CC BY
47
Алехина Е.М., Захарова О.В., Тиньков А.А.,
Богатов М.А., Шарапова Н.В., Красиков С.И.
ГОУ ВПО «Оренбургская государственная медицинская академия» Росздрава
ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ НА АКТИВНОСТЬ СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗЫ И КАТАЛАЗЫ ЖИТЕЛЕЙ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ
Загрязнение окружающей среды металлами переменной валентности приводит к несогласованному изменению активности ферментов супероксиддисмутазы и каталазы, обусловленное действием окислительной нагрузки. В работе установлен уровень окислительной нагрузки окружающей среды в восточной, центральной и западной зонах Оренбургской области. Определена активность антиоксидантных ферментов СОД и каталазы у жителей Оренбургской области. Полученные данные позволяют определить степень влияния экологической обстановки на состояние здоровья населения.
Ключевые слова: металлы переменной валентности, супероксиддисмутаза, каталаза, «окислительная» нагрузка.
Среди химических загрязнителей окружающей среды имеются вещества, обладающие способностью активировать процессы свободно-радикального окисления (СРО). Наиболее выраженными прооксидантными свойствами обладают металлы переменной валентности (МПВ) или ё-элементы [1,3]. Известно, что длительное воздействие МПВ на организм приводит к повышению интенсивности процессов свободнорадикального окисления [4,9,12], и в итоге - к истощению антиоксидантных систем организма [5,7,12,13]. Вместе с тем, изучение действия ё-металлов (никеля, хрома, железа, марганца, меди) на состояние СОД и КАТ, у лиц, проживающих на территориях с различным набором поллютантов из числа МПВ, до настоящего времени не проводились. Это и послужило целью нашей работы.
Материалы и методы
Материалом исследования явилась кровь 800 жителей Оренбургской области, в возрасте 27-66 лет. Из них 270 человек постоянно, не менее 5 лет проживали в центре, 265 человек - на востоке и 265 на западе области. Кровь собиралась с ЭДТА в качестве антикоагулянта для исследования эритроцитарной массы. Трижды отмытую изотоническим раствором эритроцитар-ную массу исследовали на наличие каталазной и супероксиддисмутазной активности. Катала-зу определяли кинетическим спектрофотометрическим методом по скорости разложения перекиси водорода (2иск, 1962), супероксиддисмута-зу - кинетическим спектрофотометрическим ме-
тодом по скорости ингибирования реакции окисления адреналина (Т.В.Сирота,1999). За единицу активности каталазы принимали такое количество фермента, которое достаточно для разложения 50% перекиси водорода пробы. За единицу активности супероксиддисмутазы принимали такое количество фермента, которое вызывает 50% ингибирование реакции окисления адреналина за данный промежуток времени. Активность пересчитывали на грамм гемоглобина.
С помощью показателя, соответствующего суммарной величине произведений геё/ох-по-тенциалов каждого из присутствующих в среде прооксидантов на их молярную концентрацию [2] для трех зон области рассчитывались риск развития «окислительного» стресса и суммарная «окислительная нагрузка»:
Е = [М1п+] х Е1° + [М2п+]х Е2° + [Мхп+]х Ех°,
Е . = ЕСЫ Е= Е +Х Е Х
сут (вода или воздух) г сут вода сут воздух
где Е - риск развития «окислительного» стресса; [Мп+] - концентрация прооксиданта (мкмоль/л, мкмоль/ м3); Е° - стандартный электродный потенциал (В/моль); Есут - суточная «окислительная нагрузка» по воде, воздуху (мкмоль*В/л, мкмоль*В/м3); СЫ -скорость контакта с загрязненной средой; Ег - суммарная окислительная нагрузка.
Анализ исследуемых параметров проводился в разрезе трех жилых зон наблюдения (западная, центральная и восточная), в соответствие с географическими и инфраструктурными особенностями (количеством промышленных предприятий) [1].
Результаты
Данные, представленные в таблице 1 отражают величину суммарной «окислительной» нагрузки и активность супероксиддисмутазы и каталазы на территориях восточной, центральной и западной зон области.
Из таблицы видно, что величина «окислительной» нагрузки на востоке области была максимальной и превышала величину определяемого показателя на территориях центральной и западной зон области в среднем на 25%.
Из данных таблицы следует, что у жителей восточной, наиболее неблагополучной по степени окислительной нагрузки территории области, активность каталазы была самой низкой. Активность каталазы в центре области была выше, но достоверных различий с величиной исследуемого показателя у жителей восточной территории обнаружено не было. Показатели каталазной активности жителей западного региона были на 10% выше, чем на востоке. В то же время, для лиц, проживающих на востоке области, было отмечено некоторое повышение активности супероксиддисмутазы. У жителей центрального и западного регионов активность СОД была средней.
Обсуждение результатов.
Подобного рода зависимость между содержанием в среде обитания прооксидантов из числа МПВ и активностью СОД и каталазы, на наш взгляд, может быть вызвана тем, что МПВ выступают в роли индукторов СОД. Известно, что СОД относится к металлоферментам, катализирующим реакцию:
2O/" + 2H+ ^ H2O2 + O2.
В норме СОД осуществляет инактивацию радикалов кислорода, которые могут возникнуть в ходе биологических реакций переноса электронов [6,7,9]. При воздействии на организм металлов с переменной валентностью повышается интенсивность процессов свободно-
Таблица 1. Суммарная «окислительная» нагрузка в административных районах Оренбургской области
Восток Центр Запад
Есум 10.10i0.51 7.61i0.38* 5.69i0.20*
СОД . U/г. Hb 168.93i13.2 155.04i16.23 158.49i11.21
Каталаза. U/г. Hb 365.09i19.53 407.67i23.62 429.84i20.32
Достоверность различий: * - р1-23<0,01
радикального окисления, и как следствие, повышается концентрация радикалов кислорода, что служит сигналом экспрессии генов, отвечающих за синтез фермента. В конечном итоге, содержание СОД в организме увеличивается. Вместе с тем, в результате подобной активации на фоне снижения концентрации 02^- происходит увеличение содержания перекиси водорода. Накопление в клетке перекиси водорода препятствует каталаза:
2Н202 ^ 02 + 2Н2О.
В то же время, высокие концентрации Н202 ингибируют активность данного фермента [8] и в итоге фермент теряет свою активность в процессе функционирования [11,13].
В связи с изложенным выше, повышение активности СОД на фоне снижения активности каталазы, на наш взгляд, может быть вызвано увеличением концентрации перекиси водорода в крови, которая в больших концентрациях обладает ингибирующим действием на активность каталазы.
Таким образом, проведенные исследования свидетельствуют о том, что уровень окислительной нагрузки и некоторые показатели антиоксидантного статуса, ответственные за детоксикацию перекиси и супероксидного аниона, являются взаимообусловленными. Несогласованное изменение активности ферментов, судя по результатам исследования, обусловленное действием окислительной нагрузки, может приводить к накоплению АФК (пероксида водорода).
Список использованной литературы:
1. Боев В.М., Дунаев В.Н., Шагеев Р.М., Фролова Е.Г. Гигиеническая оценка формирования суммарного риска популяционному здоровью на урбанизированных территориях//Гигиена и санитария, №5, 2007, с. 12-14.
2. Боев В.М., Свистунова Н.В., Тимошинова С.В. Влияние окислительной нагрузки на антиоксидантный статус организма человека // Актуальные вопросы военной и практической медицины. Сб. трудов. VI Межрегион. н.-пр. конф.Привол.-Урал. воен. Округа. - 2005. - С. 628.
3. Боев В.М., Быстрых В.В. Гигиенические аспекты загрязнения атмосферного воздуха г.Оренбурга//Актуальные проблемы гигиены:Труды научн.конф. - Казань, 1994. - с. 47-49.
4. Боев В.М., Быстрых В.В., Горлов А.В., Карпов А.И., Кудрин В.И. Урбанизированная среда обитания и здоровье человека - «Димур» - Оренбург - 2004.
5. Зенков Н.К., Меньшикова Е.Б. Активированные кислородные метаболиты в биологических системах. // Успехи соврем. биологии. - 1993. - Т.113, №3. - С.286-295.
6. Дубинина Е.Е. Некоторые особенности функционирования ферментов антиоксиданнтой защиты плазмы крови человека // Биохимия,1993 - т.58 - вып.2,-с.268-273.
7. Зиятдинова Г.К., Будников Г.К., Погорельцев В.Н. Оценка интегральной антиоксидантной емкости плазмы крови по ее реакции с супероксидным анион-радикалом // Клиническая лаботаторная диагностика, 2005 - №6 - с.12-15.
8. Еремин А.Н., Метелица Д.И. Каталитические свойства каталазы в микроэмульсиях поверхностно-активных веществ в октане//Биохимия,1996,т.61,вып.9, с.1672-1685.
9. Меньщикова Е.Б., Зенков И.П. Антиоксиданты и ингибиторы радикальных окислительных процессов // Успехи современной биологии,1993 - том 113 - вып.4 - с.442-455.
10. Метелица Д.И. Моделирование окислительно-восстановительных ферментов. - Минск: Наука и техника, 1984. - 292с.
11. Мирошниченко О.С. Биогенез, физиологическая роль и свойства каталазы. // Биомембраны и клетка. - 1989. - №7. -С. 32-41.
12. Надеенко В.Г. Заболеваемость населения в условиях влияния химического фактора среды на человека // Материалы VII Всероссийского съезда гигиенистов и санитарных врачей. - М., 1991. - С.73-74.
13. Осипов А.Н., Азизова О.А., Владимиров Ю.А. Активные формы кислорода и их роль в организме.//Успехи биологической химии. - М.: Наука, 1990. - Т.31. - С. 180-208.
