CC BY
69
УДК 612.017 + 577.125-0.92.9
ВЛИЯНИЕ ИММУНИЗАЦИИ НА УРОВЕНЬ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ И КАРБОНИЛИРОВАНИЕ БЕЛКОВ В ПЛАЗМЕ КРОВИ И В ИММУННЫХ ОРГАНАХ У КРЫС С РАЗЛИЧНОЙ УСТОЙЧИВОСТЬЮ К ГИПОКСИИ
М.В. Комелькова, Д.А. Козочкин, М.Е. Мишарина, О.Б. Цейликман, В.Э Цейликман, М.С. Лапшин
Целью исследования является определение зависимости между уровнем свободнорадикального окисления и исходной устойчивостью к гипоксии в условиях иммунизации. Исследование выполнено на 46 белых беспородных крысах. Животные первоначально подвергались действию гипербарической гипоксии. По результатам тестирования животные разделялись на высокоустойчивых (ВУ) и низкоустойчивых (НУ) животных. Спустя 30 дней животные подвергались трехкратному воздействию трехчасового иммобилизационного стресса с интервалом между воздействиями 24 ч. В плазме крови и внутренних органах определяли содержание молекулярных продуктов пере-кисного окисления липидов и карбонилированных белков. После антигенной нагрузки у НУ животных по сравнению с ВУ животными отмечается более высокий уровень иммунного ответа. У ВУ животных сниженный уровень иммунного ответа ассоциируется с более низким содержанием молекулярных продуктов ПОЛ в костном мозге и в плазме. В условиях иммунизации ВУ животных сниженный уровень иммунного ответа ассоциирован со снижением свободнорадикального окисления во внутренних органах.
Ключевые слова: иммунизация, гипоксия, перекисное окисление липидов, карбони-лирование белков.
Цитокины как секреторные факторы иммуно-компетентных клеток активно вовлечены в межклеточную кооперацию между различными субпопуляциями лейкоцитарных клеток в ответ на проникновение в организм аллоантигенов [4-6]. Цитокин-зависимые сигнальные пути, эксплуатируемые в иммунных органах и связанные с активацией транскрипционного фактора №-кБ, предусматривают усиление свободнорадикального окисления [2]. В свою очередь, являющийся звеном свободнорадикального окисления «карбонильный стресс» в виде активации перекисного окисления липидов (ПОЛ), и окисления белков часто наблюдается при гипоксических воздействиях [1]. Известно, что цитокины в определенных условиях повышают устойчивость к гипоксии и с этим связано их участие в индукции толерантного гипобиоза [4]. С этих позиций усиление иммунного ответа, также как и устойчивость к гипоксии рассматривается как атрибутивный признак толерантной стратегии адаптации. В настоящее время детально исследованы особенности ПОЛ в крови и во внутренних органах у животных с высокой (ВУ) и низкой устойчивостью (НУ) к гипоксии [1]. Однако остается не известным - как иммунизация влияет на свободнорадикальное окисление в иммунных органах у животных с различной устойчивостью к гипоксии?
Целью данной работы являлось изучение
влияния иммунизации на процессы свободнорадикального окисления у ВУ и у НУ крыс.
Материалы и методы. Исследование выполнено на 46 белых беспородных крысах. Животные первоначально подвергались действию гипербари-ческой гипоксии. По результатам тестирования животные разделялись на ВУ и НУ животных. Спустя 30 дней животные подвергались трехкратному воздействию трехчасового иммобилизацион-ного стресса с интервалом между воздействиями 24 ч. После завершения стрессорного воздействия животные были иммунизированы эритроцитами барана в соответствии с протоколом. Таким образом, животные были разделены на следующие группы:
1) интактные крысы;
2) ВУ крысы;
3) НУ крысы;
4) ВУ крысы + иммунизация;
5) НУ крысы + иммунизация.
После завершения эксперимента животные умерщвлялись под эфирным наркозом. Выраженность ТЪ-2-зависимого иммунного ответа определялась по количеству антителообразующих клеток (АОК), а ТИ-1-зависимого иммунного ответа по интенсивности реакции гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ). Содержание молекулярных продуктов ПОЛ определяли по методике И.А. Волчегорского и соавт., а содержание карбо-
Проблемы здравоохранения
Таблица 1
Выраженность ТИ-1- и ТИ-2-зависимого иммунного ответа у иммунизированных животных с различной устойчивостью к гипоксии
Показатель ВУ (п = 5) НУ (п = 6)
Относительное количество АОК, % 0,183 ± 0,382 Р = 0,01 и 1,854 ± 0,792
Степень выраженности ГЗТ, см3 0,22 ± 0,02 Р = 0,04 И 0,398 ± 0,07
Примечание. Здесь и в табл. 2 и - критерий Манна - Уитни; различия считали статистически значимыми при р < 0,05; Р - статистическая значимость различий между группами ВУ контроль и НУ контроль.
Таблица 2
Некоторые показатели свободнорадикального окисления у иммунизированных высокоустойчивых и низкоустойчивых крыс
Показатель ВУ (п = 5) НУ (п = 6)
Костный мозг
Диеновые конъюгаты (гептан) 0,846 ± 0,005 0,933 ± 0,008 Р = 0,006 И
Кетодиены и сопряженные триены (гептан) 0,227 ± 0,001 0,262 ± 0,004 Р = 0,006 И
Селезенка
Кетодиены и сопряженные триены (изопропанол) 0,264 ± 0,004 0,271 ± 0,003 Р = 0,01 И
Плазма
Диеновые конъюгаты (гептан) 0,844 ± 0,007 0,876 ± 0,006 Р = 0,016 И
Кетодиены и сопряженные триены (гептан) 0,229 ± 0,022 0,237 ± 0,0014 Р = 0,016 И
нилированных белков по методике Е.Е. Дубининой и соавт. Статистическую значимость различий между несколькими группами определяли с помощью критерия Краскелла - Уолиса, между двумя группами по критерию Манна - Уитни.
Результаты и обсуждение. После проведения гипоксического воздействия ни в плазме крови, ни во внутренних органах не наблюдалось статистически значимых различий по показателям свободнорадикального окисления между ВУ и НУ животными.
После антигенной нагрузки у НУ животных по сравнению с ВУ животными отмечается более высокий уровень !Ъ-1- и ТИ-2-зависимого иммунного ответа. Об этом свидетельствует повышенное содержание АОК и увеличение интенсивности ГЗТ (табл. 1).
Установлено, что иммунизация животных аллоантигеном привела к различиям по показателям ПОЛ в костном мозге, селезенке, и плазме крови (табл. 2). При этом уровень карбонилирован-ных белков не претерпел существенных изменений.
В костном мозге у ВУ крыс на 5-е сут после иммунизации наблюдался более низкий уровень гептан-растворимых диеновых конъюгатов, а также кетодиенов и сопряженных триенов. Также у ВУ крыс наблюдался более низкий уровень изо-
пропанол-растворимых диеновых конъюгатов. Следовательно, иммунизация привела к снижению уровня ПОЛ и карбонилированных белков в костном мозге. В селезенке нестрессированных НУ крыс наблюдался повышенный уровень изопропа-нол-растворимых кетодиенов.
В плазме крови у нестрессированных НУ крыс по сравнению с ВУ крысами после иммунизации отмечен более высокий уровень всех категорий гептан-растворимых продуктов ПОЛ.
Необходимо отметить, что у ВУ животных сниженный уровень иммунного ответа ассоциируется с более низким содержанием молекулярных продуктов ПОЛ в костном мозге и в плазме. Более высокий уровень ПОЛ у НУ животных может быть связан с цитокин-зависимым увеличением уровня ОТ-кБ. Известно, что этот транскрипционный фактор активируется при участии Н202 [7]. Вполне возможно, что повышенный уровень иммунного ответа у НУ животных имеет цитокин-зависимый характер. В свою очередь, трансдукция цитокинового сигнала через ОТ-кБ сопряжена с усилением свободнорадикального окисления [1, 7]. Таким образом, у ВУ животных сниженный уровень перекисного окисления липидов в костном мозге и в селезенке на фоне сниженного иммунного ответа можно интерпретировать как ограничение физиологических функций этих звеньев сво-
Комелькова М.В., Козочкин Д.А., Мишарина М.Е. и др. Влияние иммунизации на уровень молекулярных
продуктов перекисного окисления липидов...
боднорадикального окисления. Следует отметить, что некоторые молекулярные продукты ПОЛ стимулируют клеточную пролиферацию за счет активации митоген-зависимых протеинкиназ и проте-инкиназы С [2]. В связи с этим уместно обратить внимание на то, что у НУ крыс более высокий уровень иммунного ответа сопряжен с более высоким уровнем кариоцитов в тимусе и в костном мозге. Возможно, это отражает участие тех диапазонов значений продуктов ПОЛ и карбонилиро-ванных белков, что характерны для НУ крыс, в стимуляции пролиферации в иммунных органах. Помимо иммунных органов, у ВУ крыс после иммунизации наблюдался более низкий уровень ПОЛ в плазме крови. Этот факт согласуется с классическими представлениями о повышенной устойчивости к окислительному стрессу у животных с высоким уровнем толерантности к гипоксии [3]. Примечательно, что до иммунизации между ВУ и НУ животными не наблюдалось статистически значимых различий по уровню свободно-радикального окисления. В связи с этим уместно обратить внимание на то, что антигенный прессинг является разновидностью, так называемых «некогнитивных» стрессоров, где первичным афферентным звеном является иммунная система [5]. Известно, что за счет иммунно-нейроэндокринных взаимодействий при иммунизации происходит активация гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, с последующим усилением продукции корти-костерона, а глюкокортикоиды обладают способностью регулировать процессы свободнорадикального окисления [6]. Одним из механизмов глюкокортикоид-зависимого усиления свободнорадикального окисления является их непосредственное влияние на работу электрон-транспортной цепи митохондрий, что является проявлением негеномных эффектов глюкокортикоидов [2]. Вероятно, с этим связано наличие более высокого ПОЛ и карбонилированных белков у НУ животных.
Заключение. В условиях иммунизации ВУ животных сниженный уровень иммунного ответа ассоциирован со снижением свободнорадикального окисления в иммунных органах. Напротив, у НУ животных на фоне повышенного уровня свободнорадикального окисления в иммунных органах наблюдалось усиление иммунного ответа.
Исследование поддержано грантом РФФИ 14-04-01381.
Литература
1. Грек, О.Р. Гипобарическая гипоксия и метаболизм ксенобиотиков / О.Р. Грек, А.В. Ефремов, В.И. Шарапов. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2007. -120 с.
2. Дубинина, Е.Е. Продукты метаболизма кислорода в функциональной активности клеток (жизнь и смерть, созидание и разрушение). Физиологические и клинико-биохимические аспекты / Е.Е. Дубинина. - СПб.: Мед. пресса, 2006. - 397 с.
3. Хачатурьян, М. Л. Показатели перекисно-го окисления липидов органов крыс с различной устойчивостью к гипоксии / М.Л. Хачатурьян, В.М. Гукасов, П.Г. Комаров // Бюл. экспер. биол. -1996. - Т. 121, № 1. - С. 26-29.
4. Экспериментальное моделирование и лабораторная оценка адаптивных реакций организма / И.А. Волчегорский, И.И. Долгушин, О.Л. Колесников, В.Э. Цейликман. - Челябинск: Изд-во ЧГПУ, 2000. - 167 с.
5. Blalock, J.E. The immune system as a sensory organ / J.E. Blalock // J. Immunol. - 1984. - Vol. 132, № 3. - P. 1067-1070.
6. Dinarello, C.A. The biological properties of IL-1 / C.A. Dinarello //Eur. Cytokine Netw. - 1994. -Vol. 5, № 6. - Р. 517-531.
7. Murray, A.R. Oxidative stress' and inflammatory response in dermal toxicity of single-walled carbon nanotubes / A.R. Murray, E. Kisin, S. Leonard // Toxicology. - 2009. - Vol. 257 (3). - Р. 161-171.
Комелькова Мария Владимировна, аспирант кафедры биохимии, Южно-Уральский государственный медицинский университет (Челябинск), [email protected].
Козочкин Денис Александрович, ассистент кафедры биохимии, Южно-Уральский государственный медицинский университет (Челябинск), [email protected].
Мишарина Мария Евгеньевна, аспирант кафедры биохимии, Южно-Уральский государственный медицинский университет (Челябинск), [email protected].
Цейликман Ольга Борисовна, профессор кафедры адаптивной физической культуры, физиологии и биохимии, Южно-Уральский государственный университет (Челябинск), [email protected].
Цейликман Вадим Эдуардович, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой биохимии, Южно-Уральский государственный медицинский университет (Челябинск), [email protected].
Лапшин Максим Сергеевич, кандидат биологических наук, докторант кафедры адаптивной физической культуры, физиологии и биохимии, Южно-Уральский государственный университет (Челябинск), [email protected].
Поступила в редакцию 26 декабря 2013 г.
Проблемы здравоохранения
Bulletin of the South Ural State University Series “Education, Healthcare Service, Physical Education” _________________________________2014, vol. 14, no. 1, pp. 69-72
EFFECT OF IMMUNIZATION ON MOLECULAR PRODUCTS OF LIPID PEROXIDATION LEVEL AND CARBONILATED PROTEINS CONTENT IN PLASMA AND IMMUNE ORGANS IN RATS WITH DIFFERENT HYPOXIA RESISTANCE
M.V. Komelkova, South Ural State Medical University, Chelyabinsk, Russian Federation, [email protected], D.A. Kozochkin, South Ural State Medical University, Chelyabinsk, Russian Federation, [email protected],
M.E. Misharina, South Ural State Medical University, Chelyabinsk, Russian Federation, [email protected],
O.B. Tseylikman, South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation, [email protected],
V.E. Tseylikman, South Ural State Medical University, Chelyabinsk, Russian Federation, [email protected], M.S. Lapshin, South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation, [email protected]
Objective: to determine the relation between the level of free radical oxidation and initial resistance to hypoxia in immunization conditions. The study was performed on 46 white rats. Animals were initially exposed to hyperbaric hypoxia. According to the results of testing all animals were divided into high-resistant (HR) and low-resistant (LR) ones. 30 days later the animals were thrice exposed to the three-hour immobilization stress with an interval between exposures of 24 hours. In plasma, blood and internal organs the content of molecular products of lipid peroxidation and carbonylated proteins was determined. LR animals in comparison with HR animals have higher levels of immune response after antigenic load. In HR animals reduced level of immune response is associated with low levels of lipid peroxidation products in the bone marrow and in the spleen. Reduced level of immune response that animals show at the immunization is associated with a reduction of free radical oxidation in the immune organs.
Keywords: immunization, hypoxia, lipid peroxidation.
References
1. Grek O.R., Efremov A.V, Sharapov V.I. Gipobaricheskaya gipoksiya i metabolizm ksenobiotikov [Hypo-baric Hypoxia and Metabolism of Xenobiotics]. Moscow, GEOTAR-Media Publ., 2007, 120 p.
2. Dubinina E.E. Produkty metabolizma kisloroda v funktsional’noy aktivnosti kletok (zhizn’ i smert’, sozida-nie i razrushenie). Fiziologicheskie i kliniko-biokhimicheskie aspekty [Products of Oxygen Metabolism in the Functional Activity of Cells (Life and Death, Creation and Destruction). Physiological and Clinical-Biochemical Aspects]. St. Petersburg, Medical Press Publ., 2006, 397 p.
3. Khachatur'yan M.L., Gukasov V.M., Komarov P.G. [Lipid Peroxidation of Rats with Different Resistance to Hypoxia]. Byulleten’ eksperimental’noy biologii i meditsiny [Bulletin of Experimental Biology and Medicine], 1996, vol. 121, no. 1, pp. 26-29 (in Russian).
4. Volchegorskiy I.A., Dolgushin I.I., Kolesnikov O.L., Tseylikman V.E. Eksperimental’noe modelirovanie i laboratornaya otsenka adaptivnykh reaktsiy organizma [Experimental Modeling and Laboratory Evaluation of Adaptive Reactions of the Organism]. Cheliabinsk, South Ural St. Univ. Publ., 2000, 167 p.
5. Blalock J.E. The Immune System as a Sensory Organ. J. Immunol, 1984, vol. 132, no. 3, pp. 1067-1070.
6. Dinarello C.A. The Biological Properties of IL-1 Eur. Cytokine Netw., 1994, vol. 5, no. 6, pp. 517-531.
7. Murray A.R., Kisin E., Leonard S. Oxidative stress and inflammatory response in dermal toxicity of single-walled carbon nanotubes. Toxicology, 2009, Mar 29, no. 257(3), pp. 161-171.
Received 26 December 2013
