной недостаточности.
Все вышеперечисленное свидетельствует о том, что изучение факторов, которые определяют развитие первичной АГ у подростков, имеющих в анамнезе патологию билиарной системы, является актуальной проблемой.
Целью исследования явился анализ состояния молекулярных механизмов регуляции газотранспортных процессов, активности ферментов анти-оксидантной защиты (АОЗ) в эритроцитах, нейтро-фильной эластазы у подростков, страдающих АГ в сочетании с дискинезией желчевыводящих путей.
Всего обследовано 20 подростков в возрасте от 13 до 16 лет, проходивших лечение в детском отделении клиники РостГМУ с диагнозом: АГ в сочетании с ДЖВП (основная группа). Контрольная группа представлена 20 практически здоровыми подростками соответствующего возраста.
Материалом для исследования выбраны эритроциты и сыворотка венозной крови, взятой натощак из локтевой вены.
Для оценки антиоксидантной системы организма в эритроцитах определяли активность основных ферментов АОЗ - супероксиддисмутазы (СОД) по методу Н.Р. Ы1зга и I. Бп^у1сЬ (1972) [2], в модификации О.Г. Саркисяна (2000); результат выражали в условных единицах на 1 г. Нв., каталазы по интенсивности окраски окрашенного в желтый цвет комплексного соединения, образовавшегося при взаимодействии неразложившейся перекиси водорода с молибдатом аммония ^Н4)6 Мо7024, интенсивность окрашивания определяли колориметрически на ФЭК КФК 2-МП при длине волны 1
Нами обнаружен значительный рост активности фермента второй линии АОЗ - глутатионпероксидазы (на 225,2 %; р<0,01) в основной группе относительно контрольной (табл. 1), что свидетельствует о накоплении органических пероксидов. Учитывая дисбаланс в работе первой линии ферментативной защиты, можно предположить, что основную роль по обезвреживанию перекиси водорода при АГ берет на себя ГПО. Однако активность ГР-фермента, восстанавливающего глута-тион, являющийся коферментом ГПО, у подростков с АГ и ДЖВП снизилась на 33,6% (р<0,05), а активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, поставляющий восстановленные коферменты НАДФН2 для регенерации глутатиона под действием ГР, снизилась на 35% (р<0,05). Вероятно, снижение активности ГР обусловлено ингиби-рованием глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы. Интересным представляется тот факт, что концентрация восстановленного глутатиона увеличилась на 83,8% (р<0,05). Вероятно, что повышение концентрации восстановленного глутатиона в основной группе относительно значений контрольной группы связано с интенсификацией его синтеза. Известно, что восстановленный глутатион, являясь коферментом ГПО, необходим для его нормальной работы. Кроме того, за счет наличия тиольных групп 8Н цистеина, он может выступать в качестве «ловушки» свободных радикалов, выполняя роль неферментативного антиоксиданта, что очень важно в условиях дисбаланса работы ферментативной АОЗ.
Особенностью гликолиза в эритроцитах является наличие шунта, приводящего к образованию 2,3-ДФГ-аллостерического регулятора сродства гемоглобина к кислороду. Уровень 2,3-ДФГ у подростков с АГ на 206,6% превышает показатели контрольной группы (р<0,05). Повышение уровня 2,3-ДФГ снижает сродство гемоглобина к кислороду, что повышает отдачу кислорода тканям. Полученные данные показывают, что в ответ на развившуюся при АГ гипоксию возникает компенсаторная реакция со стороны клеток красной крови в виде повышения синтеза 2,3-ДФГ, направленного на улучшение снабжения гипоксичной ткани кислородом.
Журнал фундаментальной медицины и биологии оригинальные статьи
Таблица 1
Показатели кислородзависимых процессов в эритроцитах и активность нейтрофильной эластазы у
подростков с АГ (X + m)
Показатель Контрольная группа (П=20) Основная группа (п=20)
Супероскиддисмутаза, уловные единицы на 1 г Hb 578,0+4,68 782,16+85,03 р<0,05
Каталаза, мкат/г Hb 2,43+0,05 1,93+0,52 р<0,05
Глутатион восстановленный, мкм/г Hb 5,82+0,05 10,7+3,79 р<0,05
ГПО, уловные единицы на 1г Hb 2,02+0,06 6,57+0,90 р<0,01
Глутатионредуктаза, мкм/г Hb 1,28+0,07 0,85+0,2 р<0,05
Гл-6-ф-ДГ, мкмоль/г № 1726+361,0 1119,34+380,2 р<0,05
2,3-ДФГ, мкмоль/л 4,74+0,05 14,53+0,9 р<0,05
Нейтрофильная эластаза, нмоль/мл 195,1+4,3 311,86+14,92 р<0,05
Очевидно, глюкоза в условиях АГ и ДЖВП расходуется в большей степени в ходе гликолиза, где образуется 1,3-ДФГ, использующийся для синтеза 2,3-ДФГ под действием фосфоглицератмутазы, чем в ходе пентозофосфатного пути, где образуется НАДФН2, необходимый для координированной работы ферментов второй линии АОЗ. Вероятно это объясняется тем, что в условиях гипоксии макроорганизму целесообразней снабдить гипоксич-ную ткань кислородом.
В ходе проведенного клинико-лабораторного исследования установлено, что активность ней-трофильной эластазы у подростков с артериальной гипертензией статистически достоверно превышает значения таковой в контрольной группе на 59,8% (р<0,05). Общеизвестно, что эндотелиальная дисфункция относится к числу ключевых звеньев патогенеза АГ. Экспериментальными работами показано лизирование эндотелиальных клеток мелких сосудов при изолированном контакте с НЭ, а также расщепление поверхностных протеинов, что в итоге приводит к нарушению сосудистого тонуса в сторону вазоконстрикции. Учитывая значительное повышение активности эластазы у подростков с АГ, можно предположить, что уже в дебюте заболевания возникает повреждение структуры соединительной ткани сосудистой стенки, вследствие чего сосудистая стенка становится более ригидной, повышается общее периферическое сопротивление сосудов (ОПСС), что сопровождается подъемом АГ. Это тем более важно учитывать в пубертатном периоде, когда сердечно-сосудистая система претерпевает значительные изменения: объем сердца растет быстрее, чем объем сосудистого русла, что
создает условия к повышению сосудистого тонуса и увеличению ОПСС.
Учитывая данные о взаимосязи полиморфноя-дерных лейкоцитов и ферментов калликреин-ки-ниновой системы, необходимо отметить тот факт, что эластаза обладает способностью инактивиро-вать прекалликреин и калликреин. В нормальном состоянии калликреин освобождает биологически активные пептиды - кинины, оказывающие мощное гипотензивное действие, при повышении же уровня эластазы гипотензивный эффект кининов исчезает, что приводит к повышению давления.
Заключение
Проведенный клинико-биохимический анализ показал, что у подростков с артериальной гипертензией на фоне ДЖВП возрастная индивидуальность в клетках крови характеризуется несбалансированностью молекулярных механизмов, необходимых для поддержания гомеостаза, что проявляется нарушением равновесия в ферментной системе первой и второй линии защиты клеток от окислительного стресса. Так у подростков с АГ выявлен дисбаланс работы ферментов первой линии АОЗ, сопровождающийся накоплением перекиси водорода, что является одним из важных патогенетических факторов, влияющих на тонус эндотелия. Интенсивная работа по обезвреживанию АФК со стороны ферментов второй линии АОЗ заключается в существенной активации ГПО. Показателем развивающейся гипоксии является нарастание уровня 2,3-ДФГ. На этом фоне повышение активности нейтрофильной эластазы способствует повреждению структурных компонентов соединительной ткани сосудистой стенки, и, как следствие, приводит к
оригинальные статьи
Журнал фундаментальной медицины и биологии
развитию эндотелиальной дисфункции. Опосредованное влияние эластазы через калликреин-кининовую систему также приводит к прессорному эффекту. Таким образом, подростковая гипертензия характеризуется избыточным образованием активных форм кислорода, нарушением состояния структурных компонентов соединительной ткани, что изменяет эндотелий-зависимое расслабление сосудов, усиливает сократительные реакции гладкой мышцы и способствует росту сосудистых гладкомышеч-ных клеток. Это приводит к повышению ригидности сосудистой стенки, снижению ее эластичности, и может рассматриваться как одна из причин развития гипер-
тензии. В литературе имеются данные о том, что резкое накопление в клетках глутатиона может служить индикатором формирования дислипидемий. Таким образом прослеживается патогенетическая взаимосвязь между формированием гипертонической болезни, нарушением ритма выброса жёлчных кислот и обменными сдвигами, приводящими к развитию у подростков эндотелиальной дисфункции. Выявленные сдвиги регистрируются на фоне дискинезии желчевыводящих путей, что ускоряет формирование патогенетической цепи, приводящей к ИБС.
ЛИТЕРАТУРА
1. Леонтьева И.В. Лекции по кардиологии детского возраста // Артериальная гипертензия у детей и подростков. - М.: Медпрактика, 2005.- С. 399-440.
2. Misra H.P., Fridovich I. Superoxide dismutase // Biol. Chem. -1972.-Vol.247.- Р.188.
3. Королюк М.А., Иванова Л.И., Майорова И.Г., Токарев В.Е. Метод определения активности каталазы // Лаб. дело .1988.- №1. - С. 16-19.
4. Моин В.М. Простой и специфический метод определения активности глутатионпероксидазы в эритроцитах // Лаб. дело. - 1986. - № 12. - С. 724-727.
5. Юсупова, Л.Б. О повышении точности определения активности глутатионредуктазы эритроцитов // Лаб. дело. - 1989. -№ 4.- С. 19-21.
6. Захарьин Ю.Л. Метод определения активности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы // Лаб. дело. - 1967. - № 6. - С. 327-330.
7. Ellman G.L. Tissue sulfhydryl groups // Arch. Biochem. Biophys. -1959. - Vol.82. - P. 70-77.
8. Луганова И.С, Блинов М.Н. Определение 2,3-ДФГ неэнзи-матическим методом и АТФ в эритроцитах больных хроническим лимфолейкозом // Лаб. дело.-1975.- №7. - С.652-654.
9. Доценко В.Л., Нешкова Е.А., Яровая Г.А. Выявление лейкоцитарной эластазы из комплекса с плазменным а1-протеиназным ингибитором по её энзиматической активности с синтетическим субстратом // Вопросы мед. химии. - 1994. - т.40, №3. - С. 40-44.
10. Кулайчев А.П. Методы и средства анализа данных в среде Windows Stadia 6.0.- М, 1996.- C.147-203.
