CC BY
31
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
О Макарова В.Г., Исаков С.А., 2001 УДК 616.5-002-056.3-053.2-008.9
СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫЙ СТАТУС И АНТИОКИСЛИТЕЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ У ДЕТЕЙ, БОЛЬНЫХ АТОПИЧЕСКИМ ДЕРМАТИТОМ
В.Г.Макарова, ('.А.Исаков
Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П.Павлова,
Государственное учреждение Рязанский областной клинический кожно-венерологический диспансер
В работе показано влияние свободных радикалов на мембраны эритроцитов у детей, больных атопическим дерматитом в фазе обострения болезни.
В связи с неуклонным ростом заболеваемости, инвалидизации, отягощением течения патологического процесса, определенными трудностями в терапии проблема атопического дерматита (АД) остается в числе важнейших направлений медицинской науки и научно практического здравоохранения [24, 26, 27]. По известным причинам этиологическая направленность терапии АД в настоящее время, к сожалению, невозможна. В лечении болезни основная роль принадлежит методам патогенетической и симптоматической терапии [16]. Поэтому одной из важных задач научных исследований является изучение механизмов патогенеза АД [24, 26].
Среди прочих факторов патогенеза АД определенная роль принадлежит процессам свободнорадикального окисления. Последние, индуцированные на ранних этапах зарождения жизни повышенным парциальным давлением кислорода, эволюционно развивались и генетически закреплялись вме-
сте с механизмами антиоксидантной защиты.
Кислород в клетках аэробных организмов расходуется не только на окисление субстратов в дыхательной цепи митохондрий, айв других биохимических реакциях, в ходе которых образуются активные кислородные радикалы: супероксидный (0), гидроксильный (ОН), пероксидный (Н202). Последние чрезвычайно активны, они ускоряют цепные реакции перекисного окисления липидов и различных биомолекул [5, 8].
Перекисное окисление липидов (ПОЛ) является одним из наиболее распространенных механизмов деструкции биомембран на клеточном и субклеточном уровнях. В то же время процессы ПОЛ являются физиологической нормой функционирования живых систем, так как некоторые продукты ПОЛ служат субстратами для образования биологически активных веществ (простагландины, тромбоксаны, лей-котриены и др.).
У здорового человека процессы ПОЛ находятся в динамическом равновесии с антиоксидантной системой (АОС), в которой обычно выделяют ферментативное звено, представленное в организме энзимами, перехватывающими активные формы кислорода (су-пероксиддисмутаза) или разрушающими перекись водорода и гидроперекиси липидов (каталаза, глутатионперок-сидаза) и неферментативное (витамины А, С, Е, мочевая кислота, мочевина, тиолы и т.д.). Нарушение динамического равновесия между процессами ПОЛ и состоянием АОС может быть одним из патогенетических факторов в развитии болезни. Дисбаланс процессов ПОЛ и АОС обычно сопровождается накоплением в организме продуктов перекисного окисления, что установлено при самых разнообразных заболеваниях: воспалительных, сердечно-со-судистых, инфекционных, ожоговой и лучевой болезни, при различных токсических воздействиях,старении организма [4, 5, 11, 17, 20, 29]. Аналогичные данные получены при моделировании некоторых патологических процессов в эксперименте [4, 8, 19] и у больных некоторыми дерматозами [1, 2, 3, 21, 22].
Исследования, посвященные изучению процессов свободнорадикального окисления у больных АД относительно малочисленны, а их результаты нередко носят противоречивый характер. Имеются сведения о высокой активации процессов ПОЛ у больных АД [12, 21]. В то же время существует мнение, что у больных АД активность процессов ПОЛ повышается только в периоде ремиссии заболевания, а в фазе обострения болезни она не отличается от нормы. Указывают на ассоциированность АД с пониженной активностью супероксиддисмутазы, причем выска-
зывается предположение о генетически обусловленном дефиците этого фермента [14].
Необходимо заметить, что исследования свободнорадикального окисления у больных АД проводились в основном в плазме или сыворотке крови. По-видимому, это не совсем корректно, так как более 98% активности супероксиддисмутазы обнаруживается в эритроцитарной фракции, а выявляемая активность этого энзима в плазме, возможно, обусловлена примесью тромбоцитов [9, 31]. В то же время нельзя исключить наличие следовых количеств фермента, поступающего в кровь в процессе естественного обновления клеток. В наших исследованиях для определения содержания продуктов ПОЛ, активности каталазы, супероксиддисмутазы и глутатионперокси-дазы (ГП) использовалась капиллярная кровь, что наиболее удобно в клиниколабораторной практике, особенно у детей.
Цель настоящего исследования -комплексное изучение свободно-радикального окисления, антиоксидантного состояния крови и функционального состояния мембран эритроцитов у больных АД в фазе обострения болезни.
Материалы и методы
Под наблюдением находилось 74 больных АД в возрасте 5-15 лет. У подавляющего большинства больных патологический процесс носил распространенный характер с эритематозно-сквамозными, папулезными элементами, экскориациями, участками выраженной инфильтрации. Об активности ПОЛ судили по содержанию малонового диальдегида (МДА) в капиллярной крови по реакции с тиобарбитуро-вой кислотой [25]. АОС крови оцени-
вали определением активности ее ферментативного звена: супероксиддисму-тазы (СОД), каталазы и ГП. Активность СОД (КФ 1.15.1.6) в гемолизатах капиллярной крови определяли спектрофотометрически и выражали в условных единицах на мг гемоглобина [7, 15]. Активность каталазы (КФ 1.11.1.6) в гемолизатах капиллярной крови определяли спектрофотометрически [33] и выражали в МЕ / г НЬ. С целью изучения функционального состояния мембран эритроцитов крови определяли активность мембраносвязанного фермента (АТФазы), участвующего в трансмембранном ионном переносе [17]. Материалы исследования обработаны статистически общепринятыми методами.
Результаты и их обсуждение
Результаты исследования представлены в табл. 1, из которой видно, что в фазе обострения АД имело место выраженное увеличение содержания в крови МДА, одного из важных продуктов перекисного окисления, накопление которого свидетельствует об активации процессов ПОЛ.
Скорость ПОЛ находится под контролем компонентов АОС как энзиматического, так и неэнзиматического характера. Первый зависит от активности СОД, каталазы, глутатионперокси-дазы - компонентов АОС, обеспечивающих должный эффект на различных уровнях процессов пероксидации липидов. СОД инактивирует свободные радикалы кислорода (“перехватывая” их), образование которых значительно увеличивается при воздействии на организм различных экзо- и эндогенных факторов (стресс, гипоксия, интоксикация, воспаление и др.) Проведенные исследования свидетельствуют о существенном снижении активности
СОД у больных АД в фазе обострения патологического процесса, что обуславливает нарушение равновесия процессов ПОЛ и АОС в пользу первых.
Инактивация гидроперекисей осуществляется за счет общей пероксидаз-ной активности с участием каталазы и глутатионпероксидазы (ГП). Как видно из табл. 1 у больных АД в фазе обострения имеет место снижение активности ГП, каталазы, что вместе с уменьшением активности СОД вносит существенный вклад в дисбаланс процессов ПОЛ и АОС, в пользу первых.
Накопление свободных радикалов, интенсификация процессов ПОЛ, приводит к накоплению метаболитов, обладающих токсическим действием, которые могут вызывать повреждение биомембран или модификацию их основных функций: барьерной, рецепторной, каталитической [6, 8]. Вызывая окисление аминокислотных остатков (в первую очередь содержащих 8Н-группы) мембранных белков, в том числе локализованных в активном центре ферментов, свободные радикалы и продукты ПОЛ могут привести к утрате или модификации (изменение конформации) энзиматической активности. Наконец, взаимодействие гидроперекисей с полиненасыщенными жирными кислотами, входящими в состав фосфолипидов, может привести к деструктивным изменениям в фосфолипидном бислое биологических мембран и резкому увеличению, тем самым, пассивной проницаемости ионов [6].
Изменение активности мембраносвязанного фермента эритроцитов -Ка+, К+, АТФазы - свидетельствует о структурно-функциональном изменении состояния биомембран [6, 23, 30, 32]. Наши исследования показали, что активность АТ Фазы эритроцитов у больных АД в фазе обострения болезни по-
вышается почти в 2 раза, что отражает как степень повреждения биомембран, вследствие активации процессов свободнорадикального окисления, так и меру защиты, заключающуюся в биохимической адаптации транспортных механизмов к измененному внутриклеточному ионному равновесию. Обнаруженные изменения активности Ыат, К+ -АТФазы эритроцитов дают основание утверждать, что у больных АД в фазе обострения болезни имеются выраженные повреждения биомембран, что согласуется с недавно опубликованными данными [23]. Повреждение мембран эритроцитов подтверждаются также и существенным повышением концентрации внеэритроцитарного гемоглобина в сыворотке крови, коррелирующим с низкой активностью СОД (г= 0,67, р< 0,02).
Результаты изучения процессов свободнорадикального окисления позволили рассчитать фактор антиокис-лительного состояния крови (ФАС) по следующей формуле [29]:
актжшяяпьСОД *акт»т кягжхаж
ФАС —.................. .......
содержание А Н
В большинстве случаев у больных АД в периоде обострения болезни ФАС существенно уменьшается. Этот фактор, как интегральный показатель свидетельствует о степени нарушений процессов ПОЛ и изменений АОС у больных АД. Он позволяет уже в начале болезни избрать адекватное решение в назначении анти- или прооксидантов.
Таким образом, комплексное исследование процессов свободно-радикального окисления у больных АД в фазе обострения болезни позволило установить степень нарушения процессов ПОЛ и антиокислительного состояния в организме. Обнаружено существенное повышение содержания продуктов ПОЛ и уменьшение антиоксидантной активности за счет ферментативного компонента.
Активация процессов свободнорадикального окисления и накопление продуктов ПОЛ оказывают неблагоприятное действие на мембраны клеток. С этими процессами у больных АД связано изменение активности мембраносвязанного фермента №+, К+, АТФазы, увеличение которой отражает как степень повреждения биомембран, так и
Таблица 1
Показатели содержания МДА, активности СОД, катал азы,
АТфазы крови, ФАС, свободного гемоглобина в сыворотке
(плазме)
Показатели Контроль АД Р
МДА мкМ/мл крови 2Д4±0,10 4,3±0,3 0,01
СОД, УЕ/мг НЬ 21,02±0,49 18,42±0,79 0,01
Кагал аза МЕ/г НЬ 158±5,9 133±6,3 0,01
ФАС 1155±70 570±52 <0,01
Ыа+, К+ - АТФаза МкМ Р04/ г НЬ 37,8±2,1 68,2±1,78 0,001
ГП, мкМ/г НЬ 475±33 386±28 <0,05
Свободный НЬ сыворотки, г/л 0,25±0,016 0,382±0,037 <0,001
меру биохимической адаптации, направленную на поддержание внутриклеточного ионного гомеостаза. Определение состояния свободнорадикального окисления, активности мембраносвязанного фермента эритроцитов (АТФа-зы) и концентрации свободного гемоглобина плазмы являются довольно чувствительными показателями, определяющими структурно-функциональное состояние биомембран у больных АД. Активация процессов свободнорадикального окисления на фоне уменьшения антиокислительного статуса, определенные изменения структурно-функционального состояния биомембран у больных АД в фазе обострения болезни, являются существенными механизмами патогенеза заболевания. Получены убедительные данные о целесообразности определения фактора антиокислительного состояния крови, как интегрального показателя взаимоотношений в организме свободно радикальных и антиокислительных процессов. Изучение состояния процессов ПОЛ и антиокислительной системы у больных АД позволит не только раскрыть отдельные звенья патогенеза болезни, но и адекватно строить патогенетическую терапию.
Выводы
1. У детей, больных атопическим дерматитом в фазе обострения патологического процесса наблюдается выраженное нарушение стационарного состояния свободнорадикального окисления: в два раза увеличиваются показатели ПОЛ на фоне снижения активности ферментативного звена АОС.
2. Рост активности мембраносвязанного фермента эритроцитов - Ма+, К+, АТФазы - у пациентов с атопическим дерматитом свидетельствует как о степени нарушения структуры и функ-
ции мембран, так и об уровне биохимической адаптации на повреждение.
3. ФАС, как интегральный показатель взаимоотношений свободнорадикальных и антиокислительных процессов, позволит объективно решать вопросы о включении в комплексную терапию препаратов про- или антиоксидантного действия.
4. Определение процессов свободнорадикального окисления и антиоксидантного статуса, активности мембраносвязанного фермента эритроцитов (Ка+, К+, АТФазы), содержания в сыворотке крови свободного гемоглобина являются довольно чувствительными и объективными тестами, отражающими структурно-функциональное состояние биомембран у больных АД.
5. Нарушение стационарного состояния процессов свободнорадикального окисления у больных АД в фазе обострения патологического процесса является одним из ведущих патогенетических механизмов, становления, развития и прогрессирования болезни.
ЛИТЕРАТУРА
1. Акимов В.Г., Самсонов В.А., Авраменко В.О. Патогенетическое значение нарушений процессов перекисного окисления липидов у больных липоидным некробиозом // Вестн. дерматологии и венерологии. - 1990. - № 3. - С. 6-8.
2. Арифов С.С., Кубанова А.А., Акимов В.Г. и др. Влияние усиленной перок-сидации липидов у больных красным плоским лишаем Девержи на активность аденилат цикл азы // Вестн. дерматологии и венерологии. - 1990. - № 3. - С. 6-8.
3. Арифов С.С. Роль свободнорадикального перекисного окисления липидов в патогенезе красного волосяного лишая
Девержи // Вестн. дерматологии и венерологии. - 1992. - №5. - С. 23-26.
4. Кудряшов Н.Б. Перекисное окисление и стресс. - СПб., 1992.
5. Барабай В.А., Орел В.Э, Карнаух И.Я. Перекисное окисление липидов. -Киев, 1991.
6. Болдырев А.А. Введение в био-мембранологию. - М.: Изд-во МГУ, 1990.
7. Бурмистров С.О., Опарина Т.Н., Прокопенко В.М.и др. Антиоксидантная активность сыворотки крови беременных и небеременных женщин: сравнение разных методов определения // Клинич. лаб. диагностика. - 1997. - №11. - С.14-17.
8. Владимиров Ю.А., Арчаков А.И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. - М., 1972.
9. Гусев В.А., Герасимов А.М. Активность и электрофоретическая подвижность молекулярных форм супероксиддисмутазы форменных элементов крови // Бюл. экспе-рим. биологии и медицины. - 1977. - №8. - С. 166-168.
10. Дубинина Е.А, Ефимова Л.Ф., Сафронова Л .Н. и др. Сравнительный анализ активности супероксиддисмутазы и каталазы эритроцитов в цельной крови у новорожденных детей при хронической гипоксии //Лаб. дело. - 1988. - №8. - С. 16-
19.
11. ЕринА.Н.,ГуляеваН.В., Никушкин Е.В. Свободнорадикальные механизмы в церебральной патологии // Бюл. эксперим. биологии и медицины. -1994. - №10. - С. 343-348.
12. Зверькова Ф. А., Левина Л.М. Влияние энтеросорбции на процессы перекис-ного окисления липидов у детей, больных нейродермитом // Вестн. дерматологии и венерологии. - 1994. - №1. - С. 17-18.
13. Кашулина А.П., Сотникова Е.Н. Роль перекисного свободнорадикального
окисления в патологии и методы изучения // Медицинская консультация. - 1996. - №10.
- С.20-24.
14. Кешилева З.М., Ким Э.А., Косу-хин А.Б. и др. Ассоциированность атопического дерматита с пониженной активностью супероксиддисмутазы // Тез. докл. VII Рос. съезда дерматологов и венерологов (5-7 июня 1996, Казань). - Казань, 1996.
- 4.1.-С. 39.
15. Костюк В.А., Потапович А.И., Ковалева С.В. Простой и чувствительный метод определения активности супероксиддисмутазы, основанный на реакции окисления кверцитина // Вопр. мед. химии.
- 1996. - №2. - С.88-91.
16. Кочергин Н.Г. Опыт применения неорала при атопическом дерматите у детей // Рос. журн. кожных и венерических болезней. - 1998. - №2. - С. 35-37.
17. Лишко В.К., Малышева М.К., Чре-визирская Т.И. Изучение взаимодействия Ыа+, К+- АТФазы мембран и теней эритроцитов с оубаином // Биохимия. - 1974. - №1.
- С.60-66.
18. Логинов А.С., Матюшкин Б.Н. Внутриклеточная активация кислорода и молекулярные механизмы автоокисления в поврежденных легких // Вест. РАМН. -1994. -№ 5. - С. 3-7.
19. Лю Б.Н., Шабхудинов Е.М. Физиологические и биокибернетические аспекты онкогенеза. - Алма-Ата, 1991.
20. Матюшкин Б.Н., Логинов А.С. Активные формы кислорода: цитотокси-ческое действие и методические подходы к лабораторному контролю при поражении печени: (Обзор литературы) // Клинич. лаб. диагностика. - 1996. - №4. - С.51-53.
21. Переслегина И.А., Юдина М.Л., Габина С.В. Взаимосвязь эндогенной интоксикации и перекисного окисления липидов при атопическом дерматите у детей
// Вестн. дерматологии и венерологии. -1996.-№1.-С.38-40.
22. Полканов B.C., Бочкарев Ю.М., Шмелева Л.'Т. и др. Перекисное окисление липидов и антиоксидантная активность крови при псориазе // Вестн. дерматологии и венерологии. - 1987. - № 7. - С. 42-46.
23. Прохоренков В.И., Прахин Е.И., Терещенко С.Ю. Структурно-функциональное состояние мембран эритроцитов у детей, страдающих атопическим дерматитом // Вестн. дерматологии и венерологии. -1998. - №4. - С.4-7.
24. Скрипкин Ю.К., Федоров С.М., Адо В.А. Атопический синдром // Вестн. дерматологии и венерологии. - 1995. - №2. -С. 17-19.
25. Стальная И .Д., Гаришвили Т.Г. Метод определения малонового диальдегида с помощью тиобарбитуровой кислоты // Современные методы в биохимии. - М., 1977. -С. 66-68.
26. Суворова К.Н., Горланов Н.А. Атопический дерматит // Тез. докл. VII Рос. съезда дерматологов и венерологов (5-7 июня 1996, Казань). - Казань, 1996. - 4.1. -С. 66-67.
27. Торопова Н.П. Атопический дерматит у детей: механизмы патогенеза // Аллергология. - 1998. - №3. - С. 8-10.
28. Федоров С.М., Грикуров К.Г., Федорова Т.Н. Перекисное окисление липи-
дов у больных истинной экземой // Вестн. дерматологии и венерологии. - 1990. - №2.
- С.32-33.
29.Чевари С., Андел Т., Штренчер Я., Определение антиоксидантных параметров крови и их диагностическое значение в пожилом возрасте // Лаб. дело. - 1991. -№10. - С. 9-13.
30. Чещевик А.Б., ШуляковскийС.М., Иванова Н.С. и др. Биоэнергетические процессы в эритроцитах больных стабильной стенокардией // Вопр. мед. химии. -1991. -№1. -С.58-59.
31. Чумаков Р.Н., Осинская Л.Ф. Активность медьсодержащей супероксиддис-мутазы в тканях крыс в норме и при гипоксии // Вопр. мед. химии. - 1979. - №3. -
С. 261-265.
32. Цветцких В.Е. Перекисное окисление липидов и трансмембранный транспорт у больных пиелонефритом // Урология и нефрология. - 1989. - №6. - С. 31-34.
33. Beutler. Red cells Methabolism // A.manual biochemical Methotds / Grune, Stratton. - New York, 1975. - P.88.
FREE RADICAL STATUS AND ANTIOXIDANT ACTIVITY OF CHILDREN WITH ATOPIC DERMATITIS PATIENTS
V.G.Makarova, S.A.Isakov
Free influence radicals on erythrocytic membrane of children with atopic dermatitis was studied in acute period.
