Научная статья на тему 'Старение и внутриклеточный метаболизм нейтрофилов'

Старение и внутриклеточный метаболизм нейтрофилов Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
209
39
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МЕТАБОЛИЗМ НЕЙТРОФИЛОВ / METABOLISM NEUTROPHIL / СТАРЕНИЕ / AGING

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Кратнов Андрей Евгеньевич, Румянцев М. И., Кратнов А. А.

Исследован внутриклеточный метаболизм нейтрофилов у подростков и здоровых людей в возрасте 18-68 лет (средний возраст 40,7 ± 12,8 года). У здоровых лиц без ИБС, в отличие от здоровых подростков наблюдаются различные изменения метаболизма: повышается активность миелопероксидазы, инициирующей свободнорадикальное оксиление липидов, существенно снижается активность глутатионредуктазы фермента эндогенной системы антиоксидантной защиты, принимающей участие в восстановлении нестойких органических гидроперекисей.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Кратнов Андрей Евгеньевич, Румянцев М. И., Кратнов А. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

AGING AND INTRACELLULAR METABOLISM OF NEUTROPHILS

Intracellular metabolism of neutrophils was studied in young and healthy people aged 18-68 years (average age 40.7 ± 12.8 years old). There were various metabolic changes in healthy persons without CHD compared with healthy adolescents: increased activity of myeloperoxidase initiating radical oxidation of lipids, considerable reduction of the activity of glutathione reductase endogenous enzyme of the antioxidant defense system, which takes part in the reconstruction of volatile organic hydroperoxides.

Текст научной работы на тему «Старение и внутриклеточный метаболизм нейтрофилов»

УДК 616.155.34:612.67

СТАРЕНИЕ И ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЙ МЕТАБОЛИЗМ НЕЙТРОФИЛОВ

л

А.Е. Кратнов , М.И. Румянцев, A.A. Кратнов

Ярославская государственная медицинская академия

Исследован внутриклеточный метаболизм нейтрофилов у подростков и здоровых людей в возрасте 18—68 лет (средний возраст 40,7 ± 12,8 года). У здоровых лиц без ИБС, в отличие от здоровых подростков наблюдаются различные изменения метаболизма: повышается активность миелопероксидазы, инициирующей свобод-норадикальное оксиление липидов, существенно снижается активность глутатионредуктазы — фермента эндогенной системы анти-оксидантной защиты, принимающей участие в восстановлении нестойких органических гидроперекисей.

Ключевые слова: метаболизм нейтрофилов, старение Key words: metabolism neutrophil, aging

В настоящее время в России сохраняется высокая смертность лиц трудоспособного возраста от сердечно-сосудистых заболеваний [9]. В последние годы одним из факторов риска кардиаль-ной смерти является эндотелиальная дисфункция [17]. Считается, что немаловажное значение в развитии дисфункции эндотелия при ИБС имеет сосудистый окислительный стресс, развивающийся вследствие дисбаланса образования в организме свободных радикалов и их инактивации системой антиоксидантной защиты [14]. Полагается, что основным источником активных форм кислорода в ишемизированном миокарде являются нейтрофилы. При участии кислородных радикалов образуются гидроксирадикалы, запускающие перекисное окисление липидов в мембранах клеток сердца и повреждающие их. В эндотелии под влиянием свободных радикалов

1 Кратнов Андрей Евгеньевич, д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой терапии педиатрического факультета ЯГМА. Тел.: (4852) 79-29-05. E-mail: [email protected].

возрастает экспрессия молекул адгезии, провоцирующих агрегацию клеток крови и нарушение микроциркуляции [6]. Не исключено, что одним из факторов, способствующих развитию окислительного стресса, является снижение ан-тиоксидантной защиты в нейтрофилах вследствие различных причин, в том числе при старении организма человека.

Цель исследования — сравнить показатели внутриклеточного метаболизма нейтрофилов у здоровых подростков и взрослых людей без ИБС.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

В исследование было включено 40 (46%) взрослых людей в возрасте от 18 до 68 лет (средний возраст 40,7 ± 12,8 года) без достоверно верифицированной ИБС, для исключения которой выполняли электрокардиографию, велоэргометрию, холтеровс-кое мониторирование ЭКГ, эхокардиографию. Критерием исключения было курение. В исследование не включались больные с ожирением, сахарным диабетом типа 2, язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки, бронхиальной астмой, зло-

качественными новообразованиями, хроническим алкоголизмом.

Группу сравнения составили 47 (54%) подростков I—II группы здоровья в возрасте от 8—16 лет (средний возраст 12,5 ± 2,3 года), которые в предшествующие 2 мес не имели инфекционных заболеваний и не получали профилактических прививок.

Нейтрофилы выделяли из крови в двойном градиенте плотности фиколла—верографина 1,077 и 1,092 г/мл. Для исследования брали клетки второй интерфазы, которую на 95% составляли нейтрофилы. Тест восстановления нитросинего тетразо-лия (НСТ-тест), оценивающий преимущественно активность НАДФИ-оксидазы нейтрофилов, участвующей в образовании супероксидного анион-радикала, проводили количественным спектрофотомет-рическим методом по T. Gentle и R. Thompson [12] с использованием 0,2% раствора нитросинего тет-разолия («Reanal», Венгрия). В качестве индуктора кислородзависимого метаболизма НФ использовали фитогемагглютинин из бобов фасоли (Phaseolus vulgaris) (предприятие «ПанЭко»). Активность глу-татионредуктазы в лизате нейтрофилов определяли спектрофотометрическим методом по степени окисления НАДФ • Н [3]. Активность миелопероксида-зы в лизате фагоцитов оценивали количественным спектрофотометрическим методом с использованием 0,04% раствора орто-фенилендиамина на фосфатном буфере [8]. Изучение активности катала-зы в нейтрофилах базировалось на способности пе-роксида водорода образовывать с солями молибдена стойкий окрашенный комплекс [5]. Пероксид водорода в нейтрофилах определяли количественным методом, основанным на способности перекиси водорода взаимодействовать с феноловым красным с образованием неидентифицированного продукта [16]. Определение содержания лактата (молочной кислоты) в нейтрофилах основывалось на способности пероксида водорода, образующегося при превращении лактата в пируват под действием лактатоксида-зы, взаимодействовать с n-хлорфенолом и 4-амино-антипирином при участии пероксидазы с образованием окрашенного хинониминового продукта — квининомина [10]. Уровень циркулирующих иммунных комплексов определяли по методу A. Digean и B. Mayer в модификации В. Гашковой и соавт. [1] преципитацией в растворе полиэтиленгликоля при pH 8,4.

Статистическая обработка данных проводилась с помощью статистического пакета Statistica 8.0 («StatSoft, Inc.») с использованием параметрических и непараметрических методов. Данные исследований представлены в виде M ± SD.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

При изучении показателей внутриклеточного метаболизма нейтрофилов выявлено (таблица), что с возрастом у людей без ИБС в фагоцитах, с одной стороны, достоверно повышается активность миелопероксидазы (р = 0,0001), с другой — значительно снижается активность глута-тионредуктазы, которая является ферментом системы биорегенерации окисленного глутатио-на (р = 0,001). В фагоцитах у взрослых, в отличие от подростков, достоверно уменьшается содержание лактата (р = 0,0001) и отмечается более высокая активность НАДФ • Н-оксидазы нейтрофилов при стимуляции их лектином (р = 0,02). По данным кластерного анализа показателем, обладающим большей полнотой в связи с возрастными изменениями в нейтрофилах, была активность глутатионредуктазы (рис. 1).

В последние годы считается доказанным, что в развитии ИБС важное значение имеет процесс свободнорадикального окисления, которое возникает на фоне угнетения активности антиок-сидантных ферментов. В данном исследовании выявлено, что с возрастом у здоровых людей в нейтрофилах увеличивается активность мие-лопероксидазы на фоне снижения активности глутатионредуктазы — фермента третьей линии антиоксидантной защиты, она участвует в восстановлении нестойких органических гидропе-роксидов в стабильные соединения. Известно,

Показатели внутриклеточного метаболизма нейтрофилов в зависимости от возраста

Показатель Подростки n = 47 Взрослые n = 40 Р

Спонтанный 80,9 ± 30,5 89 ± t 28,2 нд

НСТ-тест, нмоль

Стимулирован- 82,5 ± 37,3 99,8 ± 29,8 0,02

ный НСТ-тест,

нмоль

Миелопероксида- 8,9 ± 6,3 13,8 ± 4,1 0,0001

за, SED

Пероксид водоро- 0,37 ± 0,26 0,24 ± 0,22 нд

да, ед. опт. пл.

Лактат, ммоль/л 2,3 ± 1,6 1,2 ± 0,3 0,0001

Каталаза, мкат/л 619,6 ± 177,4 709,8 ± 273 нд

Глутатион- 184,9 ± 201,5 65,4 ± 35,7 0,001

редуктаза,

нмоль*л 1 *с 1

ЦИК, ед. опт. пл. 113,6 ± 67,7 95,1 ± 32,6 нд

Метод невзвешенного попарного центроидного усреднения

Спонт. НСТ-тест-

Стим. НСТ-тест-

Лактат---

Миелопероксидаза---

Пероксид водорода---

ЦИК-----

Каталаза ------

Глутатионредуктаза-------

012345678 Расстояние объединения

Рис. 1. Кластерный анализ показателей внутриклеточного метаболизма в нейтрофилах у взрослых по методу невзвешенного попарного центроидного усреднения. ЦИК — циркулирующие иммунные комплексы, спонт. — спонтанный, стим. — стимулированный.

что миелопероксидаза участвует в образовании в нейтрофилах эндогенного окислителя — хлорноватой кислоты, при взаимодействии которой с липидными радикалами образуются активные галоидные радикалы, атакующие белки и нуклеиновые кислоты [4]. Угнетение активности

глутатионредуктазы в нейтрофилах с возрастом у здоровых людей сопровождается уменьшением интенсивности гликолиза, что отражает сниженный уровень лактата в клетках. Выявлена достоверная прямая корреляция (г = 0,34; р < 0,05) показателей глутатионредуктазы и лактата (рис. 2).

Не исключено, что роль гиперхолестерине-мии как классического фактора риска развития и манифестации ИБС завышена. Выявлено, что в группах как с низким, так и высоким уровнем холестерина снижается выживаемость [7]. Об этом свидетельствует также так называемый южноевропейский парадокс — при высоком потреблении жира во Франции и Испании смертность от болезней сердечно-сосудистой системы в этих странах остается низкой. Полагается, что такие протективные факторы, как антиокси-данты, физическая активность, социальная поддержка могут противодействовать влиянию высокого уровня классических факторов риска в Южной Европе [11]. Отмечено также, что ста-тины, увеличивающие выживаемость больных ИБС, обладают антиоксидантным свойством [2].

Рис. 2. Корреляция между содержанием лактата и активностью глутатионредуктазы в нейтрофилах у взрослых людей.

В основе теории старения, сформулированной D. Harman в конце 50-х годов XX в., лежит предположение о накоплении повреждений клеточных структур под действием свободных радикалов [13]. Последние исследования показали, что мутации соматической митохондриаль-ной ДНК при старении могут быть обусловлены ее повреждением свободными радикалами кислорода [15]. Поэтому в современной геронтологии доминирующей становится точка зрения, что первичные причины старения имеют молекулярную природу и связаны с окислительным стрессом. Важное место в его развитии занимают нейтрофилы, обладающие значительным эффекторным потенциалом. Для зрелых фагоцитов характерно метаболическое событие — «респираторный взрыв», проявляющийся повышенным потреблением кислорода и продукцией потенциально микробицидных активных форм кислорода. Мощный цитотоксический эффект свободных радикалов кислорода, используемый природой для уничтожения патогенных микроорганизмов, при неконтролируемой их «утечке» из нейтрофилов может привести к необратимым повреждениям молекул липидов, белков и нуклеиновых кислот собственных клеток организма.

выводы

У взрослых людей без ИБС, в отличие от здоровых подростков, наблюдаются гетерогенные изменения внутриклеточного метаболизма ней-трофилов: увеличение активности миелоперок-сидазы, участвующей в инициации свободнора-дикального окисления липидов и существенное снижение активности глутатионредуктазы — фермента антиоксидантной защиты, принимающей участие в восстановлении нестойких органических гидропероксидов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гашкова В., Матл И., Кашлик И. Циркулирующие комплексы у больных иммунокомплексными заболеваниями и после трансплантации почек // Чех. Мед. 1978. № 2. С. 117-122.

2. Дриницина С.В., Затейщиков Д.А. Антиоксидантные свойства статинов // Кардиология. 2005. № 4. С. 65-72.

3. Кратнов А.Е., Потапов П.П., Власова А.В. и др. Активность глутатионредуктазы в нейтрофилах у больных муковисцидозом // Клиническая лабораторная диагностика. 2005. № 2. С. 33-37.

4. Ланкин В.З., Тихазе А.К., Беленков Ю.Н. Свобод-норадикальные процессы при заболеваниях сердечно-сосудистой системы // Кардиология. 2000. № 7. С. 48-61.

5. Мамонтова Н.С., Белобородова Э.И., Тюкалова Л.И. Активность каталазы при хроническом алкоголизме // Клиническая лабораторная диагностика. 1994. № 1. С. 27-28.

6. Маянский Д.Н., Маянская С.Д. Роль нейтрофилов в ишемическом и реперфузионном повреждении миокарда // Кардиология. 2001. № 12. С. 4-88.

7. Плавинская С.И., Шестов Д.Б. Смертность среди женщин в проспективном исследовании и ее взаимосвязь с основными факторами риска // Кардиология. 1991. № 1. С. 30-33.

8. Саидов М.З., Пинегин Б.В. Спектрофотометричес-кий способ определения активности миелопероксида-зы в фагоцитирующих клетках // Лабораторное дело. 1991. № 3. С. 56-59.

9. Шальнова С.А., Деев А.Д., Оганов Р.Г. Факторы, влияющие на смертность от сердечно-сосудистых заболеваний в российской популяции // Кардиоваску-лярная терапия и профилактика. 2005. № 1. С. 4-9.

10. Энциклопедия клинических лабораторных тестов. Под ред. Н.У. Тица. М., 1997. С. 289-290.

11. Elousua R., Marrugat J. Южноевропейский средиземноморский парадокс // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2001. № 1. С. 84-85.

12. Gentle T.A., Thompson R.A. Neutrophil function tests in clinical immunology. Clinical Immunology. A practical approach. Gooi H.G., Chapel H. (eds.). New York: Oxford University Press, 1990. P. 57-59.

13. Harman D. The free-radical theory of aging // Free Radicals in Biol. 1982. № 5. P. 256-275.

14. Heitzer T., Schlinzig T., Krohn K. et al. Endothelial dysfunction, oxidative stress, and risk of cardiovascular events in patients with coronary artery disease // Circulation. 2001. № 104. P. 2673-2678.

15. Ozawa T. Mechanism of somatic mitochondrial DNA mutations associated with age and diseases // Biochim. Biophys. Acta. 1995. Vol. 1271. № 1. P. 177-189.

16. Pick A., Keisari Y. Superoxide anion and hydrogen peroxide production by chemically elicited peritoneal macrophages // Cellular. Immunol. 1981. № 59. P. 301308.

17. Schachinger V., Britten M.B., Zeiher A.M. Prognostic impact of coronary vasodilator dysfunction on adverse long-term outcome of coronary heart disease // Circulation. 2000. № 101. P. 1899-1906.

Поступила 08.02.2010

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.