CC BY
30
Бюллетень медицинских Интернет-конференций (ISSN 2224-6150) 2015. Том 5. № 5
ID: 2015-05-2076-A-4860 Оригинальная статья
Геок И.В.
Влияние окислительного стресса in vitro на биохимические показатели сыворотки крови представителей
классов птиц и млекопитающих
ФГАОУ ВО КФУ им. В.И. Вернадского, кафедра биохимии Научный руководитель: к.б.н. Никольская В.А.
Резюме
В результате исследований получены данные, свидетельствующие о значительном воздействии окислительного стресса на изученные биохимические показатели сыворотки крови Sus scrofa и Galus galus. Установлены различия в направленности и степени их изменений при инициации окислительных процессов in vitro у Sus scrofa и Galus galus.
Ключевые слова: окислительный стресс, сыворотка крови, продукты окислительной модификации белков, Sus scrofa, Galus galus
Введение
В современных научных исследованиях много внимания уделяется изучению влияния окислительного стресса на белки сыворотки крови человека [1,2,3-4] или отдельных животных [5], но в целом особенности его воздействия на биохимические показатели у представителей различных классов позвоночных остаются по-прежнему малоизученными.
Цель: изучение воздействия модели окислительного стресса (среды Фентона) на показатели окислительной модификации белков сыворотки крови домашней свиньи (Sus scrofa) и домашней курицы (Galus galus).
Материал и методы
Объектом исследований служили домашняя свинья (Sus scrofa) и домашняя курица (Galus galus). Sus scrofa относится к классу млекопитающие (Mammalia), отряду парнокопытные Artiodactyla, подотряду нежвачныеNonruminantia, семейству свиные Suidae, роду Sus. Порода - крупная белая. Galus galus относится к классу птицы (Aves), отряду Galliformes, семейству куриные Gallidae, роду Galus. Порода - чёрный австралорп.
Эти виды выбраны для изучения, так как являются типичными представителями класса Mammalia и класса Aves, соответственно. Забор крови осуществлялся утром из сонной артерии.
Материалом исследований служила сыворотка крови Sus scrofa и Galus galus, до (в исходном состоянии) и после 15 минутной инкубации при 37 С в среде Фентона, содержащей 10 мМ FеSO4 и 3 мМ Н2О2. Среду Фентона готовили непосредственно перед проведением эксперимента [3].
Для определения окислительной модификации белков использован метод Дубининой Е.Е. [7].
Результаты
Результаты исследования уровня окислительной модификации белков в сыворотке крови Sus scrofa и Galus galus до и после инициации окислительных процессов in vitro представлены в табл. 1.
В исходном состоянии (до воздействия окислительного стресса) в сыворотке крови у Sus scrofa показаны достоверные различия (p<0,01) в содержании продуктов окислительной модификации белков крови по сравнению сGalus galus: уровень продуктов окислительной модификации, регистрируемых при длинах волн 356 и 370 нм ниже; а при 430 и 530 нм - выше. После инициации окислительных реакций in vitro в сыворотке крови Sus scrofa (Л регистрации 356 и 370 нм) содержание продуктов окислительной модификации снижается по сравнению с исходным состоянием (на 31,2 и 18,2% соответственно), при 430 нм - повышается на 17,4%. При длине волны 530 нм наблюдается тенденция к увеличению данного показателя.
В сыворотке крови Galus galus после инкубации показана тенденция к увеличению содержания продуктов окислительной модификации белков, определяемых при длинах волн 356 и 370 нм. При длинах волн регистрации 430 и 530 нм наблюдаются достоверные изменения - уменьшение и увеличение, соответственно.
Обсуждение
Таким образом, существующие различия данного показателя в сыворотке крови Sus scrofa и Galus galus усиливаются после инкубации. У Sus scrofa при длинах волн 356 и 370 нм уровень продуктов окислительной модификации после инкубации снижается на 31,3 и 18,2%, соответственно, в то время как у Galus galus изменения данного показателя не превышают 5%.
Неоднозначность изменений показателя окислительной модификации белков у представителей разных классов может быть связана, по крайней мере, с тремя различными, но в тоже время взаимосвязанными процессами, происходящими при окислении. Первый - изменения содержания продуктов окислительной модификации белков (например, при длинах волн 430 и 530 нм) могут быть связаны с взаимным переходом основных альдегидных форм динитрофенилгидразонов в кетонные [4]. Второй - окисленные белки могут деградироваться, с образованием соответствующих пептидов [7].
Bulletin of Medical Internet Conferences (ISSN 2224-61SC)
2C1S. Volume S. Issue S
Таблица 1. Содержание продуктов окислительной модификации белков (ед. опт. плотности) в сыворотке крови Sus scrofa и Galus galus до и после инкубации в среде Фентона (Мш)
Исследуемый материал
Длина волны, нм
Sus scrofa n=18
Galus galus n=18
сыворотка крови до инкубации
сыворотка крови после инкубации
Bs6 B7Ü 4BÜ 530 356 B7Ü 4BÜ sBÜ
0,1310,002** 0,1540,003** 0,1380,002** 0,0330,002** 0,1030,003*'**
Ü,126Ü,ÜÜs*, ** Ü,162Ü,ÜÜs*, **
0,0340,002**
Ü,149Ü,ÜÜB Ü,181Ü,ÜÜ6 Ü,Ü91Ü,ÜÜ2 0,0270,002 0,1510,004 Ü,189Ü,ÜÜs Ü,Ü72Ü,ÜÜ1* Ü,ÜBÜÜ,ÜÜ2*
Примечание: * - достоверность различий показателя при воздействии среды Фентона по сравнению с исходным состоянием (p<0,01); ** - достоверность различий показателя у Sus scrofa по сравнению с Galus galus (р<0,01)
Третий - дальнейшее окисление частично окисленных белков, которое может вызывать агрегацию продуктов [8]. Кроме того, изначально в аминокислотном составе белков у Sus scrofa и Galus galus также наблюдаются различия [9], что не может не отразится на изученном показателе.
Согласованное изменение показателей может быть вызвано одним и тем же механизмом реакции организма на окислительный стресс. В организме физиологическая активность растворов пропорциональна осмотическому давлению в связи с тем, что действующих молекул больше. Если белок упакован в компактную глобулу, то его химическую активность можно считать как активность внешних групп. Это означает, что если белковая глобула сжата, то рост показателей окислительной модификации может свидетельствовать о доокислении групп, до этого момента частично затронутых окислительным процессом. Если белковая молекула находится в частично развернутой конформации, то возможно, что при росте окислительного стресса его показатели могут как повышаться, так и снижаться. Рост или падение показателей при росте окислительного стресса говорят об устойчивости пространственной упаковки белков. Однако, необходимо учитывать, что снижение показателя, возможно, характеризует не уменьшение окислительных процессов, а реализованную возможность доокисления уже частично окисленных белковых групп.
Для нормально функционирующего белка необходима определённая вариабельность детерминированной конформации, что должно обеспечивать наивысшую его функциональную активность. Возможно, именно сохранность соотношения «полярности» и «гидрофобности» в полипептидной цепи необходима для точного воспроизведения пространственной структуры [10].
Более энергоемкий метаболизм на единицу массы позволяет птицам осуществлять полет, соответственно освоение новой среды предоставило им больше пищевых ресурсов. Однако поступление большего количества кислорода несомненно дает побочные эффекты. В эволюционном аспекте, возможно, определились две направляющие. Одна из них - создание молекул устойчивых к окислению, но необходимо учитывать, что это может ограничивать их биологическую активность. И вторая -молекулы с большей конформационной подвижностью с возросшей эффективной активностью, что однозначно приведет к быстрому обновлению пула белков и, соответственно, усилению биосинтеза. Такая стратегия выживания будет отражаться как на молекулярном, так и на клеточном уровне. Возможно, что при этом организм приобретает гиперчуствительность к механизмам повреждающего действия и включению апоптоза. Можно также предположить, что в конечном итоге, повышенная конформациоонная подвижность белков и высокий уровеь метаболизма служат индикатором возможного повышенного апоптоза.
Заключение
Таким образом, были выявлены различия в реакции белков сыворотки крови на окислительный стресс у представителей класса млекопитающих (Susscrofa)и класса птиц (Galusgalus): у Susscrofaв сыворотке крови достоверно увеличивается содержание продуктов окислительной модификации белков, регистрируемых при длине волны 430 нм, а у Galusgalus - достоверно уменьшается. Отмечено снижение продуктов окислительной модификации окисления белков, определяемых при длине волны 370 нм, в сыворотке крови Susscrofa.
Литература
1. Абакумова Ю.В., Ардаматский Н.А. Свободнорадикальное окисление при атеросклерозе как патогенный фактор //Медико-биологический вестник им. Я.Д. Витебского. - 1996. - Т. 21. - Вып. 2. - С. 15 - 21.
2. Болдырев А.А. Окислительный стресс и мозг // Соросовский образовательный журнал. - 2001. - Т. 7. - Вып. 4. - С. 21 - 28.
3. Дубинина Е.Е. Биологическая роль супероксидного анионрадикала и супероксиддисмутазы в тканях организма //Успехи соврем. биологии. -1989. - Т. 108. - Вып. 1 (4). - С. 3 - 18.
4. Дубинина Е.Е., Шугалей И.В. Окислительная модификация белков //Успехи соврем. биологии. - 1993. - Т.113. - Вып.1. - С. 71 - 81.
5. Титов В.Н. Экзогенные и эндогенные факторы (патогены) как причина воспаления //Клин. лаб. диаг. - 2004. - Вып. 5. - С. 3 - 10.
6. Биологический энциклопедический словарь //Под ред. Гилярова М.С. - М.: Советская энциклопедия, 1981. - 831 с.
7. Дубинина Е.Е., Бурмистров С.О., Ходов Д.А., Поротов И.Г. Окислительная модификация белков сыворотки крови человека, метод её определения //Вопр. мед. химии. - 1995. - Т. 41. - Вып.1. - С. 24 - 25.
www.medconfer.com
© Bulletin of Medical Internet Conferences, 2015
Бюллетень медицинских Интернет-конференций (ISSN 2224-6150) 2015. Том 5. № 5
8. Дубинина Е.Е., Морозова М.Г., Леонова Н.В. и др. Окислительная модификация белков плазмы крови больных психическими расстройствами (депрессия, деперсонализация) // Вопр. мед. химии. - 2000. - Т. 46. - Вып.4. - С. 398 - 409.
9. Саенко Ю.В., Шутов А.М. Роль оксидативного стресса в патологии сердечно-сосудистой системы у больных с заболеваниями почек //Нефрология и диализ. - 2004. - Т. 6. - Вып. 1. - С. 5 - 14.
10. Соркина Д.А., Залевская И.Н. Структурно-функциональные свойства белков. - К.: Вища школа. - 1990. - 216с.
11. Dubinina E.E, Dadali VA. Role of 4-hydroxy-trans-2-nonenal in cell functions // Biochemistry (Mosc). 2010. 75(9):1069-1087. Review.
