CC BY
36
© ПРАХИН Е.И., АКИМОВА Н.С., САВЧЕНКО А.А., ГЕРАСИМЧУК А.Н.
ВЛИЯНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ВИТАМИНИЗАЦИИ НА МЕТАБОЛИЗМ ЛИМФОЦИТОВ КРОВИ
Е.И. Прахин, Н.С. Акимова, А.А. Савченко, А.Н. Герасимчук Красноярская государственная медицинская академия им. В.Ф. Войно-
Ясенецкого, ректор - д.м.н., проф. И.П. Артюхов; кафедра детских болезней лечебного факультета, зав. - д.м.н., проф. Е.И. Прахин;
ГУ НИИ медицинских проблем Севера СО РАМН, директор - д.м.н., проф.
В. Т. Манчук.
Резюме. Изучено влияние поливитаминного комплекса на метаболизм лимфоцитов крови практически здоровых детей дошкольного возраста в сравнении с группой контроля. Установлено, что метаболизм лимфоцитов и в группе витаминизации, и контроля характеризовался снижением интенсивности энергопродуцирующих реакций и сохранной активностью пентозофосфатного цикла. У детей из группы витаминизации эти изменения сочетались с активацией пластических процессов в клетке. С помощью корреляционного анализа доказано, что уровень активности ферментов лимфоцитов в результате приема поливитаминного комплекса был более сбалансирован, чем в контрольной группе.
Ключевые слова: витамины, лимфоциты, ферменты, метаболизм.
Одной из целей назначения детям поливитаминных комплексов в профилактических дозах является снижение острой и хронической заболеваемости. И хотя во многих научных исследованиях показана эффективность таких мероприятий (снижение общей заболеваемости, снижение средней продолжительности острых заболеваний и т.д.), однако физиологические механизмы, лежащие в основе этих результатов, изучены недостаточно.
Иммуномодулирующей роли витаминов всегда уделялось большое внимание, однако уровень иммунореактивности организма определяется не только морфологическим составом иммунных клеток и их количеством в крови, но и уровнем метаболических процессов в этих клетках. Доказано, что лимфоциты, снабженные рецепторами ко всем гуморальным регуляторным веществам, отвечают на поступающие импульсы изменением активности ферментов [2, 4, 12].
Большинство витаминов являются непосредственными участниками метаболических процессов, происходящих в клетках, выступая коферментами в реакциях обмена аминокислот, углеводов и жиров [1]. Несмотря на ряд работ, посвященных изучению влияния дополнительной витаминизации на метаболизм лимфоцитов [3,11,13], проблема до сих пор представляет научный и практический интерес. Особенно если речь идет о влиянии профилактической витаминизации на метаболизм клеток иммунной системы у практически здоровых детей.
Цель - оценить влияние дополнительной витаминизации на активность НАД(Ф)-зависимых дегидрогеназ лимфоцитов крови.
Материалы и методы
Обследование проводилось в трех детских садах г. Красноярска. Всего обследовано 41 ребенок в возрасте 4-6 лет. Критериями отбора для включения в исследование были: I - II группа здоровья, проживание в данном районе г. Красноярска не менее 3-х лет и посещение детского сада не менее одного года. Случайным отбором все дети были разделены на: группа витаминизации (п=26)
- дети, получающие поливитаминный комплекс (табл.1), содержащий витамины в количестве, приближенном к суточной потребности, и контрольная (п=15).
Определение активности НАД(Ф)-зависимых дегидрогеназ в лимфоцитах крови проводился биолюминесцентным методом [8]. Изучалась активность следующих ферментов: глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г6ФДГ), глицерол-3-фосфатдегидрогеназы (Г3ФДГ), малик-фермента (НАДФМДГ), прямой и обратной реакции лактатдегидрогеназы (ЛДГ и обр. ЛДГ), прямой и обратной реакции малатдегидрогеназы (МДГ и обр. МДГ), прямых и обратных реакций НАДФ- и НАД-зависимых глутаматдегидрогеназ (НАДФГДГ, обр. НАДФГДГ, НАДГДГ и обр. НАДГДГ), НАД- и НАДФ-зависимых изоцитратдегидрогеназ (НАДИЦДГ и НАДФИЦДГ) и глутатионредуктазы (ГР). Активность дегидрогеназ выражали в ферментативных единицах (1 Е = 1 мкмоль/мин) на 10000 клеток.
Оценка метаболической активности лимфоцитов проводилась в динамике: осенью (до начала витаминизации) и весной (по ее окончании).
Для всех полученных данных определяли медиану (Ме), нижний и верхний квартили (С25-С75). Сравнение двух несвязанных групп осуществляли с помощью критерия Манна-Уитни. Сравнение двух связанных выборок проводили с помощью и-критерия Вилкоксона. Взаимосвязи между количественными признаками выявляли с помощью непараметрического корреляционного анализа методом Спирмена.
Результаты и обсуждение
У всех детей, независимо от витаминизации, при исследовании в динамике обнаружено снижение активности НАДГДГ и МДГ (табл. 2). Это
сопровождалось изменением активности вспомогательных дегидрогеназных реакций: понижение активности шунтирующей реакции НАДФМДГ (в обеих группах) и вспомогательной реакции НАДФИЦДГ (в группе витаминизации). Эти изменения отражают снижение интенсивности реакций цикла трикарбоновых кислот и соответственно аэробных энергетических процессов.
Активность Г3ФДГ, которая обеспечивает перенос продуктов катаболизма липидов на реакции анаэробного окисления глюкозы, снизился в динамике в обеих группах. При снижении активности Г3ФДГ и соответственно стимуляции гликолиза продуктами липидного обмена можно предположить снижение субстратного потока по гликолизу, то есть ингибирование анаэробного дыхания клеток. Однако снижение активности этого фермента, по-видимому, не оказало существенного влияния на активность процессов гликолиза. Подтверждением этому может служить уровень активности анаэробной реакции ЛДГ, который остался неизменным в контрольной и снизился в группе витаминизации, что может свидетельствовать о том, что клетка не нуждается в повышении концентрации пирувата.
Активность Г6ФДГ в динамике статистически значимо не изменилась, что позволяет говорить о сохраненной активности пентозофосфатного цикла, за счет которого на 50 % покрывается потребность клеток в НАДФН. Кроме того, продуктами пентозофосфатного цикла являются различные пентозофосфаты, которые необходимы для реакций синтеза нуклеиновых кислот и ряда коферментов. Неизменившаяся активность пентозофосфатного цикла может свидетельствовать о функциональной стабильности клеток, так как в ряде исследований было показано, что активность Г6ФДГ снижается у лиц с иммунодефицитами и повышается при аутоиммунных и аллергических заболеваниях [5, 9].
В то же время в группе витаминизации отмечается активация оттока а-кетоглутората из цикла Кребса на переаминирование с образованием глутамата за счет активации НАДН- и НАДФН-зависимых глутаматдегидрогеназ. Это свидетельствует об усилении оттока субстратов с цикла трикарбоновых кислот на аминокислотный обмен, что может положительно влиять на реакции макромолекулярного синтеза.
ГР - основной фермент антиоксидантной системы. Значимое снижение активности этого фермента, наблюдающееся в обеих группах детей, вероятно,
указывает на низкую активность процессов перекисного окисления липидов в клетке, не требующее стимуляции антиоксидантной системы клетки.
Сравнение активности ферментов лимфоцитов при повторном исследовании в группах контроля и витаминизации не установило статистически значимых отличий между этими группами.
Корреляционный анализ уровней активности НАД(Ф)-зависимых
дегидрогеназ лимфоцитов крови обнаружил отличия между количеством и силой корреляционных связей у детей до и после витаминизации.
У детей, получавших поливитамины, до проведения витаминизации было отмечено значительное количество (п=23) корреляционных взаимосвязей между активностью дегидрогеназ, число которых при повторном исследовании снижается (п=4) (рис.1). Так после витаминизации отмечаются корреляционные связи между активностью НАДГДГ и НАДИЦДГ (г = 0,43, р < 0,05), НАДГДГ и НАДФИЦДГ (г = 0,43, р < 0,05), которые указывают на сонаправленное действие ферментов, с целью выработки одного метаболита - а-кетоглутората. Появление в группе витаминизации положительной взаимосвязи между активностью обр. НАДФГДГ и ключевой реакцией малат-аспартатного шунта -обр. МДГ (г = 0,49, р < 0,05) позволяет говорить о том, что отток субстратов с цикла Кребса на пластические процессы не оказывает существенного влияния на аэробные энергетические реакции. И при первом, и при повторном исследовании общей осталась только взаимосвязь обр. МДГ и обр. ЛДГ (г = 0,74, р < 0,001 и г = 0,49, р < 0,05, соответственно).
В контрольной группе корреляционные связи при повторном исследовании по сравнению с исходными данными также изменились (рис. 2). Хотя число статистически значимых корреляционных связей уменьшилось незначительно: 12 корреляционных связей при первом исследовании и 10 связей - при повторном, сами взаимосвязи поменялись. Общей на начало и конец исследования была только связь между обр. ЛДГ и обр. МДГ (г = 0,68, р < 0,01 и г = 0,52, р < 0,05 соответственно). Положительная взаимосвязь между ГР и НАДФИЦДГ (г = 0,52, р < 0,05) отражает метаболическую связь между
данными ферментами и может служить объяснением снижения активности ГР. Отрицательные взаимосвязи НАДГДГ - обр. НАДФГДГ (г = - 0,57, р < 0,05) и обр. ЛДГ - обр. НАДГДГ (г = - 0,55, р < 0,05) отражают перераспределение субстратных потоков в клетках и возникающую вследствие этого конкуренцию за субстрат в контрольной группе. Положительные корреляционные связи НАДФГДГ - обр. НАДФГДГ (г = 0,61, р < 0,05) и МДГ - обр. НАДФГДГ (г =
0,63, р < 0,05), возможно, указывают на высокую значимость продуктов аминокислотного обмена в аэробных энергетических реакциях в отличие от группы витаминизации.
Как известно, чем выше нагрузка на иммунную систему, тем большее число ее структурных компонентов подключается для реализации иммунных функций [6]. По мнению ряда авторов, этот принцип может быть приемлем и для взаимодействия ферментов между собой [7,10]. При этом большое количество связей свидетельствует о неблагоприятных условиях, в которых пребывает клетка, и позволяет ей наиболее экономно расходовать белковые катализаторы. Анализ корреляционных связей между показателями ферментативной активности лимфоцитов детей показал, что получавшие дополнительную витаминизацию находятся в более благоприятных условиях. Это проявляется сбалансированностью метаболических процессов в клетках и возможностью использования субстратов преимущественно на пластические процессы.
Таким образом, соотношение активности ферментов в исследуемых группах показало, что внутриклеточный метаболизм характеризуется снижением интенсивности энергопродуцирующих реакций, которое характерно для всех детей независимо от витаминизации. В группе витаминизации ингибирование окислительно-восстановительных реакций митохондриального компартмента и сохраненная активность пентозофосфатного цикла сочетались с активацией оттока субстратов с цикла Кребса на аминокислотный обмен в клетке. С помощью корреляционного анализа доказано, что уровень активности ферментов лимфоцитов в результате приема поливитаминного комплекса был более сбалансирован, чем в контрольной группе.
INFLUENCE OF ADDITIONAL VITAMINIZATION ON METABOLISM OF BLOOD LYMPHOCYTES
E.I. Prahin, N.S. Akimova, A.A. Savchenko, A.N. Gerasimchuk Krasnoyarsk state medical academy named in honour of V.F. Vojno-
Yasenetskij
Influence of poly-vitamin complex on metabolism of blood lymphocytes in healthy group of children of pre-school age was studied in comparison with control group. It was determined that metabolism of blood lymphocytes both in vitaminization group and in control group characterized by decreased intensity of energy producing reactions and remained level of activity of pentose-phosphate pathway. For children of vitaminization group those changes were combined with increased activity of plastic processes in cells. Correlation analysis proved that level of activity of lymphocyte enzymes as result of taking poly-vitamin complex was more balanced than in control group.
Литература
1. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия - М.: Медицина, 1998. - 704 с.
2. Грязева Н.И., Шурлыгина Л.В., Вербицкая А.В. и др. Изменение активности лактат - и сукцинатдегидрогеназы лимфоцитов крови у самцов мышей с агрессивным и субмиссивным типами поведения //Бюл. эксперим. биол. и медицины. - 2000. -Т.129, № 1. - С.53-55.
3. Измайлова Т.Д., Петричук С.В., Шищенко В.М. и др. От здоровой клетки к здоровому организму //Лечащий врач. - 2005. - №
4. - С.66-68.
4. Комисарова И.А., Нарциссов Р.П., Бурбенская Н.М. Влияние фенобарбитала на активность митохондриальных ферментов лимфоцитов периферической крови и окислительное фосфорилирование в митохондриях печени // Бюл. эксперим. биол. и медицины. - 2001. - Т.131, № 4. - С. 392-395.
5. Куртасова Л.М., Манчук В.Т., Савченко А.А. Основы метаболической иммунореабилитации детей с атопическим дерматитом. - Красноярск: изд. КрасГМА, 2002. - 153 с.
6. Михайленко А.А., Федотова Т.А. Роль корреляционных
взаимосвязей в оценке функциональных возможностей иммунной системы //Иммунология. - 2000. - № 6. - С. 59-61.
7. Пашов А.И., Дыхно Ю.А., Цхай В.Б. и др. Изменения
метаболических параметров лимфоцитов больных раком тела матки в зависимости от вегетативной регуляции // Сиб. мед. журнал. -2006. - № 1. - С. 30-34.
8. Савченко А.А., Сунцова Л.Н. Высокочувствительное
определение активности дегидрогеназ человека биолюминесцентным методом //Лаборатор. дело. - 1989. - №11. - С.23-25.
9. Савченко А.А., Манчук В.Т. Метаболический механизм развития иммунной недостаточности при адаптации к условиям Крайнего Севера // Бюллетень СО РМАН. - 2003. - № 2. - С. 98-101.
10. Северин С.Е., Катуков В.Ю., Муйжнек Е.Л. и др. Проблемы
избирательной регуляции клеточной активности - от
фундаментальных основ к практическим результатам //Вопр. биол., медиц. и фармацевт. химии. - 1998. - № 1. - С.6-15.
11. Щеплягина Л.А., Маслова О.И., Римарчук Г.В. и др. Витамины и минералы для роста и развития детей // Consilium medicum. - 2005.
- Т.07, №2. - С. 68-71.
12. Buttgereit F., Burmester G.R., Brand M.D. Therapeutically targeting lymphocyte energy metabolism by high-dose glucocorticoids // Biochem. Pharmacol. - 2000. - Vol.59, № 6. - P. 597-603.
13. Puskas F., Gergely P., Banki K. et al. Stimulation of the pentose phosphate pathway and glutathione levels by dehydroascorbate, the oxidized form of vitamin C. // FASEB J. - 2000. - Vol.14. - P. 13521361
НАДФГДГ
обр. НАДГДГ Г
НАДФГДГ
НАДФМДГ НАДГДГ
До витаминизации
ГбФДГ
ГЗФДГ
ЛДГ
МДГ
НАДФГДГ
НАДФМДГ
НАДГДГ
обр. НАДФГДГ
обр. НАДГДГ
обр. МДГ
“г
обр. ЛДГ
НАДИЦДГ НАДФИЦДГ
После витаминизации
I НАДИЦДГ I [НАДФИЦДГ |
\ /tartan
I НАДИЦДГ I I НАДФИЦДГ 1
Состав поливитаминного препарата, применявшегося детьми группы витаминизации
Нутриент Поливитаминный напиток (1 стакан - 15 г на 200 мл воды)
Абс. содержание % от рекомендуемой суточной потребности
Витамины: С, мг 30,0 60,0
В1, мг 0,6 66,7
В2, мг 0,6 60,0
В6, мг 0,6 46,2
В12, мкг 1,0 66,7
А, МЕ 1650 100,0
Б, МЕ 150 150,0
Е, мг 3,5 50,0
Никотинамид, мг 6,5 59,0
Фолиевая кислота, мкг 200,0 100,0
Пантотеновая кислота, мг 2,5
Биотин, мг 0,07
Таблица 2
Сравнение активности НАД(Ф)-зависимых дегидрогеназ (мкЕ) в лимфоцитах крови на фоне витаминизации (Ме (С25 - С75))
Показатели Показатели в исследуемых группах
Контроля (n =15) Витаминизации (n = 2б)
Осень Весна Осень Весна
ГбФДГ 3,14 (1,90-б,27) 1,48 (0,00-24,98) 2,87 (0,20 -15,78) 3,82 (0,71-15,04)
Г3ФДГ 1,45 (0,00-9,93) * 0,01 (0,00-0,01) 4,48 (0,01-9,5б) „ _ * * * 0,01 (0,00-0,01)
ЛДГ 47,07 (13,83-81,80) 1,27 (0,00-31,90) б1,18 (4,84-75,87) * 0,01 (0,00-30,0б)
МДГ 58,35 (25,57-100,95) ** 0,01 (0,00-0,38) 59,50 (14,00 -104,77) 0,01 (0,00-0,55)
НАДФМДГ 25,75 (5,74-35,38) ** 0,01 (0,00-0,01) 11,б7 (2,7б -25,55) * 0,07 (0,00-9,31)
НАДФГДГ 0,44 (0,01-5,0б) 0,01 (0,00-10,73) 0,б2 (0,01-1,б9) 0,03 (0,00-1,34)
НАДГДГ 3б,41 (0,00-83,92) * 0,01 (0,00-17,71) 53,0б (б,98 -бб,90) ** 0,01 (0,00-7,74)
НАДИЦДГ 1,70 (0,00-15,38) 0,01 (0,00-2,77) 21,10 (0,01 -37,б7) ** 0,01 (0,00-4,40)
НАДФИЦДГ 4,79 (0,25-11,42) 0,01 (0,00-1,31) 4,б1 (0,09 -13,43) * 0,01 (0,00-1,20)
Обр. ЛДГ 0,01 (0,00-7,93) 0,71 (0,00-44,72) 0,7б (0,01 -1б,55) 0,001 (0,000-14,б19)
Обр. МДГ 8,б7 (0,00-5б,70) * * 10б,87 (94,39-113,21) 5,2б (3,44 -29,70) 94,73*** (б2,89-103,27)
ГР 0,51 (0,00-4,24) 0,01 (0,00-0,01) 0,01 (0,00 -7,0б) ** 0,01 (0,00-0,01)
Обр. НАДГДГ 3,00 (0,00-2б,89) 51,3б (25,07-72,39) 0,01 (0,00-0,01) 45,20*** (32,27-70,50)
Обр. НАДФГДГ 1,11 (0,00-2,б9) 2,47 (0,00-7,1б) 0,85 (0,00 -3,35) * б,13 (0,б5-8,50)
Примечание: достоверные различия в сравнении с исходными
показателями: * -р < 0,05, ** - р < 0,01, *** -р < 0,001.
После витаминизации
Рис.1 Корреляционные взаимосвязи активности НАД(Ф)-зависимых дегидрогеназ лимфоцитов крови у детей до и после витаминизации (р < 0,05 и выше)
Примечание: сплошной линией обозначены положительные взаимосвязи, пунктирной - отрицательные взаимосвязи.
Первое исследование
Повторное исследование
Рис. 2. Корреляционные взаимосвязи активности НАД(Ф)-зависимых
дегидрогеназ лимфоцитов крови у детей контрольной группы в динамике (р < 0,05 и выше)
Примечание: сплошной линией обозначены положительные
взаимосвязи, пунктирной - отрицательные взаимосвязи.
