Цитохром Р-450 в проблеме токсического повреждения печени Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

ЛИТЕРАТУРА

1. Куперт А.Ф., Солодун Ю.В. Об аутоиммунном компоненте в патогенезе эндоцервикозов. // Акушерство и гинекология. — 1988. — № 8. — С. 32. 2. Солодун Ю.В., Куперт А.Ф. Иммуноморфологическая оценка эндоцервикозов у женщин репродуктивного возраста в Прибайкалье. // Сб. трудов: Организация медицинского обслуживания и состояние здоровья населения зоны БАМ. —

Иркутск, 1984. — С. 160—161. 3. Яковлева И.А., Кокутэ Б.Г. Морфологическая диагностика предопухолевых процессов и опухолей матки по биопсиям и соскэбам. —

Штиинца, 1979. — 1.46 с. 4. Schauenstein Е., Baiardi F., Benedetto С. et а 1 / Histophotometrical ivestigation on the contents if protein and protein thiols if the epithelium and stroma of the human cervix. — J. Histochemistry, 1983. —

Vol. 4. — P. 465—472. 5. Bukley C., Butler E., Fox H. /

Cervicalintraepithelial neoplasia. — J. Clin. Pathol. — 1982. — Vol. 35. — P. 1 — 13.

SUMMARY

This article includes the clinical data suggesting the dishormonal origin of pseudo-erosion of coli uteri.

We studies the local reaction, as an evidence of control for tissue reaction. Assessing the mitotic activity of the epithelium we showed the connection of proliferative process with the increase of prismatic epithelial mitotic activity, in a cases of progressing pseudo-erosion.

On the basis of these clinical data we can suppose the pseudo-erosion of coli uteri is of dishormonal origin and complex therapy of pseudo-erosion is to be included the hormone-modelling therapy.

© ОСИПЕНКО Б.Г., 1994

УДК 616. 316—001—099

ЦИТОХРОМ Р-450 В ПРОБЛЕМЕ ТОКСИЧЕСКОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ ПЕЧЕНИ

Б.Г. Осипенко

(Иркутский государственный медицинский институт)

Резюме. Токсическое повреждение печени гепатотропными ядами связывают с их метаболизмом в монооксигеназной системе печени. На модели интоксикации диметилнитрозамином (ДМНА) показана связь инактивации цитохрома Р-450 с развитием гепатонекрогенных эффектов. In vivo ДМНА (6мМ) вызывал конверсию цитрохрома Р-450 в неактивную форму — цитохром Р-420. Обсуждается роль цитохрома Р-420 в механизме развития токсического некроза печени.

Печень занимает ведущие позиции в процессах детоксикации экзогенных и эндогенных ядов в организме животных и человека. В условиях химического прессинга, характеризующего современное состояние экосистем промышленных стран, детоксицирующая активность печени определяет способность человека к выживанию. Однако в ходе детоксикации некоторых ксенобиотиков метаболизм печеночных клеток оказывается необратимо поврежденным, что завершается развитием токсического некроза печени.

Ряд исследователей усматривают природу такого эффекта в способности ксенобиотиков повреждать те или иные звенья метаболических реакций в гепатоцитах. В качестве мишеней для атаки химических веществ рассматривают белковый, липидный, нуклеиновый обмены и энергетические реакции в клетках [11, 15, 16]. Вместе с тем ни один из имеющихся фактов биохимической патологии печени, выявленный при воздействии ксенобиотиков, не объясняет природу возникновения некрозов печени [16]. К настоящему времени можно лишь считать достоверно установленным, что некротическое

повреждение печени связано с процессами метаболизма химических веществ в гепатоцитах [11].

Метаболизм ксенобиотиков — многокомпонентный процесс. Однако ключевые реакции их биотрансформации осуществляются в специализированной монооксигеназной системе микросом печени, имеющей в качестве узлового звена — цитохром Р-450. Функции этого фермента заключаются в связывании субстрата, его активации и активации кислорода, окисляющего (годроксилирующего) субстрат. Биохимическая уникальность цитрохрома Р-450 состоит в способности связываться с различными по химической природе субстратами (ксенобиотиками) и катализировать их биотрансформацию. Комплексы субстратов с цитохромом Р-450 имеют два типа спектральных характеристик, в соответствии с чем и классифицируют субстраты.

Уже на первых этапах исследования взаимосвязи токсического повреждения печени и метаболизма ксенобиотиков было высказано предположение, что в ходе метаболизма ядов в микросомальной системе гепатоцитов образуются токсичные дериваты, необратимо повреждающие молекулярные структуры клеток. На примере наиболее изученного в этом плане мощного гепатонекрогенного яда и канцерогена—диметилнитрозамина было получено, казалось бы, неоспоримое подтверждение. В процессе метаболизма ДМНА в микросомальной фракции печени образовывался активный метаболит, метилирующий молекулы ДНК, РНК и белков [11]. Такие повреждения могли лежать в основе дезорганизации любого из обменов в гепатоцитах. Действительно, в период до развития некрозов в гепатоцитах

центролобулярных зон долек печени наблюдали снижение содержания ядерных ДНК и SH-групп, ядерных и цитоплазматических РНК, дисагрегацию полирибосом, инактивацию митохондриальных ферментов, активацию и последующее снижение активности ферментов гликолиза и пентозного цикла [5]. Все названные изменения возникали практически одновременно, что не позволяло положить повреждения какого-либо из обменов в основу гепа-тонекрогенного действия ДМНА, но давало основания предполагать, что в механизме развития описанной патологии мог лежать единый процесс деградации мембранных структур клетки [14].

Результаты исследования гепатотоксиче-ских эффектов четыреххлористого углерода позволили сформировать перекисную гипотезу происхождения некрозов печени [15]. Согласно этой гипотезе гибель гепатоцитов при воздействий ядов опосредована переокислением мембранных липидов, не объясняла природу активации перекисного окисления липидов и, следовательно, не выявляла первопричину токсического некроза печени. Совокупность знаний в этой области указывала, тем не менее, на возможность участия в названном процессе цитохромов микросомальных мембран клеток печени [7, 9].

В микросомальных мембранах печени функционируют два цитохрома: В5 и Р-450. Цитохром В5 служит промежуточным переносчиком электронов в НАДН-зависимой системе, но его роль в мембране недостаточно ясна. Цитохром Р-450 катализирует гидроксилирование ксенобиотиков и, частично, перекисное окисление липидов. In vivo воздействие ксенобиотиков 1-го типа влечет за собой усиление синтеза цитохрома Р-450 de novo. Ряд химических и физических факторов денатурирует цитохром Р-450, превращая его в форму Р-420. При этом цитохром прекращает катализ гидроксилиро-вания ксенобиотиков, но его каталитическая активность в реакциях перекисного окисления липидов возрастает в 5—7 раз [1]. Роль микросомальных цитохромов в механизме развития токсического некроза печени не ясна.

В свете сказанного мы исследовали содержание цитохрома Р-450, Р-420 и в5 в микросомальных мембранах при остром отравлении ДМНА.

Материалы и методы

В работе использовали нелинейных крыс самцов весом 220—250 граммов. Острое отравление животных создавали путем внутрибрю-шинного введения ДМНА в дозе 30 мг/кг (DL50 в наших условиях опыта). Животных забивали декапитацией.

Микросомальные мембраны выделяли с помощью дифференциального ультрацентрифугирования в поле тяготения 105000g [6] на центрифуге VAC-601. Содержание цитохромов и их спектральные характеристики исследовали методом дифференциальной спектрофотомет-рии [13]. Содержание белков в микросомаль-

ной фракции определяли методом Лоури [10]. Гистоморфологический контроль состояния печени проводили после окраски срезов методом Ван-Гизон.

Результаты и обсуждение

Результаты исследования представлены на рисунке 1 и в таблице 1.

При остром отравлении ДМНА в дозе 30 мг/кг даже с появлением типичных для воздействия этого вещества центролобулярных некрозов (2—3 сутки интоксикации) мы не наблюдали существенных изменений содержания цитрохрома B5. Но с развитием интоксикации прослеживались постепенное снижение содержания цитохрома Р-450 и его конверсия в P-420-форму. На спектрограмме снижение поглощения в области 450 нм в ряде случаев сопровождалось смещением максимума поглощения в область 454 нм, что указывало на возможность образования нитрозильного комплекса цитохрома Р-450 [2].

В опытах in vitro снижение содержания цитрохрома Р-450 и его конверсию до цитохрома Р-420 наблюдали при инкубации микросом печени крыс с гепатотропными ядами СС14 и гелиотрином [3, 13]. In vivo такой эффект был получен при отравлении СС14, аллиловым спиртом и D — галактозамином [4, 12].

400 430 500 550 /1ГП \

Рис. 1. Изменение дифференциального спектра СО-комп-лекса цитохромов Р-450 и Р-420 в микросомальных мембранах печени крыс при остром отравлении ДМНА в дозе 30 мг/кг ----------контроль.

Изменение спектра поглощения при интоксикации к концу:

------ третьего часа

-------- первых суток

..... вторых и третьих суток

(концентрация микросомального белка в пробе-500 мкГ/мл)

Таблица 1

Содержание цитрохромов В5, Р-450 и Р-420 в микросомальных мембранах клеток печени крыс при остром отравлении ДМНА в дозе 30 мг/кг (нмоль/мг белка, х+вхО

Сроки интоксикации

Цитохромы 3 часа 1 сутки 2 сутки 3 сутки

конт- роль опыт конт- роль опыт конт- роль опыт конт- роль опыт

0,56 0,58 0,54 0,53 0,50 0,52 0,59 0,54

Цитрохром ±0,01 +0,01 +0,02 +0,08 + 0,01 + 0,03 +0,02 + 0,04

в5 Г|= 16 Г)= 16 *1=12 г|= 12 т]= 18 г|= 18 т|= 12 г)= 12

0,76 0,66 0,66 0,40 0,77 0,34 0,90 0,30

Цитохром +0,1 +0,06 + 0,06 + 0,01 +0,06 +0,04 +0,01 +0,06

Р-450 г|= 13 г|—14 г|= 10 г|= 10 11= 10 п= 10 г|= 10 л= 10

Р>0,1 Р<0,001 Р<0,005 Р<0,001

0,13 0,28 0,19 0,90 0,09 0,94 0,10 0,96

Цитохром +0,03 + 0,01 + 0,03 + 0,03 +0,03 +0,06 ±0,03 +0,02

Р-420 т)= 15 т) = 15 п= 10 г|= 10 .1 = 20 г| = 20 11=12 г]= 12

Р<0,1 Р<0,001 Р<0,001 Р<0,001

Такие данные дают основания считать, что свойство инактивировать цитохром Р-450 и превращать его в цитохром Р-420 является общим для ядов гепатонекрогенного действия. Такое повреждение можно рассматривать как один из важных механизмов их цитотоксиче-ского действия.

Конверсия цитохрома Р-450 влечет за собой резкое усиление активности фермента в реакциях перекисного окисления липидов. Усиленная продукция перекисей сопровождается образованием большого количества свободных радикалов, являющихся мощным повреждающим мембранные структуры клеток фактором. Из этого следует, что конверсию цитохрома Р-450 в P-420-форму можно рассматривать в качестве ключевого момента в инициации свободнорадикальных реакций перекисного окисления липидов, приводящих к деградации мембран и к некрозу клеток печени при воздействии гепатонекрогенных ядов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Арчаков А.И. Микросомальное окисление. — М.: Наука. — 1975. — 327 с. 2. Коен Я.М., Голощапов О.Ф., Хрипач Л.В., Шуляковская Т.С. Влияние модификаторов цитрохрома Р-450 на его инактивацию в процессе деал-килирования диэтилнитрозамина // Цитрохром Р-450 и охрана окружающей среды. — Новосибирск, 1987. — С. 152. 3. Ли B.C., Исамухамедов А.Ш., Каримов М.Ш. и соавт. Исследование фосфолипидных препаратов на инактивацию цитрохрома Р-450 // Цитрохром Р-450 и охрана окружающей среды. — Новосибирск, 1987. — С. 147. 4. Новожеева Т.П., Чусина И.М., Седых И.Э., Ах-меджанов P.P. Терапевтическая эффективность индукторов монооксигеназной системы при токсическом поражении печени // Цитрохром Р-450 и охрана оружающей среды. — Новосибирск, 1987. — С. 159. 5. Осипенко Б.Г., Портяная Н.И. Биохимические проблемы токсикологии низкомолекулярных алкилнитрозаминов // Проблемы охраны здоровья населения и защиты окружающей среды от химических вредных факторов / Труды 1 Всесоюзного съезда токсикологов. — Ростов-на-Дону, 1986. — С

314—315. 6. Dallner G., Ernster L. Subfractionation and composition of microsomal membranes: a review //J. His-tochem. and cytochem. — 1968. — Vol. 16. № 5— P. 611 — 632. 7. Erbas D., Ekmekci A., Aricioglu A., Koz M., Ulkuer M. Effect of diethylnitrosamine on prostaglandin E and lipid peroxidation levels in rat’s liver, lung and renal tissue // Prostagland., Leukotrienes and Essent. Fatty Acids. — 1993. — Vol. 49,— № 4.— P. 805—807. 8. Heath D., Magee P. Toxic properties of dialkylnitrosamines and some related compounds // Brit. J. Industr. Med. — 1962.— Vol. 19,— № 4.— P. 276—282. 9. Jahn F„ Reuter A., Karge E., Danz M., Klinger M. Age dependent different influence of carbon tetrachloride on biotransformation of xenobioties glutathione content lipid peroxidation and histopathology of rat liver // Exp. and Toxicol. Pathol. — 1993. — Vol. 45,— № 2-3,— P. 101 — 107. 10. Lowry O. Protein measurement with the folin phenol reagent//J. Biol. Chemistry. — 1951. — Vol. 193,— № 1,— P. 265—275.

11.Magee P. Evidence for the formation of electrophilic metabolites from N-nitroso compounds // In: Orogins Hum. Caneer, Book B. Gold spring Harbor. — 1977. — P. 629— 637. 12. Moody D.E. Effect of phenobarbital treatment on carbon tetrachloride mediated cytochrome P-450 loss and dience conjugate formation // Toxicol. Lett. — 1992. — Vol. 61. — № 2-3. — P. 213—224. 13. Omura T., Sato R. The carbon monoxide — binding pigment of liver microsomes // J. Biol. Chemistry. — 1964. — Vol. 239.— № 11—P. 2379— 2385. 14. Osipenko B.G. New aspects of metabolism of di-methylnitrosamine in the hepatic monooxigenase system // Annual meeting of the European Environmental Mutagen Society. — 1984. — P. 358—359. 15. Recknagel R. Carbon tetrachloride hepatotoxicity // Pharmacol. Revs. — 1967.— Vol. 19,— № 1. — P. 145—208. 16. Stenback F„ Pellinen L., Rautio A. et al. Mechanisms of action of toxic chemicaly in the liver // Acta Univ. Oulnen D.—1992.—№ 237.—P. 101 —118.

SUMMARY

The toxic damage of the liver by necrogenic agents are considered to be connected with their metabolism by the liver monooxigenase system.

The role of cytochrome P-450 inactivation in development of the hepatonecrogenic effects shown in model of the intoxication of dimethylnitrosamine (DMNA).

DMNA (6 mM) in vivo was shown to induce the conversion of cytochrome P-450 to the inactive forrii, cytochrome P-420.

The findings are discussed with references to the role of cytochrome P-420 in the mechanism of toxic liver necrosis