Научная статья на тему 'Сывороточный альбумин как источник и мишень свободных радикалов в патологии'

Сывороточный альбумин как источник и мишень свободных радикалов в патологии Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
1539
300
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
окислительный стресс / свободные радикалы / сывороточный альбумин человека / oxidative stress / free radicals / human serum albumin

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Мадина Магамедовна Созарукова, Е В. Проскурнина, Ю А. Владимиров

Окислительный стресс, вызванный избыточным накоплением прооксидантов и/или истощением антиоксидантов, является важным патогенетическим фактором. Он вызывает окислительную модификацию макромолекул, и одной из мишеней окислителей являются белки. Среди антиоксидантов в плазме крови человека особый интерес в качестве мишени для активных форм кислорода представляет сывороточный альбумин. В нашем кратком обзоре он рассмотрен как мишень для свободных радикалов и антиоксидант, а также как источник свободных радикалов в комплексе с ионами меди. Проанализированы возможные мишени свободных радикалов в структуре белка и последствия воздействия радикалов на них. Уделено внимание роли гликозилирования как одного из факторов, способствующих окислительной модификации белков. Приведены собственные экспериментальные данные об изменениях в структуре альбумина при разных моделях окислительного стресса, полученные спектрофлуориметрическим методом, проиллюстрировано усиление антиоксидантных свойств альбумина при физической модели окислительного стресса (ультрафиолетовое облучение).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Мадина Магамедовна Созарукова, Е В. Проскурнина, Ю А. Владимиров

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

Serum albumin as a source of and a target for free radicals in pathology

Oxidative stress caused by excessive accumulation of pro-oxidants and/or depletion of antioxidants, is an important pathogenic factor. Oxidative stress leads to oxidative modification of macromolecules. Proteins are a target for oxidizing agents. Of other antioxidants in human blood plasma, serum albumin is particularly interesting as a target for reactive oxygen species. In this brief review albumin is looked upon as a target for free radicals, an antioxidant, and a source of free radicals in its complexes with copper ions. Possible targets for free radicals in protein structure and the consequences of their exposure to free radicals attacks have been analyzed. The role of glycosylation in contributing to protein oxidative modification has been studied. The original experimental data on albumin structure changes in various models of oxidative stress obtained by a spectrofluorimetric method are pesented. Increased antioxidant properties of albumin modified in a physical model of oxidative stress (UV-irradiation) have been described.

Текст научной работы на тему «Сывороточный альбумин как источник и мишень свободных радикалов в патологии»

сывороточный альбумин как источник и мишень свободных радикалов в патологии

М. М. Созарукова и , Е. В. Проскурнина, Ю. А. Владимиров

Кафедра медицинской биофизики факультета фундаментальной медицины, Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Москва

Окислительный стресс, вызванный избыточным накоплением прооксидантов и/или истощением антиоксидантов, является важным патогенетическим фактором. Он вызывает окислительную модификацию макромолекул, и одной из мишеней окислителей являются белки. Среди антиоксидантов в плазме крови человека особый интерес в качестве мишени для активных форм кислорода представляет сывороточный альбумин. В нашем кратком обзоре он рассмотрен как мишень для свободных радикалов и антиоксидант, а также как источник свободных радикалов в комплексе с ионами меди. Проанализированы возможные мишени свободных радикалов в структуре белка и последствия воздействия радикалов на них. Уделено внимание роли гликозилирования как одного из факторов, способствующих окислительной модификации белков. Приведены собственные экспериментальные данные об изменениях в структуре альбумина при разных моделях окислительного стресса, полученные спектрофлуориметрическим методом, проиллюстрировано усиление антиоксидантных свойств альбумина при физической модели окислительного стресса (ультрафиолетовое облучение).

Ключевые слова: окислительный стресс, свободные радикалы, сывороточный альбумин человека

Финансирование: работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 14-15-00375).

[23 Для корреспонденции: Мадина Магамедовна Созарукова

117192, г Москва, Ломоносовский просп., д. 31, корп. 5; [email protected]

Статья поступила: 30.09.2015 Принята к печати: 09.12.2015

serum albumin as a source of and a target for free radicals in pathology

Sozarukova MM H , Proskurnina EV, Vladimirov YuA

Faculty of Fundamental Medicine, Department of Medical Biophysics, Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia

Oxidative stress caused by excessive accumulation of pro-oxidants and/or depletion of antioxidants, is an important pathogenic factor. Oxidative stress leads to oxidative modification of macromolecules. Proteins are a target for oxidizing agents. Of other antioxidants in human blood plasma, serum albumin is particularly interesting as a target for reactive oxygen species. In this brief review albumin is looked upon as a target for free radicals, an antioxidant, and a source of free radicals in its complexes with copper ions. Possible targets for free radicals in protein structure and the consequences of their exposure to free radicals attacks have been analyzed. The role of glycosylation in contributing to protein oxidative modification has been studied. The original experimental data on albumin structure changes in various models of oxidative stress obtained by a spectrofluorimetric method are pesented. Increased antioxidant properties of albumin modified in a physical model of oxidative stress (UV-irradiation) have been described.

Keywords: oxidative stress, free radicals, human serum albumin

Funding: this study was supported by the Russian Science Foundation (project no. 14-15-00375).

gg Correspondence should be addressed: Madina Sozarukova

Lomonosovsky prospekt, d. 31, corp. 5, Moscow, Russia, 117192; [email protected]

Received: 30.09.2015 Accepted: 09.12.2015

Свободные радикалы играют важную роль в клеточном метаболизме, а при избыточном накоплении вызывают ряд неблагоприятных эффектов, выражающихся в нарушениях структурной и функциональной организации клетки вплоть до ее гибели вследствие некроза или апопто-за. Нарушение баланса между свободными радикалами (прооксидантами) и антиоксидантами в пользу первых получило название «окислительный стресс» (ОС). Факторы, вызывающие ОС, различны, но все они в итоге приводят

к окислительной модификации макромолекул — ДНК, белков, а также к пероксидации липидов. Появилось новое научное направление — исследование окислительной модификации белков (ОМБ) [1]. Накопленные знания в этой области не только имеют фундаментальное значение, но и получили широкое практическое применение. В последнее время содержание окисленных белков стали определять в клетках крови и тканях, в результате чего был собран большой фактический материал. Установлено, что ОМБ

вызывает образование в организме продуктов окисления тирозина и триптофана, включая о- и m-тирозины, 3,4-ди-гидроксифенилаланин (ДОФА), карбонилы и другие окисленные производные; образуются димеры (дитирозины); происходит также аутооксидативное гликозилирование белков [2].

Действию свободнорадикального окисления противостоит многокомпонентная антиоксидантная система организма, в которую входят белки плазмы крови, обладающие антиоксидантными свойствами [3]. Ключевое место среди них принадлежит сывороточному альбумину человека (САЧ). Этот белок взаимодействует со свободными радикалами, претерпевая окислительную модификацию, и защищает организм. Окислительная модификация альбумина приводит к потере или полному исчезновению его многообразной функциональной активности, что само по себе может вызвать множество эффектов. Однако при этом САЧ приобретает новые свойства и, возможно, начинает выполнять новые функции. Помимо прочего, окислительно-модифицированный альбумин может служить эффективным маркером ОС.

В связи с возросшим интересом к роли САЧ при сво-боднорадикальном окислении представлялось важным обобщить накопленный материал, рассмотрев данный белок с двух позиций — как источник и как мишень свободных радикалов.

Сывороточный альбумин как источник свободных радикалов

В плазме крови церулоплазмин и альбумин — два основных белка, ответственных за связывание и транспорт меди, которые одновременно предотвращают ее вредное действие на другие белки плазмы, клетки самой крови и окружающих тканей [4]. Церулоплазмин содержит медь в активном центре, и реакции с участием этого белка не сопровождаются образованием каких-либо радикалов. Второй по величине плазменный пул меди связан с САЧ, который содержит один сайт высокого сродства по отношению к ней, N-терминальный трипептид (Си2+/1\Н2+-связы-вающий мотив) Asp-Ala-His [5]. В обычных условиях лишь менее 1 % общего альбумина содержит связанную медь, но этого достаточно для образования в крови большого количества радикалов. При некоторых патологических состояниях, например болезни Вильсона или артрите, уровень альбумин-связанной меди может быть значительно увеличен (в 2-5 раз) [6-8].

Вопрос о том, в каких условиях и по каким причинам может изменяться радикал-продуцирующая (то есть про-оксидантная) активность комплекса САЧ с ионами меди, был подробно изучен Y. A. Gryzunov и соавт. [9]. В указанной работе исследованы, во-первых, влияние модификации аминокислотного остатка цистеин-34 (Cys-34) на каталитическую активность комплекса, а во-вторых, действие неэстерифицированных жирных кислот при их связывании альбумином. Критерием прооксидантной активности комплекса служила скорость образования радикалов аскорбиновой кислоты, определяемая методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), поскольку аскорбиновая кислота является одним из основных перехватчиков свободных радикалов в плазме крови. При соотношении меди и альбумина ниже 1 : 1 связанная медь была практически редокс-неактивной, но лишь до тех пор, пока Cys-34 был в восстановленном состоянии (назовем

неактивный комплекс Си/САЧ-SH). Алкилирование, нитро-зилирование или окисление тиоловой группы приводило к появлению каталитической радикал-продуцирующей активности комплекса (Си/САЧ). Эта активность была ниже активности свободных ионов меди, не связанных с альбумином, более чем на порядок, но важно отметить, что она все-таки была. Методом ультрафильтрации было доказано, что активностью обладает именно комплекс со стехиометрией медь/белок 1 : 1, а не свободные ионы меди, случайно образовавшиеся при обработке комплекса Си/САЧ-SH.

В указанной работе [9] было также обнаружено, что комплекс Си/САЧ-SH, будучи каталитически неактивным, если альбумин не содержал примесей жирных кислот, приобретал радикал-продуцирующую активность при связывании свободных жирных кислот в результате изменения при этом конформации белка. Как изменение кон-формации, оцененное по флуоресценции зондов (зонды I и II на рис. 1), так и каталитическая активность достигали максимума при молярном соотношении жирной кислоты и белка 3 : 1 для олеиновой кислоты и 2 : 1 для линоле-вой. При этом параллельно связыванию жирных кислот и вызываемым данным процессом глубоким конформа-ционным изменениям наблюдалось окисление SH-групп Cys-34 и одновременно — увеличение редокс-активности медь-альбуминового комплекса. Авторами сделан вывод, что жирные кислоты регулируют анти-/проокси-дантные свойства комплекса Си/САЧ путем изменения редокс-статуса Cys-34.

Последовательность событий при этом можно представить следующим образом (рис. 1):

1) связывание жирных кислот в доменах белка I, II и III;

2) изменение конформации альбумина (изменяется флуоресценция зондов I и II);

3) активация каталитической (редокс-) активности комплекса Си в центре связывания;

4) окисление SH-группы Cys-34;

5) катализируемое Си/САЧ окисление других молекул растворенным кислородом с образованием радикалов (окислительный стресс).

Таким образом, прооксидантные свойства комплекса САЧ с ионами меди реализуются лишь после окисления SH-группы белка или взаимодействия тиоловой группы с монооксидом азота (NO).

Рис. 1. Схема расположения центров связывания жирных кислот, меди, а также локализация зондов I и II в доменах I, II и III в структуре САЧ

Сывороточный альбумин как мишень свободных радикалов

Существует большое число данных о том, что САЧ обладает антиоксидантной активностью, которая обусловлена не одной, а по меньшей мере тремя причинами: 1) связыванием металлов переменной валентности, например меди; 2) реакцией со свободными радикалами (ловушка радикалов); 3) образованием при окислительной модификации продуктов, обладающих антиоксидантными свойствами.

Если добавить САЧ к липопротеинам крови, которые быстро окисляются в присутствии ионов меди, то перекисное окисление липидов в липопротеинах резко тормозится [10], однако не исчезает полностью, поскольку в комплексе с альбумином медь сохраняет каталитическую активность. Таким образом, САЧ является антиоксидантом, потому что образует комплекс с ионами меди, но этот комплекс сам по себе может быть прооксидантом, что зависит от количества связанной с альбумином меди в плазме крови и активности этого комплекса. Как уже было отмечено, связывание NO и жирных кислот, а также химическая модификация тиоло-вой группы Cys-34 делают комплекс Cu/САЧ каталитически активным. Напротив, нативный САЧ полностью подавляет каталитическую активность ионов меди.

Перехватчиком (ловушкой) радикалов в сывороточном альбумине служит прежде всего SH-группа Cys-34, благодаря которой САЧ составляет основную часть активных тиолов в плазме крови [11, 12]. Окисление Cys-34 приводит к образованию сульфеновой кислоты (RSOH), которая в дальнейшем окисляется до сульфиновой (RSO2H) или сульфоновой (RSO3H) [13]. Поскольку, как уже было сказано, SH-группы служат защитой от свободнорадикаль-ного окисления [14, 15], их концентрация в плазме крови заметно снижается при усилении ОС, в том числе при многих заболеваниях [16-18], а также при старении [19]. K. Oettl и соавт. методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) с флуоресцентным детектированием исследовали редокс-состояние САЧ (Cys-34) в качестве возможного системного маркера ОС у больных с различными заболеваниями (катарактой, глаукомой, возрастной дегенерацией желтого пятна, сахарным диабетом, диабетической ретинопатией и гипертензией) с осложнениями и без осложнений и с учетом возможных возрастных последствий [20].

Другой аминокислотой, чувствительной к действию свободных радикалов, является метионин. В состав САЧ входят 6 остатков метионина. Действие самых разнообразных окислителей приводит к образованию метионин сульфоксида (MetSO). Однако изменения в свойствах САЧ, вызываемые свободными радикалами, в случае с метио-нином трактуются не вполне однозначно. Если спроецировать ситуацию на ферменты, то можно обратиться к работе R. Levine и соавт. [21], в которой автор на примере глута-мин-синтазы установил, что предпочтительное окисление незащищенных метиониновых остатков ферментов мало сказывается на выполняемых ею биологических функциях. Вместе с тем в работе высказано предположение, что цикл окисления и восстановления метиониновых остатков в биологических системах может служить фактором защиты от активных форм кислорода и предотвращать другие функционально важные изменения в структуре белка.

Третьей мишенью для свободных радикалов в сывороточном альбумине служат ароматические аминокислоты, которые в условиях ОС могут подвергаться окислительной модификации. В состав САЧ входят 18 остатков

тирозина и 1 остаток триптофана. Результат окислительной модификации свободных тирозина и триптофана, а также альбумина — усиление защитных свойств белка, поскольку образуются продукты окисления, являющиеся антиоксидантами [22]. В частности, одним из таких продуктов в случае тирозина выступает ДОФА [22].

Таким образом, под действием свободных радикалов САЧ теряет свободную тиоловую группу цистеина, часть тирозиновых и триптофановый остаток. Чем выше уровень ОС в крови человека (по другой терминологии — системного ОС), тем сильнее степень потери тиолов и ароматических аминокислот. Оба этих критерия в настоящее время используются для оценки уровня ОС в клинической практике. Заметим при этом, что ароматические аминокислоты, входящие в состав САЧ, являются природными флуо-рофорами, а следовательно, изучение их окислительной деструкции можно проводить простым и чувствительным методом регистрации ультрафиолетовой (УФ) флуоресценции. Этому вопросу посвящен ряд работ. Снижение флуоресценции САЧ наблюдали при исследовании влияния гликозилирования [23] и свободных радикалов [24], моделируя сахарный диабет. Авторами была обнаружена четкая корреляция между конформационными изменениями молекулы белка и его антиоксидантными свойствами, подтверждена ключевая роль ионов меди при проявлении прооксидантных свойств альбумина. Аналогичные эффекты снижения интенсивности аналитического сигнала, представляющие полезный индекс деградации аминокислот и демонстрирующие четкую зависимость окисления и конформационных перестроек белка, были обнаружены при исследовании воздействия индивидуального гидрок-сильного радикала (•OH) и его комбинации с супероксидным анион-радикалом (•OH + •О2-) на белки [25]; при изучении окисления тиоловых групп и увеличения числа фруктозаминов у пациентов, страдающих обструктивным апноэ сна [26]; при оценке структурных изменений белка, опосредованных взаимодействием с пероксинитритом (окислением триптофана и цистеина, нитрованием тирозина, формированием дитирозина, продуцированием 2,4-реактивного динитрофенилгидразина, карбонилов и фрагментацией молекулы) [27]; при моделировании «мягкого» ОС, вызванного действием аскорбата, кислорода и следовых количеств металлов [28]; наконец, при исследовании корреляции роста окислительной модификации САЧ с увеличением степени тяжести печеночной недостаточности, характеризующейся повышенным содержанием карбонильных групп и одновременно окислением Cys-34 [29].

В последнее время было показано, что окислительная модификация белков усиливается в результате их гликози-лирования [30]. В работе J. V. Hunt, S. P. Wolff [30] этот факт был продемонстирирован на примере триптофана. Более того, многими наблюдениями установлено, что гликозили-рование и окисление тесно связаны друг с другом: глико-зилирование не только усиливает процесс окисления, но и само усиливается им (для описания этого свойства был даже введен термин «glycoxidation» — гликооксидация, от англ. glucosylation и oxidation) [31]. F. Monacelli и соавт. [31] с помощью флуоресцентной спектроскопии и метода кругового дихроизма исследовали конечные продукты окисления и гликозилирования, а также конформацион-ные изменения САЧ после инкубации с рибозой, аскорбиновой кислотой (АК) и диэтилентриамин-пентауксусной кислотой (ДТПК) в различных комбинациях. Установлено, что рибоза вызывает значительное повышение уровня пентозидина (маркера гликозилирования), при этом АК и

ДТПК предотвращают его накопление, особенно на более поздних стадиях инкубации. Рибоза умеренно увеличивала содержание продуктов окисления белка, в то время как АК сильно ингибировала их формирование. Кроме того, ри-боза в комбинации с АК способствовала дополнительному увеличению образования продуктов окисления, а ДТПК затормаживала АК-индуцированное образование продуктов окисления белка. Методом кругового дихроизма получены результаты, позволяющие утверждать, что АК и ДТПК являются сильными модификаторами а-спиральной части структуры САЧ, в то время как рибоза влияет на структуру белка только на более поздних стадиях инкубации.

На основании анализа литературы ранее в нашей лаборатории была проведена серия экспериментов по использованию САЧ в качестве маркера при различных моделях ОС с оценкой структурных изменений альбумина методом спектрофлуориметрии и его антиоксидантных свойств — методом люминол-активированной хемилюминесценции (с некоторыми модификациями) [32]. Растворы люминола C8H7N3O2 (Sigma-Aldrich, США, M = 177,16), САЧ (Sigma-Aldrich, М = 69 000), АБАП (2,2'-азобис(2-амидинопро-пан) дигидрохлорид, Fluka, Германия) были приготовлены растворением соответствующих навесок в фосфатном буферном растворе (KH2PO4, ЧДА). Рабочую концентрацию вещества, использованного в качестве стимула ней-трофилов, — N-формил-метионин-лейцин-фенилаланина (ФМЛФ, Sigma-Aldrich) получали разбавлением исходного раствора средой (раствор Хенкса с глюкозой / HEPES). Для облучения брали образцы со значением оптической плотности не более 0,2 для обеспечения равномерного поглощения УФ во всем объеме раствора и линейности регистрации спектров флуоресценции. Нейтрофилы выделяли из крови пациентов с гранулематозом Вегенера (Клиника нефрологии, внутренних и профессиональных болезней им. Е. М. Тареева). Все измерения выполняли на спектрофлуориметре RF-5301 PC (SHIMADZU, Япония) и на хемилюминометре Lum-5773 («ДИСофт», Россия) с программным обеспечением PowerGraph, спектры поглощения регистрировали на спектрофотометре Specord 200 (Jena Eng., Германия). Образцы облучали на приборе Bio-Link (Vilber Lourmat, Франция), позволяющем осуществлять дозирующее воздействие, с эффективной длиной

коротковолнового излучения 254 нм. В работе использовали следующие модели ОС: физико-химическую (термо-индуцированный распад АБАП), химическую (действие на альбумин радикалов супероксида и гидроксила, образующихся в системе Со2+/Н2О2), физическую (воздействие различных доз УФ-облучения), биологическую (образование радикалов при активации клеток-фагоцитов). Полученные экспериментальные спектры флуоресценции представлены на рис. 2. Во всех экспериментах в качестве среды был использован фосфатный буферный раствор 100 Мм, рН 7,4; длина волны возбуждения для регистрации спектров флуоресценции составляла 260 нм.

Как показывают результаты исследования, при всех моделях ОС наблюдается окислительная модификация белка, что проявляется в снижении интенсивности флуоресценции. Более подробно была рассмотрена физическая модель ОС (УФ-облучение). Полученные экспериментальные данные представлены на рис. 3. Во всех экспериментах в качестве среды был использован фосфатный буферный раствор 100 Мм, рН 7,4; длина волны возбуждения для регистрации спектров флуоресценции составляла 260 нм. Регистрацию хемилюминесценции осуществляли следующим образом: в кювете смешивали растворы АБАП и люминола, полученную смесь инкубировали 20 мин при комнатной температуре в темноте, после чего к смеси АБАП и люминола добавляли фосфатный буферный раствор, нагретый в термостате до 37 °С. Кювету устанавливали в прибор и регистрировали кривую развития хемилюминесценции с выходом на плато. После выхода кривой на стационарный уровень генерации радикалов в систему вносили аликвоту антиоксиданта (САЧ).

На рис. 3 продемонстрированы дозозависимое снижение интенсивности аналитического сигнала под действием УФ и одновременное усиление антиоксидантных свойств САЧ: увеличивается площадь «провала» (латентный период, — время, в течение которого наблюдается тушение флуоресценции под кривой). Это можно объяснить тем, что в результате окисления ароматических аминокислот образуются продукты с антиоксидантными свойствами [22]. На рис. 4 приведена корреляция между снижением интенсивности флуоресценции и ростом антиоксидантной активности (t , мин).

АБАП

Co2+ + И.О.

25 -,

(1)

270 370 470

Длина волны, нм

25

20 -

15

10 -

5 -

22

САЧ (2)

САЧ+И,О,

УФ

270 370 470

Длина волны, нм

25

20

(3)

0

0,42 0,84 2,52 7,56

270 370 470

Длина волны, нм

60 50 40 30 20 10 0

Нейтрофилы САЧ

(4)

270 370 470

Длина волны, нм

Рис. 2. Спектры флуоресценции, полученные в результате исследования. (1) САЧ (0,66 мкМ) и АБАП (2,5 мМ), цифры у кривых указывают время инкубации.

(2) САЧ (0,66 мкМ), Н2О2 (3 мМ) и Со2+ (0,3 мМ), цифры у кривых САЧ + Н2О2 + Со2+ указывают время после добавления Со2+ в систему: 0, 3, 6, 9 и 15 мин.

(3) САЧ (0,66 мкМ), цифры у кривых указывают дозы УФ-облучения, кДж/см2. (4) САЧ (фракция, выделенная из плазмы и разбавленная в соотношении 1 : 100) и добавки нейтрофилов, стимулированных сульфатом бария и ФМЛФ

0

20

270 ^ 320 370 420

ФБ 100 мМ pH 7,4 Длина волны, нм

470

6

4

2

ФБ+АБАП+Люм

0

0 5

20 25 30 Время, мин

Рис. 3. Изменение флуоресцентных и антиоксидантных свойств САЧ при воздействии различных доз УФ-облучения. (1) Спектры флуоресценции САЧ (0,66 мкМ); белок подвергся действию разных доз УФ-облучения (цифры указывают дозы, Дж/см2: 0 — нативный белок, 1 — 0,050, 2 — 0,200, 3 — 0,400, 4 — 0,600, 5 — 0,800, 6 — 1,000). (2) Кривые развития хемилюминесценции САЧ (0,66 мкМ), подвергшегося действию разных доз УФ-облучения (цифры у кривых указывают дозы, Дж/см2), в системе, содержащей фосфатный буферный раствор (ФБ) (37 °С), АБАП (2,5 мМ), люминол (Люм) (2 мкМ), общий объем системы — 1,000 мл

Рис. 4. Сравнение изменения флуоресценции САЧ (0,66 мкМ) (Х340г воздействия коротковолнового излучения, Дж/см2

25 20 15 10 5 0

Дозы УФ-облучения, Дж/см2

337 нм) и роста общей антиоксидантной активности (t , мин) с увеличением дозы

8

ВЫВОДЫ

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Проведен анализ и обобщены известные экспериментальные данные о роли альбумина как источника и одновременно мишени свободных радикалов. С альбумином связан второй по величине пул меди в плазме крови. При различных патологических состояниях уровень альбумин-связанной меди повышается. Рассмотрены механизм и условия реализации прооксидантных свойств образующегося комплекса. Вместе с тем сам по себе альбумин является основным защитным белком плазмы, и данная функция реализуется прежде всего за счет его способности перехватывать свободные радикалы. Протекторные свойства альбумина проявляются в первую очередь благодаря наличию SH-групп цистеина-34. Некоторый вклад в это могут вносить 6 остатков другой аминокислоты —

метионина, также весьма чувствительные к окислению. Наконец, за образование продуктов, обладающих выраженными антиоксидантными свойствами, ответственны ароматические аминокислоты — последний факт подкреплен собственным экспериментальным материалом. Окислительная модификация сывороточного альбумина в разных моделях окислительного стресса была оценена спектрофлуориметрическим методом, более подробно разобрана физическая модель (ультрафиолетовое облучение): показано дозозависимое снижение интенсивности аналитического сигнала при одновременном усилении антиоксидантных свойств белка, которые отслеживали с помощью метода люминол-активированной хемилюми-несценции. Одним из продуктов, обладающих антиокси-дантными свойствами, оказался ДОФА, образующийся в результате окисления тирозина.

Литература

1. Dalle-Donne I, Aldini G, Carini M, Colombo R, Rossi R, Milzani A. Protein carbonylation, cellular dysfunction, and disease progression. J Cell Mol Med. 2006; 10 (2): 389-406.

2. Dean RT, Fu S, Stocker R, Davies MJ. Biochemistry and pathology of radical-mediated protein oxidation. Biochem J. 1997; 324 (1): 1-18.

3. Gwinner W, Grone HJ. Role of reactive oxygen species in glomerulonephritis. Nephrol Dial Transplant. 2000; 15 (8): 1127-32.

4. Linder MC, Wooten L, Cerveza P, Cotton S, Shulze R, Lomeli N. Copper transport. Am J Clin Nutr. 1998; 67 (5): 965S-71S.

5. Laussac JP, Sarkar B. Characterization of the copper(II)- and nickel(II)-transport site of human serum albumin. Studies of copper(II) and nickel(II) binding to peptide 1-24 of human serum

albumin by 13C and 1H NMR spectroscopy. Biochemistry. 1984; 23 (12): 2832-8.

6. Dastych M. Serum levels of zinc, copper and selenium in patients with Wilson's disease treated with zinc. Vnitr Lek. 1999; 45 (4): 217-9.

7. Rafter GW. Rheumatoid arthritis: a disturbance in copper homeostasis. Med Hypotheses. 1987; 22 (3): 245-9.

8. Suzuki KT, Shiobara Y, Tachibana A, Oqra Y, Matsumoto K. Copper increases in both plasma and red blood cells at the onset of acute hepatitis in LEC rats. Res Commun Mol Pathol Pharmacol. 1999; 103 (2): 189-94.

9. Gryzunov YA, Arroyo A, Vigne JL, Zhao Q, Tyurin VA, Hubel CA, et al. Binding of fatty acids facilitates oxidation of cysteine-34

and converts copper-albumin complexes from antioxidants to prooxidants. Arch Biochem Biophys. 2003; 413 (1): 53-66.

10. Thomas CE. The influence of medium components on Cu(2+)-dependent oxidation of low-density lipoproteins and its sensitivity to superoxide dismutase. Biochim Biophys Acta. 1992; 1128 (1): 50-7.

11. Carter DC, Ho JX. Structure of serum albumin. Adv Protein Chem. 1994; 45: 153-203.

12. Schauenstein E, Dachs F. Quantification and localisation of SH-groups in human blood serum proteins. Z Naturforsch C. 1978; 33 (9-10): 803.

13. Roche M, Rondeau P, Singh NR, Tarnus E, Bourdon E. The antioxidant properties of serum albumin. FEBS Lett. 2008; 582 (13): 1783-7.

14. Halliwell B, Gutteridge JM. The antioxidants of human extracellular fluids. Arch Biochem Biophys. 1990; 280 (1): 1-8.

15. Hu ML, Louie S, Cross CE, Motchnik P, Halliwell B. Antioxidant protection against hypochlorous acid in human plasma. J Lab Clin Med. 1993; 121 (2): 257-62.

16. Hayakawa A, Kuwata K, Era S, Sogami M, Shimonaka H, Yamamoto M, et al. Alteration of redox state of human serum albumin in patients under anesthesia and invasive surgery. J Chromatogr B Biomed Sci Appl. 1997; 698 (1-2): 27-33.

17. Kumano K, Yokota S, Go M, Suyamal K, Sakail T, Era S, et al. Quantitative and qualitative changes of serum albumin in CAPD patients. Adv Perit Dial. 1992; 8: 127-30.

18. Suzuki E, Yasuda K, Takeda N, Sakata S, Era S, Kuwata K, et al. Increased oxidized form of human serum albumin in patients with diabetes mellitus. Diabetes Res Clin Pract. 1992; 18 (3): 153-8.

19. Era S, Kuwata K, Imai H, Nakamura K, Hayashi T, Sogami M. Age-related change in redox state of human serum albumin. Biochim Biophys Acta. 1995; 1247 (1): 12-6.

20. Oettl K, Reibnegger G, Schmut O. The redox state of human serum albumin in eye diseases with and without complications. Acta Ophthalmol. 2011; 89 (2): e174-9.

21. Levine RL, Mosoni L, Berlett BS, Stadtman E. Methionine residues as endogenous antioxidants in proteins. Proc Natl Acad Sci USA. 1996; 93 (26): 15036-40.

22. Polimova AM, Vladimirova GA, Proskurnina EV, Vladimirov YuA. Antioxidants as aromatic amino acid oxidation products. Biofizika. 2011; 56 (4): 581-6.

23. Yuan F, Liu SX, Tian JW. Advanced oxidation protein products induce reactive oxygen species production in endothelial cells. Di Yi Jun Yi Da Xue Xue Bao. 2004; 24 (12): 1350-2.

24. Bourdon E, Loreau N, Blache D. Glucose and free radicals impair the antioxidant properties of serum albumin. FASEB J. 1999; 13 (2): 233-44.

25. Davies KJ, Delsignore ME, Lin SW. Protein damage and degradation by oxygen radicals. II. Modification of amino acids. J Biol Chem. 1987; 262 (20): 9902-7.

26. Faure P, Tamisier R, Baguet JP, Favier A, Halimi S, Levy P, et al. Impairment of serum albumin antioxidant properties in obstructive sleep apnoea syndrome. Eur Respir J. 2008; 31 (5): 1046-53.

27. Han JY, MiuraS, Akiba Y, Higuchi H, Kato S, Suzuki H et al. Chronic ethanol consumption exacerbates microcirculatory damage in rat mesentery after reperfusion. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2001; 280 (5): G939-48.

28. Meucci E, Mordente A, Martorana GE. Metal-catalyzed oxidation of human serum albumin: conformational and functional changes. Implications in protein aging. J Biol Chem. 1991; 266 (8): 4692-9.

29. Oettl K, Stadlbauer V, Petter F, Greilberger J, Putz-Bankuti C, Hallstrom S, et al. Oxidative damage of albumin in advanced liver disease. Biochim Biophys Acta. 2008; 1782 (7-8): 469-73.

30. Hunt JV, Wolff SP. Oxidative glycation and free radical production: a causal mechanism of diabetic complications. Free Radic Res Commun. 1991; 12-13 (1): 115-23.

31. Monacelli F, Storace D, D'Arrigo C, Sanguineti R, Borghi R, Pacini D, et al. Structural alterations of human serum albumin caused by glycative and oxidative stressors revealed by circular dichroism analysis. Int J Mol Sci. 2013; 14 (6): 10694-709.

32. Алексеев А. В., Проскурнина Е. В., Владимиров Ю. А. Определение антиоксидантов методом активированной хемилюминесценции с использованием 2, 2'-азо-бис (2-амидинопропа-на). Вестник Московского университета. Серия «Химия». 2012; 53 (3): 187-93.

References

1. Dalle-Donne I, Aldini G, Carini M, Colombo R, Rossi R, Milzani A. Protein carbonylation, cellular dysfunction, and disease progression. J Cell Mol Med. 2006; 10 (2): 389-406.

2. Dean RT, Fu S, Stocker R, Davies MJ. Biochemistry and pathology of radical-mediated protein oxidation. Biochem J. 1997; 324 (1): 1-18.

3. Gwinner W, Grone HJ. Role of reactive oxygen species in glomerulonephritis. Nephrol Dial Transplant. 2000; 15 (8): 1127-32.

4. Linder MC, Wooten L, Cerveza P, Cotton S, Shulze R, Lomeli N. Copper transport. Am J Clin Nutr. 1998; 67 (5): 965S-71S.

5. Laussac JP, Sarkar B. Characterization of the copper(II)- and nickel(II)-transport site of human serum albumin. Studies of copper(II) and nickel(II) binding to peptide 1-24 of human serum albumin by 13C and 1H NMR spectroscopy. Biochemistry. 1984; 23 (12): 2832-8.

6. Dastych M. Serum levels of zinc, copper and selenium in patients with Wilson's disease treated with zinc. Vnitr Lek. 1999; 45 (4): 217-9.

7. Rafter GW. Rheumatoid arthritis: a disturbance in copper homeostasis. Med Hypotheses. 1987; 22 (3): 245-9.

8. Suzuki KT, Shiobara Y, Tachibana A, Oqra Y, Matsumoto K. Copper increases in both plasma and red blood cells at the onset of acute hepatitis in LEC rats. Res Commun Mol Pathol Pharmacol. 1999; 103 (2): 189-94.

9. Gryzunov YA, Arroyo A, Vigne JL, Zhao Q, Tyurin VA, Hubel CA, et al. Binding of fatty acids facilitates oxidation of cysteine-34 and converts copper-albumin complexes from antioxidants to prooxidants. Arch Biochem Biophys. 2003; 413 (1): 53-66.

10. Thomas CE. The influence of medium components on Cu(2+)-dependent oxidation of low-density lipoproteins and its sensitivity to superoxide dismutase. Biochim Biophys Acta. 1992; 1128 (1): 50-7.

11. Carter DC, Ho JX. Structure of serum albumin. Adv Protein Chem. 1994; 45: 153-203.

12. Schauenstein E, Dachs F. Quantification and localisation of SH-groups in human blood serum proteins. Z Naturforsch C. 1978; 33 (9-10): 803.

13. Roche M, Rondeau P, Singh NR, Tarnus E, Bourdon E. The antioxidant properties of serum albumin. FEBS Lett. 2008; 582 (13): 1783-7.

14. Halliwell B, Gutteridge JM. The antioxidants of human extracellular fluids. Arch Biochem Biophys. 1990; 280 (1): 1-8.

15. Hu ML, Louie S, Cross CE, Motchnik P, Halliwell B. Antioxidant protection against hypochlorous acid in human plasma. J Lab Clin Med. 1993; 121 (2): 257-62.

16. Hayakawa A, Kuwata K, Era S, Sogami M, Shimonaka H, Yamamoto M, et al. Alteration of redox state of human serum albumin in patients under anesthesia and invasive surgery. J Chromatogr B Biomed Sci Appl. 1997; 698 (1-2): 27-33.

17. Kumano K, Yokota S, Go M, Suyamal K, Sakail T, Era S, et al. Quantitative and qualitative changes of serum albumin in CAPD patients. Adv Perit Dial. 1992; 8: 127-30.

18. Suzuki E, Yasuda K, Takeda N, Sakata S, Era S, Kuwata K, et al. Increased oxidized form of human serum albumin in patients with diabetes mellitus. Diabetes Res Clin Pract. 1992; 18 (3): 153-8.

19. Era S, Kuwata K, Imai H, Nakamura K, Hayashi T, Sogami M. Age-

related change in redox state of human serum albumin. Biochim Biophys Acta. 1995; 1247 (1): 12-6.

20. Oettl K, Reibnegger G, Schmut O. The redox state of human serum albumin in eye diseases with and without complications. Acta Ophthalmol. 2011; 89 (2): e174-9.

21. Levine RL, Mosoni L, Berlett BS, Stadtman E. Methionine residues as endogenous antioxidants in proteins. Proc Natl Acad Sci USA. 1996; 93 (26): 15036-40.

22. Polimova AM, Vladimirova GA, Proskurnina EV, Vladimirov YuA. Antioxidants as aromatic amino acid oxidation products. Biofizika. 2011; 56 (4): 581-6.

23. Yuan F, Liu SX, Tian JW. Advanced oxidation protein products induce reactive oxygen species production in endothelial cells. Di Yi Jun Yi Da Xue Xue Bao. 2004; 24 (12): 1350-2.

24. Bourdon E, Loreau N, Blache D. Glucose and free radicals impair the antioxidant properties of serum albumin. FASEB J. 1999; 13 (2): 233-44.

25. Davies KJ, Delsignore ME, Lin SW. Protein damage and degradation by oxygen radicals. II. Modification of amino acids. J Biol Chem. 1987; 262 (20): 9902-7.

26. Faure P, Tamisier R, Baguet JP, Favier A, Halimi S, Levy P, et al. Impairment of serum albumin antioxidant properties in obstructive

sleep apnoea syndrome. Eur Respir J. 2008; 31 (5): 1046-53.

27. Han JY, MiuraS, Akiba Y, Higuchi H, Kato S, Suzuki H et al. Chronic ethanol consumption exacerbates microcirculatory damage in rat mesentery after reperfusion. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2001; 280 (5): G939-48.

28. Meucci E, Mordente A, Martorana GE. Metal-catalyzed oxidation of human serum albumin: conformational and functional changes. Implications in protein aging. J Biol Chem. 1991; 266 (8): 4692-9.

29. Oettl K, Stadlbauer V, Petter F, Greilberger J, Putz-Bankuti C, Hallstrom S, et al. Oxidative damage of albumin in advanced liver disease. Biochim Biophys Acta. 2008; 1782 (7-8): 469-73.

30. Hunt JV, Wolff SP. Oxidative glycation and free radical production: a causal mechanism of diabetic complications. Free Radic Res Commun. 1991; 12-13 (1): 115-23.

31. Monacelli F, Storace D, D'Arrigo C, Sanguineti R, Borghi R, Pacini D, et al. Structural alterations of human serum albumin caused by glycative and oxidative stressors revealed by circular dichroism analysis. Int J Mol Sci. 2013; 14 (6): 10694-709.

32. Alekseev AV, Proskurina EV, Vladimirov YuA. Opredelenie antioksidantov metodom aktivirovannoy khemilyuminestsentsii s ispol'zovaniem 2, 2'-azo-bis (2-amidinopropana). Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 'Khimiya'. 2012; 53 (3): 187-93.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.