CC BY
49
ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ПИТАНИЯ
Для корреспонденции
Кеца Оксана Виталиевна - кандидат биологических наук,
доцент кафедры биохимии и биотехнологии Института
биологии, химии и биоресурсов Черновицкого национального
университета им. Юрия Федьковича
Адрес: 58012, Украина г. Черновцы, ул. Коцюбинского, д. 2
Телефон: (0372) 58-48-38
Е-таИ: [email protected]
О.В. Кеца, М.М. Марченко
Влияние соотношения полиненасыщенных жирных кислот семейств ю-6 и ш-3 на активность аминотрансфераз и у-глутамилтрансферазы в сыворотке крови крыс
The effect of diet ratio of polyunsaturated fatty acids of ©-3 and ®-6 families on activity of aminotransferases and y-glutamyltransferase in rat blood serum
O.V. Ketsa, M.M. Marchenko
Черновицкий национальный университет им. Юрия Федьковича, Черновцы,Украина
Chernivtsy National University named after Yuri Fedkovich, Chernovtsy, Ukraine
Исследовано влияние жировых композиций рациона с различным содержанием полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) семейств т-6 и т-3 на активность аланинаминотрансферазы (АЛТ), аспартатами-нотрансферазы (АСТ) и у-глутамилтрансферазы (ГГТ) в сыворотке крови 45 белых беспородных крыс массой тела 90-110 г (по 9 животных в группе). В полусинтетическом рационе, составленном на основе диеты AIN-93, источниками ПНЖК семейств т-6 и т-3 служили подсолнечное и соевое масло и рыбий жир. Показано, что 4-недельное введение в рацион животных комплекса линолевой кислоты (LA) и а-линоленовой кислоты (а-LNA) в соотношении 7:1 (соевое масло), а также употребление только т-6 ПНЖК (подсолнечное масло) приводит к повышению активности АЛТ и ГГТ в сыворотке крови крыс в сравнение с животными контрольной группы, получавшими комплекс линолевой, эйкозапентаеновой (EPA) и докозагексаеновой (DHA) кислот за счет смеси подсолнечного масла и рыбьего жира (в соотношении 9:1) с содержанием ПНЖК семейств т-6 и т-3 в соотношении 7:1. Наряду с этим соотношение ферментативных активностей АСТ/АЛТ (коэффициент де Ритиса) остается ниже показателя контрольной группы животных, составив соответственно 0,92±0,08 и 0,79±0,12 против 1,26±0,10. Использование высоких доз т-3 ПНЖК (600 мг ЕРА и 400 мг DHA на кг массы животных в сутки, поступающих за счет рыбного жира) не влияло на активность АЛТ и ГГТ, однако приводило к гиперферментемии АСТ (0,47±0,04 мкмоль/мин на мг белка) и увеличению коэффициента де Ритиса (2,53±0,23). Отсутствие в рационе животных жира способствует повышению активности аминотрансфераз и ГГТ в сыворотке крови крыс. Ключевые слова: аланинаминотрансфераза, аспартатаминотран-сфераза, у-глутамилтрансфераза, полиненасыщенные жирные кислоты
27
ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ПИТАНИЯ
г
The effect of diet fat compositions with various ratio of m-3 and rn-6 polyunsaturated fatty acids (PUFAs) on alanine aminotransferase (ALT), aspartate aminotransferase (AST) and y-glutamy transferase (GGT) activities in blood serum of 45 white mongrel rats weighing 90-110 g (9 animals in group) has been investigated. Fat components in the semi-synthetic diet, compiled on the basis of AIN-93 diet, and sources of rn-6 and m-3 PUFA were presented by sunflower oil, soybean oil and fish oil. It has been shown that four-week inclusion of linoleic acid (LA) and a-linolenic acid (a-LNA) in a ratio of 7:1 into the diet (soybean oil) as well as use of only rn-6 PUFA (sunflower oil) has lead to an increase in the activity of ALT and GGT in rat blood serum compared to control animals treated with the complex of linolenic, eicosapentaenoic (EPA) and docosahexaenoic (DHA) acid through the mixture of sunflower oil and fish oil (9:1) with the ratio of rn-6 and m-3 PUFA 7:1. Along with this, the AST:ALTratio (de Ritis ratio) was lower (p<0,05) as compared with the control group of rat, amounting respectively 0,92 ±0,08 and 0,79±0,12 vs 1,26±0,10. The use of high doses of m-3 fatty acids (600 mg EPA and 400 mg DHA per kg of animal weight per day coming through fish oil) did not affect the activity of ALT and GGT, but increased AST serum activity (0,47±0,04 micromoles/min per mg protein) and the de Ritis ratio (2,53±0,23). The diet deprived with fat increased enzyme activity of ALT, AST and GGT in rat blood serum.
Key words: alanine aminotransferase, aspartate aminotransferase, Y-glutamyl-transferase, polyunsaturated fatty acids
#
В реализации многочисленных физиологических и биохимических процессов в организме важную роль играют полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК), принадлежащие к числу незаменимых факторов питания. Биологически активные вещества, образующиеся в процессе метаболизма ПНЖК семейств ш-6 и ш-3, играют в организме важную роль, однако нередко обладают противоположными свойствами [2].
Избыточное количество в рационе ш-6 ПНЖК (основные представители - линолевая (LA; С18:2) и арахидоновая (АА; С20:4) кислоты) и высокое соотношение ш-6/ш-3 способствуют развитию целого ряда заболеваний, включая сердечно-сосудистые, онкологические, воспалительные и аутоиммунные [11]. Учитывая, что пищевые источники ш-3 ПНЖК (а-линоленовая (a-LNA; С18:3), эйко-запентаеновая (EPA; С20:5), докозагексаеновая (DHA; С22:6) и др. кислоты) довольно ограничены, а соотношение ш-6/ш-3 ПНЖК в рационе современного человека может составлять до 20:1 по сравнению с рекомендованным некоторыми авторами 1:1 [12, 14], необходимо обогащать рацион ПНЖК семейства ш-3. Недостаточно изученными остаются вопросы влияния потребления разных количеств и видов ПНЖК на организм, а также длительности их применения на предотвращение нежелательных последствий.
Основными ферментами, реагирующими на изменения в организме в первую очередь, являются аланинаминотрансфераза (АЛТ), аспартата-минотрансфераза (АСТ) и у-глутамилтрансфераза (ГГТ). Определение активности данных фермен-
тов в медицинской практике широко используется для диагностики повреждений миокарда и печени, поскольку эти ферменты проявляют органоспецифическую активность. При повреждении печени или миокарда в результате цитолиза ферменты попадают в кровь, что выражается в увеличении их активности и изменении соотношения, в частности АСТ/АЛТ. Соотношение ферментативных активностей АСТ/АЛТ (коэффициент де Ритиса) в сыворотке крови выше 1,0 свидетельствует о нарушениях со стороны сердечно-сосудистой системы (ССС) - в первую очередь о повреждении миокарда. Значение коэффициента де Ритиса ниже 1,0 свидетельствует о повреждении печени [8].
Учитывая вышеизложенное, целью данного исследования стало изучение влияния жировых композиций рациона с различным содержанием ПНЖК семейств ш-6 и ш-3 на активность АЛТ, АСТ и ГГТ в сыворотке крови крыс.
Материал и методы
Исследования проведены на 45 белых беспородных крысах массой тела 90-110 г, получавших в течение 4 нед полусинтетический рацион, составленный на основе диеты А!Ы-93 [9].
В зависимости от используемого жирового компонента рациона (7% от сухой массы рациона) животные были разделены на 5 групп (по 9 крыс в каждой группе). Крысы 1-й группы, контрольной, получали в качестве жирового компонента раци-
28
О.В. Кеца, М.М. Марченко
Таблица 1. Состав используемых жировых композиций и содержание полиненасыщенных жирных кислот семейств ш-6 и ш-3 в полусинтетических рационах крыс
Группа животных Жировой компонент рациона Содержание ПНЖК
ш-6, % ш-3, % ш-6/ш-3
LA АА a-LNA ЕРА, DHA
1-я (контроль) Подсолнечное масло и рыбий жир в соотношении 9:1 46,46 3,7 0,09 56,6 7,2
2-я Соевое масло 49,98 0,7 7 - 7,25
3-я Подсолнечное масло 44,86 - 0,09 - 498
4-я Рыбий жир 1,6 3,7 - 56,6 0,094
5-я Отсутствует - - - - -
она смесь подсолнечного масла и рыбьего жира, крысы 2-й группы - соевое масло, 3-й - подсолнечное масло, 4-й - рыбий жир, рацион животных 5-й группы жира не содержал. В жировых композициях рациона проводили анализ жирных кислот методом газовой хроматографии на хроматографе «HRGC 5300» (Италия). Для идентификации индивидуальных жирных кислот использовали стандарты компаний «Sigma», «Serva».
Рацион животных в зависимости от используемого жирового компонента различался содержанием ПНЖК семейств ш-6 и ш-3 (табл. 1).
Контрольная группа животных (LA+EPA+DHA) за счет смеси подсолнечного масла и рыбьего жира получала LA, EPA и DHA. Крысы 4-й группы за счет рыбьего жира получали высокие дозы ш-3 ПНЖК -600 мг ЕРА и 400 мг DHA на кг массы животных в сутки.
Декапитацию животных осуществляли под легким эфирным наркозом. В сыворотке крови определяли аланинаминотрансферазную и аспар-татаминотрансферазную активность методом Райтмана-Френкеля [10], у-глутаминтрансфераз-ную активность - по методу [13] в перерасчете на 1 мг белка. Содержание белка в пробах определяли по методу Лоури. Полученные данные обрабатывали с использованием параметрических методов анализа (критерий Стьюдента). Различия считали достоверными при р<0,05.
Результаты и обсуждение
Результаты исследований показали, что активность трансаминаз в сыворотке крови крыс, рацион которых содержал одинаковое соотношение ш-6 и ш-3 ПНЖК, но включал разные виды жирных кислот, различалась. Так, в сыворотке крови крыс, получавших в качестве ш-3 ПНЖК а^ЫА (2-я группа) активность АЛТ в 1,3 раза превышала этот показатель в 4-й группе животных, получавших ЕРА и DHA (рис. 1). Вероятно, одновременное поступление в организм LA и а^ЫА приводит к их конкуренции за ферменты десатурации и элонгации ПНЖК, при этом только 0,2-15% поступающей
в организм а^ЫА превращается в ЕРА и DHA [3]. В то же время разница в аланинаминотранс-феразной активности в сыворотке крови животных, получавших различные ПНЖК семейства ш-3, может быть связана с изменениями окси-дантно-антиоксидантного статуса организма [1]. Так, рядом авторов показано, что ЕРА и DHA проявляют выраженный антиоксидантный эффект [5, 6], по-видимому, это свойство способствует поддержанию нормального уровня активности трансами-назы в сыворотке крови.
Таким образом, одновременное потребление LA и а^ЫА может привести к конкуренции за ферменты метаболизма ПНЖК в организме в сторону синтеза арахидоновой кислоты, следствием чего могут быть повышение окислительной модификации липидов и белков мембран клеток печени и увеличение активности АЛТ в сыворотке крови.
У животных, получавших в составе полусинтетической диеты только ш-6 ПНЖК (3-я группа), активность АЛТ не отличалась от показателя группы животных, в рацион которых добавляли LA и а^ЫА и оставалась достоверно выше этого показателя в контрольной группе крыс (рис. 1). Что касается активности АСТ, у животных, получавших LA и а^ЫА (2-я группа) или только ш-6 ПНЖК (3-я группа), данный показатель не отличался от значений, характерных для контрольной группы (рис. 2).
Вероятно, насыщение организма ш-6 ПНЖК приводит к деструктивным изменениям в печени, в результате которых ферменты, в частности АЛТ, выходят в кровяное русло. В подтверждение этого нами был определен коэффициент де Ритиса. Этот коэффициент у животных, получавших рацион с высоким содержанием ПНЖК семейства ш-6, оказался достоверно ниже показателя контрольной группы животных (табл. 2), что свидетельствует о нарушениях функционального состояния печени [8].
Еще один микросомальный фермент, являющийся маркером функционального состояния печени -ГГТ - в организме человека и животных играет важную роль в метаболизме глутатиона и обмене аминокислот [4, 7]. Проведенные исследова-
29
ф
г
ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ПИТАНИЯ
0,3
0,2
0,1
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
<
ш о
< о_
б +
<
со
3
Группа
Группа
Рис. 1. Аланинаминотрансферазная активность в сыворотке крови крыс в условиях разного обеспечения полиненасыщенными жирными кислотами семейств ю-6 и ю-3
Здесь и на рис. 2, 3: * - достоверность различий по сравнению с показателем контрольной группы (р<0,05).
Рис. 2. Аспартатаминотрансферазная активность в сыворотке крови крыс в условиях разного обеспечения полиненасыщенными жирными кислотами семейств ю-6 и ю-3
#
Группа
Рис. 3. Активность у-глутамилтрансферазы в сыворотке крови крыс в условиях разного обеспечения полиненасыщенными жирными кислотами семейств ю-6 и ю-3
ния показали, что активность ГГТ в сыворотке крови крыс 2-й и 3-й групп соответственно в 1,5 и 2,2 раза превышала показатель в контрольной группе (рис. 3).
Источником активности ГГТ в сыворотке крови преимущественно является гепатобилиарная система, а увеличение значений ГГТ в сыворотке крови служит самым чувствительным показате-
лем при заболеваниях гепатобилиарной системы. Увеличение ферментативной активности ГГТ в сыворотке крови крыс 2-й и 3-й групп может быть предопределено общим усилением свобод-норадикальных процессов в организме в результате интенсивной генерации активных форм кислорода (АФК), спровоцированной поступлением ПНЖК семейства ш-6 как субстрата пероксидного окисления липидов [5]. Поскольку первичными мишенями АФК являются липиды плазматических мембран, окисление последних может привести к нарушению их структуры и функций [15]. В первую очередь гиперферментемия ГГТ может свидетельствовать о нарушении структуры мембран клеток печени, вследствие чего фермент выбрасывается в кровяное русло.
Анализ результатов исследования ферментативной активности сыворотки крови животных, получавших высокие дозы ш-3 ПНЖК - ЕРА и DHA, показал, что активность АЛТ не отличалась от показателя контрольной группы крыс (рис. 1). В то же время активность АСТ в условиях применения ш-3 ПНЖК повысилась в 2 раза по сравнению с контрольной группой животных (рис. 2). Вследствие этого в 2 раза повысился показатель коэффициента де Ритиса в сравнение с контролем (табл. 2).
Применение высоких доз ш-3 ПНЖК не приводит к изменению активности ГГТ в сыворотке крови по сравнению с показателем контрольной группы животных (рис. 3).
Таким образом, применение высоких доз ПНЖК семейства ш-3 приводит к повышению аспартат-
30
1
*
0
0
О.В. Кеца, М.М. Марченко
Таблица 2. Соотношение АСТ/АЛТ (коэффициент де Ритиса) в сыворотке крови крыс в условиях разного обеспечения полиненасыщенных жирных кислот семейств ю-6 и ю-3 (М±т)
Показатель Группа
1-я (контроль) 2-я (LA+a-LNA) 3-я (ш-6 ПНЖК) 4-я (ш-3 ПНЖК) 5-я (без ПНЖК)
АСТ/АЛТ 1,26±0,10 0,92±0,08* 0,79±0,12* 2,53±0,23* 1,54±0,10*
П р и м е ч а н и е. * - статистически достоверная разница по сравнению с контрольным показателем (р<0,05).
аминотрансферазной активности в сыворотке крови крыс по сравнению с показателем у животных контрольной группы, не оказывая влияния на активность АЛТ и ГГТ.
Полное отсутствие в рационе животных жира приводит к повышению активности АЛТ, АСТ и ГГТ по сравнению с показателями, характерными для контрольной группы животных (рис. 1-3). В то же время достоверно повышенный на 22,2% коэффициент де Ритиса (табл. 2) свидетельствует о нарушениях со стороны ССС данной группы крыс [8]. К тому же в организме крыс, не получавших ПНЖК, может наблюдаться синдром эндогенной интоксикации в результате нарушения структурно-функционального состояния клеточных мембран,
дискоординации метаболических процессов, работы детоксикационной системы печени и экскреторной функции почек.
Таким образом, наиболее позитивное влияние на организм крыс проявляет совместное применение на протяжении 4 нед LA, ЕРА и DHA в соотношении ш-6/ш-3, равном 7:1. Чрезмерное употребление ПНЖК семейства ш-6 приводит к повышению активности АЛТ, ГГТ, что свидетельствует о негативном влиянии использованной диеты на печень. Применение высоких доз ПНЖК семейства ш-3 приводит к повышению аспартат-аминотрансферазной активности в сыворотке крови крыс и коэффициента де Ритиса в сравнении с контролем.
Сведения об авторах
Кеца Оксана Виталиевна - кандидат биологических наук, доцент кафедры биохимии и биотехнологии Института биологии, химии и биоресурсов Черновицкого национального университета им. Юрия Федь-ковича(Украина) E-mail: [email protected]
Марченко Михаил Маркович - доктор биологических наук, профессор кафедры биохимии и биотехнологии, директор Института биологии, химии и биоресурсов Черновицкого национального университета им. Юрия Федьковича (Украина) E-mail: [email protected]
Литература
1. Карагодина З.В., Кулакова С.Н., Шаранова Н.Э. и др. Взаимосвязь изменений показателей перекисного окисления липидов, коэнзима Q10 и свободных жирных кислот 6. у крыс под влиянием жирового компонента рациона // Вопр. питания. - 2011. - Т. 80, № 6. - С. 4-8.
2. Кривошапко О.А. Попов А.М. Лечебные и профилактические свойства липидов и антиоксидантов, выделенных из 7. морских гидробионтов // Вопр. питания. - 2011. - Т. 80,
№ 2. - С. 4-8.
3. Сергиенко В.А., Сергиенко А.А., Ефимов А.С. Длинноцепоч-ные ш-3 полиненасыщенные жирные кислоты: сердеч- 8. но-сосудистые заболевания и сахарный диабет // Журн. НАМН Украши - 2011. - Т. 17, № 4. - С. 353-367.
4. Чернов Н.Н. у-Глутамилтрансфераза - фермент, рас- 9. щепляющий глутатион // Успехи биол. химии. - 1998 -
Т. 38 - С. 225-237.
5. Шилина Н.М. Современные представления о роли полиненасыщенных жирных кислот в питании женщин и детей:
новые аспекты // Вопр. питания. - 2010. - Т. 79, № 5. -С. 15-23.
Frenoux J.M., Prost E.D., Belleville J.L., Prost J.L. A polyunsaturated fatty acid diet lowers blood pressure and improves antioxidant status in spontaneously hypertensive rats // J. Nutr. - 2001. - Vol. 131, N 1. - Р. 39-45. Hochwald S.N., Harrison L.E., Rose D.M. Gama-glutamyl transpeptidase mediation of tumor glutathione utilization in vivo // J. Natl Cancer Inst. - 1996. - Vol. 88, N 3-4. -P. 193-197.
Nsiah K., Dzogbefia V.P., Ansong D. et al. Pattern of AST and ALT changes in relation to hemolisis in sickle cell disease // Clin. Med. Ins.: Blood Disorders - 2011. - Vol. 4. - P. 1-9. Reeves P.G., Nielsen F.H., Fahey G.C. AIN-93 purified diets for laboratory rodents: final report of the American Institute of Nutrition ad hoc writing committee on the reformulation of the AIN-76A rodent diet // J. Nutr. - 1993. - Vol. 123. -P. 1939-1951.
31
ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ПИТАНИЯ
г
10. Reitman S., Frankel S. A colorimetric method for the deter- 13. mination of serum glutamic oxalacetic and glutamic pyruvic transaminases // Am. J. Clin. Pathol. - 1957. - Vol. 28. -
P. 56. 14.
11. Simopoulos A.P. The importance of the omega-6/omega-3 fatty acid ratio in cardiovascular disease and other chronic 15. disease // Exp. Biol. Med. (Maywood). - 2008. - Vol. 233,
N 6. - P. 674-688.
12. Simopoulos A.P. The importance of the ratio of omega-6/ omega-3 essential fatty acids // Biomed. Pharmacother. -2002. - Vol. 56. - P. 365-379.
Szasz G. New substrates for measuring gamma-glutamyl transpeptidase activity // Z. Klin. Chem. Klin. Biochem. -1974. - Vol. 12. - P. 228.
Wertz P.W. Essential fatty acids and dietary stress // Toxycol. Ind. Health. - 2009. - Vol. 25. - P. 279-283. Yumino K, KawakamiI., Tamura M. etal. Paraquat- and diquat-induced oxygen radical generation and lipid peroxidation in rat brain microsomes // J. Biochem. - 2002. - Vol. 131, N 4 - P. 565-570.
#
32
