CC BY
16
УДК 577.1:616-001.17
Черемсна В. Ф., Жемела О.Д. Гученко Г.П.
СТАН В1ЛЬНОРАДИКАЛЬНИХ ПРОЦЕС1В ТА СИСТЕМИ АНТИОКСИДАНТНОГО ЗАХИСТУ СПОЛУЧНО1 ТКАНИНИ ПАРОДОНТА У КРОЛ1В
ПРИ Г1ДРОКОРТИЗОНОВОМУ ПАРОДОНТИТ1
Нацiональний фармацевтичний утверситет, м. XapKiB Нацiональний утверситет iM. В.Н. Kapa3iHa, м. XapKiB
В статтi приведено результати вивчення стану перекисного окиснення л'п'д 'в та активностi фе-рментних систем при г'дрокортизоновому пародонтитi у кролiв, як в сироватц кровi, так i в гомо-генатi пародонта нижньоУ щелепи. У випадку збльшеного надходження ксеноб'ютик'т, виснаження депо антиоксидант'т, незбалансованого харчування та нших негативних фактор'т виникае окис-ний стрес, що характеризуеться порушенням прооксидантного та антиоксидантного балансу, з перевагою першого та розвитком оксидативних ушкоджень. Мета роботи - провести аналiз стану втьнорадикальних процес'т при г'дрокортизоновому пародонтитi у кролiв. Матерiали та мето-ди. Дослiдження проводились на кролях породи Шиншилла з експериментальним пародонтитом. Результати досл'джень. Виявлено однонаправленнсть зм/'н перекисного окиснення лШд'т (ПОЛ) i антиоксидантних ферментних систем як в сироватц кровi, так i в гомогенатi тканин нижньоУ щелепи пародонта. При досл'дженнi стану перекисного окиснення лШд 'т та антиоксидантноУ сис-теми у сироватц кровi спостергали актива^ю перекисного окиснення лШд 'т i зниження антиоксидантного захисту. Висновки. П'двищення активностi процес'т перекисного окиснення лШд'т мае велике значення у патогененезi багатьох патолог'чних процес'т, у тому числ'1 i запальних уражень тканин пародонта. Змiни показник'т системи перекисного окиснення лШд'т е маркерами виразност!' запального процесу та ефективностi лкування. При г'дрокортизоновому пародонтитi у кролiв в'дбуваеться активац 'я перекисного окиснення лiпiдiв i зниження активностi антиоксидантних ферментних систем. Зсуви вторинних продукпв ПОЛ, каталази та церулоплазмшу пщтверджують запа-льний характер патологи пародонта у кpолiв.
Ключов1 слова: крол^ гщрокортизоновий пародонтит, перекисне окиснення лт^в, антиоксидантна система, каталаза, церулоплазмш, малоновий дiaльдегiд.
Втьн кисневi радикали утворюються у вах аеробних оргашзмах пщ час фiзiологiчних та па-толопчних процеав. В еволюцп вижили ттьки т оргашзми, у яких сформувалась система захисту вщ втьнорадикальних впливiв.
Б^мками та бiофiзикaми було встановлено, що окиснення оргашчних сполук - це послщов-нють втьнорадикальних реакцш. Xiмiчнi основи супероксидного i гщроксильного paдикaлiв були описан багато десятш рош потому paдiaцiй-ними хiмiкaми. Мехашзми перекисного окиснення лт^в були з'ясован спе^алютами гумовоТ промисловостк Детальне вивчення перекисного окиснення лт^в (ПОЛ) та pолi aнтиоксидaнтiв було проведено хiмiкaми харчовоТ та полiмеpноТ пpомисловостi. В 1954 pоцi G. Gershman та N. Gilbert висунули ппотезу, що бiльшa частина пошкоджуючих ефектiв пiдвищеного вмiсту кис-ню у живих оpгaнiзмiв може бути обумовлена вь льними радикалами. Ще paнiше, в 1939 pоцi, iз еpитpоцитiв бика був видiлений бток, який через свою локaлiзaцiю i вмiсту мiдi був названий еритрокупреТном. Однак ця iдея та знахщки не привернули особливоТ уваги бтьшосп бiологiв та медикiв, поки в 1969 роц J.M.McCord i I.Fridovich не виявили ферментативну природу еритрокупреТну i описали pеaкцiю, яку вш каталн зував [1, 2, 15]. Цей фермент отримав назву су-пероксиддисмутаза. Вважаеться, що з цього часу втьнорадикальна патолопя стала самостш-ним pоздiлом медичноТ науки [3].
Практичним нaслiдком ^еТ облaстi дослн джень стало те, що був отриманий ефективний
шструмент впливу на втьнорадикальы реакцп та перекисне окиснення лiпiдiв, що проткають в оpгaнiзмi. Цим шструментом виявилися високо-та низькомолекуляpнi антиоксиданти, що пригш-чують pеaкцiТ, в яких приймають участь втьш радикали. Зацкавленють до pолi вiльних ради-кaлiв i пpоцесiв ПОЛ в нормальних, фiзiологiч-них pеaкцiях та патогенетичних мехашзмах хвороб людини неухильно пщвищуеться. Перший пiк зацкавлення до pолi цих пpоцесiв в бюлогп та медицинi припав на 60-70-i роки минулого столiття. Пюля деякого спаду зaцiкaвленiсть до цих проблем знову посилилася у другш половит 80-х рош XX стол^тя. Про це свiдчить наступ-ний факт. В 1986 роц в жуpнaлi «Human Pathology» з'явилася редакцшна стаття пiд сим-волiчною назвою «Return of the Radicals» («По-вернення paдикaлiв»). З тих тр iнтенсивнiсть медико-бiологiчних дослiджень з приводу проблем втьнорадикальноТ пaтологiТ та ПОЛ ттьки пщвищуеться.
Пщвищення активност пpоцесiв ПОЛ вiдiгpaе велике значення у ^енез1 багатьох пaтологiчних процеав, у тому чи^ i запальних уражень тканин пародонта. Процеси окиснення та вщнов-лення за нормальних умов збалансованк У випадку збтьшеного надходження ксенобютиш, виснаження депо антиоксидантв, незбалансованого харчування та шших негативних фaктоpiв виникае окисний стрес, що характеризуеться по-рушенням прооксидантного та антиоксидантного балансу, з перевагою першого та розвитком оксидативних ушкоджень [4]. Змши показниш сис-
теми ПОЛ слугують маркерами виразностi запального процесу та ефективност лiкування [5].
Мета роботи
Провести аналiз стану втьнорадикальних процесiв при гiдрокортизоновому пародонтит у кролiв.
Матерiали та методи дослщжень
Експериментальний пародонтит у кролiв породи Шиншилла, масою 2,5-3,0 кг, вщтворювали шляхом щоденних ш'екцш 0,2 мл гiдрокортизону ацетату (суспензiя для iн'eкцiй 2,5 %) в промiжок мiж рiзцями нижньоТ щелепи до появи вираженоТ клiнiки пародонтиту [6].
Тварин оглядали щоденно, звертаючи увагу на загальну рухливiсть, апетит, масу тта, видн лення iз носу, слинотечу, рухливiсть нижнiх рiзцiв.
Стан перекисного окиснення лiпiдiв (ПОЛ) та антиоксидантноТ системи (АОС) оцшювали за концентрацieю малонового дiальдегiду (МДА), активнiстю церулоплазмiну, каталази в сироват-цi кровi i гомогенатi тканини та антиоксидантно-прооксидантним iндексом (АП1), який розрахову-вали як вщношення активностi каталази до кон-центрацп МДА [7]. Концентрацiю МДА визначали за тюбарб^уровим методом [4, 5, 16]. Рiвень це-рулоплазмiну в сироватцi кровi встановлювали за методом Равша з використанням як субстрату
Показники ПОЛ та АОС в сироватц кр
парафентенфамшу [8]. Активнють каталази визначали за методом за зменшенням вмюту перекису водню в iнкубацiйному середовищi.
Результати експерименпв пiддавали статич-нiй обробц непараметричним методом за допо-могою U-критерiя Манна-Уiтнi та використанням Excel [9]. Достовiрними вважали результати при р<0,05.
Експерименти проводили у вiдповiдностi з принципами «европейськоТ конвенцп щодо за-хисту хребетних тварин, як використовуються з експериментальними та шшими науковими цн лями» (Страсбург, 1986) та «Загальними принципами експеримен^в на тваринах», схвалени-ми 1 Нацюнальним конгресом з бiоетики [10].
Результати та 1х обговорення
При дослщженш стану ПОЛ та АОС у сирова-тцi кровi спостер^али активацiю ПОЛ i зниження антиоксидантного захисту. Про це свщчить збн льшення церулоплазмiну в 1,9 рази та МДА в 1,6 рази порiвняно з штактним контролем. Вщмн чали також зниження показника аП| в 3,4 рази, що також пщтверджувало наявнiсть запальних явищ при експериментальному пдрокортизоно-вому пародонтитi у кролiв (табл. 1)
Таблиця 1
i за умов aidp0K0pmu30H0B0a0 пародонтиту у кролiв (X±Sx, n=6)
Групи Показники
Церулоплазмiн, мг% Каталаза, мккат/г Вмiст ТБК-реактантiв, мкмоль/г АП1, ум.од.
1нтактш крст 27,5±0,9 0,55±0,06 1,30±0,08 0,42±0,07
Кролi з пдрокортизоновим паро-донтитом 52,6±0,9* 0,36±0,08* 2,1±0,07* 0,17±0,03*
npuMimKa. * - р<0,05 порiвняно з iнтактною арупою тварин
Обговорюючи зсуви, що вщбувалися на рiвнi церулоплазмшу в наших дослщженнях слiд вра-ховувати, що при окисному стрес дiя ендоген-них антиоксидантних фермен^в може виявитися не ефективною в результат iнгiбуючого впливу на Тх активнi центри перекисiв жирних кислот i АФК. При цьому провщну роль у антиоксидант-ному захист вiдiграють неферментативнi анти-оксиданти (в^амши А, С, Е, глутатiон, убiхiнон та iн.). Церулоплазмiн е ферроксидазою, що нале-жить до групи бтш гостро''' фази запалення та бере участь у регуляци еритропоезу [6]. Окрiм цього, вiн здатний шпбувати автоокиснення лтн дiв, викликане неоргашчним залiзом, тобто ви-конуе функцш антиоксиданта. Передбачаеться, що церулоплазмш перехоплюе вiльнi радикали, вiдновлюючи за допомогою iонiв мiдi суперокси-дний анюн-радикал i, таким чином, обер^ае по-дiбно супероксиддисмутазi (СОД) лтщвмютш структури вiд пошкоджуючо!' дм втьних радика-лiв. Однак антиоксидантна активнють церулоплазмшу суттево менша, жж СОД. Вiн е поглина-чем кисеньпохщних анiонних радикалiв, що цир-
кулюють в судинному руслi, в той час як СОД -майже виключно внутршньокл^инний фермент. Пщвищення концентрацп в сироватцi кровi при пародонтит церулоплазмiну свiдчить, по-перше, про перерозподт його в кровоносному русл^ що е компенсаторною реакцiею, направленою на пiдтримку рiвня АОС оргажзму, а, по-друге, пщ-тверджуе наявнють запальних явищ в групi кро-лiв контрольно!' патологи [11].
В наступному етап експерименту ми дослн джували стан ПОЛ в гомогенат тканини нижньо!' щелепи пародонта та виявили ознаки виснажен-ня АОС, зокрема, зниження активност каталази. Вщомо, що каталаза е ферментом класу окси-доредуктаз, що розкладае перекис водню, який утворюеться в процес бюлопчного окиснення на воду та молекулярний кисень, а також окиснюе при наявност перекису водню низькомолекуля-рж спирти та нiтрити.
Результати визначення показниш ПОЛ в го-могенатi тканини нижньо! щелепи представлен в табл. 2.
Таблиця 2
Показники ПОЛ та АОС у аомоаенат'1 тканини нижньоГ щелепи за умов а'дрокортизоновоао пародонтиту (X±SX, n=6)
Групи Показники
Каталаза, мккат/г Вмют ТБК-реактант, мкмоль/г АП1, ум.од.
1нтактш крот 1,72±0,09 0,64±0,09 2,69
Крот з пдрокортизоновим паро-донтитом 0,98±0,01* 2,40±0,02* 0,41*
npuMimKa. * - р<0,05 порiвняно з iнтактною арупою тварин.
Каталаза е одним iз найважливших антиок-сидантних фермен^в: одна молекула каталази здатна перетворити ктька мтьйоыв молекул перекису водню на воду i кисень за секунду [13].
Висновки
1. При пдрокортизоновому пародонтит у кро-лiв вщбуваеться актива^я перекисного окиснен-ня лт^в i зниження активностi антиоксидантних ферментних систем.
2. Виявлено однонаправленнють змш перекисного окиснення лiпiдiв i антиоксидантних ферментних систем як в сироватц кровi, так i в го-могенатi тканин нижньо!' щелепи пародонта.
3. Зсуви вторинних продук^в ПОЛ, каталази та церулоплазмшу пiдтверджують запальний характер патологи пародонта у кролiв.
References
1. Armstrong D. Oxidative stress biomarkers and antioxidant protocols. Totowa, New Jersey: Humana Press Inc. 2002. 186 p.
2. Bayburina G. Influence of free radical oxidation on level of corticosteroid receptors in livers of animals depending on initial sensitivity to hypoxia in dynamics of postresuscitation period. International Research Journal. 2018. 1(67):30-4.
3. Kantarci A. Animal models for periodontal regeneration and per implant responses. Periodontal. 2000. 1:66-82.
4. Marnett L. Lipid peroxidation-DNA damage by malondiaaldehyde. Mutat. 1999. 424(1-2):83-95.
5. Seto H, Okuda T, Takesue T. Reaction of Malonaldehyde with Nucleic Acid. Formation of Fluorescent Pyrimido[1,2-a]purin-10(3H)-one Nucleosides. Bulletin of the Chemical Society of Japan. 1983. 56(6):1799-1802.
6. Bereznjakova A. I. Stan nefermentnogo antyoksydantnogo gomeostazu u shhuriv z alergichnym dermatytom [Rats have the state of unenzymic antioxidant homoeostasis with an allergodermia]. Fiziologichnyj zhurnal = Physiology magazine. 2014, 4(60): 50-5. (In Ukr.)
7. Gevkaljuk N. O. Dejaki pokaznyky stanu oksydantno-antyoksydantnoi' systemy pry grypoznomu stomatyti u ditej [Some indicators of the oxidation-antioxidant system in children with flulike stomatitis]. Medychna himija = Medical chemistry. 2013, 2(15): 60-3. (In Ukr.)
8. Kamyshnykov V. S. Metody klynycheskoj laboratornoj dyagnostyky [Methods of clinical laboratory diagnostics]. M.: MEDpress-ynform = The MEDpress-inform. 2013, 736 p. (In Russ.)
9. Kolesnikova L. I., Darenskaja M.A., Kolesnikov S.I. Svobodnoradikal'noe okislenie: vzgljad patofiziologa [Free-radical oxidization: look of physiopathology]. Bjulleten' sibirskoj mediciny = Bulletin of Siberian medicine. 2017,4:16-29. (In Russ.)
10. Koroljuk M. A., Ivanova L. I., Majorova I. G. Metod opredelenija aktivnosti katalazy [Method for the determination of catalase activity]. Laboratornoe delo = Laboratory work. 1988,1: 16-9. (In Russ.)
11. Lapach S. N., Chubenko A.V., Babich P.N. Statisticheskie metody v mediko-biologicheskih issledovanijah s ispol'zovaniem Exel [Statistical methods in biomedical research using Exel]. K.: MORION, 2000. 320 p. (In Russ.)
12. Levyckyj A. P., Stupak E.P., Furdychko A.Y. Byohymycheskye yzmenenyja v parodonte krbis s alloksanovbim dyabetom y yh korrekcyja lyzocymom [Biochemical changes in the periodontium of rats with alloxan diabetes and their correction by lysozyme]. Aktual'ni problemy suchasnoi' medycyny: Visnyk ukrai'ns'koi' medychnoi' stomatologichnoi' akademii' = Actual problems of modern medicine: Bulletin of the Ukrainian Medical Stomatological Academy. 2013, 2 (42): 42-6. (In Russ.)
13. Mozgovaja L.A. Rol' citokinov v patogeneze vospalitel'nyh zabolevanij parodonta [The role of cytokines in the pathogenesis of inflammatory periodontal diseases]. Materialy Nauchnoj sessii 2007 goda (Perm') = Materials of the Scientific Session of 2007 (Perm). 2007. 81-2 p. (In Russ.)
14. Obshhie jeticheskie principy jeksperimentov na zhivotnyh: materialy I Nacional'nogo kongressa po biojetike [General ethical principles of experiments on animals: Proceedings of the I National Congress on Bioethics]. K.: NANU = K .: NASU. 2001. 16 p. (In Russ.)
15. Putilina F. E. Svobodno-radikal'noe okislenie: uchebno-metod [Free-radical oxidation: the teaching method]. Posobie. SPb. : Izd. SPb. un. = Allowance SPb.: Ed. SPb. Un. 2008. 161 p. (In Russ.)
16. Stal'naja I. D., Gorishvili T.D. Metod opredelenija malonovogo dial'degida s pomoshh'ju tiobarbiturovoj kisloty. Sovremennye metody v biohimii [Method for the determination of malonic dialdehyde using thiobarbituric acid. Modern methods in biochemistry]. M.: Medicina = M .: Medicine. 1977. 66-8 p. (In Russ.)
Реферат
СОСТОЯНИЕ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ И СИСТЕМЫ АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ ПАРОДОНТА У КРОЛЕЙ ПРИ ГИДРОКОРТИЗОНОВОМ ПАРОДОНТИТЕ Черемисина В. Ф., Жемела О.Д., Гученко Г.П.
Ключевые слова: кроли, гидрокортизоновый пародонтит, перекисное окисление липидов, антиоксидантная система, каталаза, церулоплазмин, малоновый диальдегид.
В статье приведены результаты изучения состояния перекисного окисления липидов и активности ферментных систем при гидрокортизоновом пародонтите у кролей, как в сыворотке крови, так и в го-могенате нижней челюсти пародонта. В случае увеличенного поступления ксенобиотиков, истощение депо антиоксидантов, несбалансированного питания и других негативных факторов возникает окислительный стресс, характеризующееся нарушением прооксидантного и антиоксидантного баланса, с преобладанием первого и развитием оксидативных повреждений. Цель работы - провести анализ состояния свободнорадикальных процессов при гидрокортизоновом пародонтите у кролей. Материалы и методы. Исследования проводились на кролях породы Шиншилла с экспериментальным пародон-титом. Результаты исследований. Выявлено однонаправленность изменений перекисного окисления липидов (ПОЛ) и антиоксидантных ферментных систем как в сыворотке крови, так и в гомогенате тканей нижней челюсти пародонта. При исследовании состояния перекисного окисления липидов и ан-тиоксидантной системы в сыворотке крови наблюдали активацию перекисного окисления липидов и снижение антиоксидантной защиты. Выводы. Повышение активности процессов перекисного окисления липидов играют большое значение в патогенезе многих патологических процессов, в том числе и воспалительных поражений тканей пародонта. Изменения показателей перекисного окисления липи-
дов служат маркерами выраженности воспалительного процесса и эффективности лечения. При гид-рокортизоновом пародонтите у кролей происходит активация перекисного окисления липидов и снижение активности антиоксидантных ферментных систем. Сдвиги вторичных продуктов ПОЛ, каталазы и церулоплазмина подтверждают воспалительный характер патологии пародонта у кролей.
Summary
STATUS OF FREE-RADICAL PROCESSES AND ANTIOXIDANT PROTECTION SYSTEM OF THE PARODONTIUM CONNECTIVE TISSUE IN RABBITS WITH HYDROCORTISONE PERIODONTITIS Cheremysna V.F., Jemela O.D., Gychenko G.P.
Key words: rabbits, hydrocortisone periodontitis, peroxide oxidation of lipids, antioxidant system, catalase, ceruloplasmin, malondialdehyde.
The article presents the results of studying the status of lipid peroxidation and the activity of enzyme systems in hydrocortisone periodontitis in rabbits, both in serum and in the periodontal mandibular homogenate. Increased intake of xenobiotics, depletion of depot antioxidants, unbalanced nutrition and other negative factors promotes the development of an oxidative stress characterized by imparing the prooxidant and antioxidant balance, and the development of oxidative damage. Object. To analyze the status of free-radical processes in hydrocortisone periodontitis in rabbits. Materials and methods. The research was conducted on Chinchilla breeds, which were subjected to modeled periodontitis. Results. Unidirectional changes of lipid peroxidation (LP) and antioxidant enzyme systems in both serum and mandibular periodontal tissue homogenate were found out. The study demonstrated the activation of lipid peroxidation and antioxidant defense in serum. Conclusions. Increase in the activity of lipid peroxidation processes plays an important role in the pathogenesis of numerous pathological processes, including inflammatory lesions of periodontal tissues. Changes in the indicators of the lipid peroxidation system serve as markers for identifying the severity of the inflammatory process and the effectiveness of the treatment. In hydrocortisone periodontitis in rabbits we observe the activation of lipid peroxidation and decrease in the activity of antioxidant enzyme systems. Shifts occurring in the secondary LP products, catalase and ceruloplasmin confirm the inflammatory nature of pe-riodontium pathology in rabbits.
