CC BY
86Фізика живого, Т. 18, No 2, 2010. С.106-109.
© Ковальова В.А., Моргаєнко О. О., Степанов Ю.В.
IMiysies oft lie Alive
w и w.pii.s<-k4i«f-<44iU‘r.iM‘t
УДК 577.152.193:616.3
ВМІСТ ЛІПІДІВ ТА ПРОДУКТІВ ЇХ ПЕРОКСИДАЦІЇ В ПЛАЗМІ КРОВІ ЩУРІВ ЗА УМОВ СТРЕС-ІНДУКОВАНИХ ВИРАЗКОВИХ УРАЖЕНЬ ШЛУНКА
Ковальова В.А., Моргаєнко О.О., Степанов Ю.В.
ННЦ «Інститут біології» Київського національного університету імені Тараса Шевченка
e-mail: [email protected]
Надійшла до редакції 15.03.2010
Робота присвячена визначенню вмісту ліпідів у крові щурів за умов експериментального виразкоутворення. Виявлено збільшення вмісту триацилгліцеролів (ТАГ), жирних кислот (ЖК), у той час як рівень холестеролу лишався незмінний. Встановлено зростання вмісту продуктів пероксидації ліпідів: дієнових кон’югатів та шифових основ у 3 і 3,5 раза відповідно, рівня малонового діальдегіду (МДА) (спонтанного накопичення у 2,6 раза, ферментативного - в 2,1 раза, а неферментативного - в 1,9 раза, відносно контролю) у плазмі крові щурів за умов стресової моделі виразки. Виявлено зниження активності каталази у 2,9 раза. Отримані дані можуть мати практичне застосування у медицині для діагностики і прогнозу розвитку даної патології.
Ключові слова: стрес, виразка шлунка, плазма крові, ліпіди; стресс, язва желудка, плазма крови, липиды; stress, stomach ulcer, blood, lipids.
ВСТУП
Більше 170 років минуло з часу виділення виразкової хвороби в самостійну нозологічну форму, а суперечки про етіологію та патогенез цього захворювання не стихають і досі. Щорічно у нашій країні під диспансерним наглядом перебуває близько 1 млн людей з виразковим захворюванням, частота щорічних рецидивів складає 60 - 82%, а число ускладнень (у тому числі і смертельних) коливається у межах 26 - 42 % [1]. У зв’язку з цим виразкову хворобу відносять до важливих медико-соціальних проблем сучасної медицини.
Перенапруження нервової системи внаслідок дії різноманітних стресорних факторів є однією з найважливіших рис життя людини у сучасному суспільстві. Це створює підгрунтя для
виразкоутворення в осіб, що займаються напруженою інтелектуальною діяльністю, у випадках аварійних ситуацій і т. п. За умов дії стресу активуються всі системи організму, необхідні для подолання руйнівних ефектів стресового чинника. Першим етапом стрес-реакції є активація симпатичної та парасимпатичної нервової системи, це має важливе фізіологічне значення для підвищення функціональних можливостей організму та для запуску відновлювальних процесів, спрямованих на збереження гомеостазу. На другому етапі стрес-реакція реалізується за схемою: дорсомедіальна
частина мигдалевидного ядра - ерготропні ядра гіпоталамусу - грудний відділ спинного мозку -мозковий шар наднирників. Включення до стрес-реакції останньої зазначеної ланки призводить до посиленої секреції адреналіну та норадреналіну.
Одним з наслідків цього є зростання вмісту вільних жирних кислот (в результаті активації ліполізу), рівня тригліцеридів, холестеролу, що надходять у кров. Таким чином, відбувається мобілізація організму. Однак якщо стресорний чинник продовжує
здійснювати ушкоджуючу дію, яка недостатньо компенсується симпато-адреналовою реакцією, яка включає перші два етапи стрес-реакції, настає третій етап, що полягає в активації інших ендокринних механізмів: адренокортикального, соматотропного і тиреоїдного. Вагомим наслідком цього також є активація ліполізу і зростання вмісту вільних жирних кислот у крові [2].
Виходячи із зазначених даних видно, що ліпідний склад крові є важливим біохімічним показником, на основі якого можна характеризувати функціональний стан організму, його окремих систем, а також прогнозувати розвиток патологій, у тому числі стрес-індукованих; при цьому важливо визначити характер змін різних класів ліпідів, що дозволить охарактеризувати шляхи, залучені у передачу сигналу за умов дії стресу на різних ланках та рівнях організму, та з урахуванням якого можлива оптимізація лікувальних заходів.
Метою роботи було визначити вміст нейтральних ліпідів, продуктів пероксидації ліпідів (ПОЛ), активність антиоксидантного ферменту каталази в плазмі крові щурів за умов експериментальної стресової моделі виразки.
МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ
У дослідах використовували білих нелінійних щурів масою 180 - 200 г, яких утримували на
стандартному раціоні віварію. Для моделювання виразки шлунка у тварин, що є наближеною за етіологією та патогенезом до виразки шлунка людини, використовували модифіковану методику “імобілізаційного стресу” [3]. Для цього щурів розміщували у металевих перфорованих патронах зі скляним вікном у донній частині, де було розміщено голову тварини. Патрони розташовували у колонії вільноживучих щурів. Через 24 години щурів виймали з патронів та декапітували. Забір крові проводили при декапітації тварин у пробірки, що містили гепарин. Плазму одержували
центрифугуванням при 3000 § протягом 15 хв. Нейтральні ліпіди фракціонували методом тонкошарової хроматографії на пластинках “БогЬШ” (Росія) в системі розчинників гептан/діетиловий ефір/льодяна оцтова кислота (90:10:1) [4]. Пластинки проявляли за допомогою сірчаної кислоти. В одержаних фракціях ідентифікували холестерол, ТАГ та неетерифіковані ЖК. Інтенсивність
вільнорадикального окиснення оцінювали за накопиченням продуктів ліпідної пероксидації. Вміст дієнових кон’югатів визначали в гептан-
ізопропанольному екстракті спектрофотометричним методом, шифових основ - флюорометричним
методом [5]. Вміст МДА визначали за реакцією з
тіобарбітуровою кислотою [6]. Активність каталази в плазмі крові щурів визначали спектрофотометричним методом [5].
Вміст білка визначали за методом Лоурі. Статистичну обробку результатів та побудову графіків проводили на ІВМ РС ЕТ з використанням стандартних пакетів прикладних програм.
РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ
Ліпіди - один з найважливіших класів складних молекул, присутніх в організмі. Ліпіди виконують найрізноманітніші функції. Вони входять до складу клітинних мембран, слугують попередниками стероїдних гормонів, жовчних кислот,
простагландинів і фосфоінозитидів. У крові містяться окремі компоненти ліпідів (насичені жирні кислоти, моноєнові і полієнові ненасичені жирні кислоти), тригліцериди, холестерол, ефіри холестеролу та фосфоліпіди. Всі ці речовини не розчиняються у воді, тому в організмі функціонує складна система транспорту ліпідів. Вільні (неетерифіковані) жирні кислоти переносяться кровотоком у вигляді комплексів з альбуміном. Тригліцериди, холестерол, його ефіри, а також фосфоліпіди транспортуються у формі водорозчинних ліпопротеїнів [7].
Таблиця 1.
Вміст нейтральних ліпідів плазми крові щурів за умов стресової виразки (М±м; п=10)
Групи тварин Холестерол, мкг/мг білка Триацилгліцерол, мкг/мг білка Жирні кислоти, % відносно контролю
Контроль 14,8±1,2 1,7±0,2 100
Виразка 13,8±0,4 4,6±0,3* 149,9*
* - р<0,05 різниці достовірні по відношенню до контролю
Таблиця 2.
Вміст продуктів пероксидації ліпідів та активність каталази в плазмі крові щурів за умов стресової
Групи тварин Дієнові кон’югати, нмоль/мг білка Шифові основи, ум. од./мг білка Каталаза, нмоль Н2О2/мг білка*хв.
контроль 11,1±1,0 1,0±0,1 19,4±1,8
виразка 33,5±3,2* 3,5±0,2* 6,7±0,6*
* - р<0,05 різниці достовірні по відношенню до контролю
Таблиця 3.
_________________Вміст МДА у плазмі крові щурів за умов стресової виразки (М±м; п=10)_________________________
Групи тварин Спонтанне накопичення МДА, нмоль/мг білка т-1 2+ ге аск. накопичення МДА, нмоль/мг білка АДФ+НАДН+ накопичення МДА, нмоль/мг білка
контроль 13,8±1,0 23,7±2,3 53,8±5,3
виразка 35,8±3,2* 44,4±4,0* 113,4±10,1*
* - р<0,05 різниці достовірні по відношенню до контролю
За будь-яких стресових станах (напруженнях) відбувається накопичення ліпідів у крові , при цьому накопичуються жирні кислоти, які інтенсивно починають виходити з підшкірно-жирової клітковини. Одночасно збільшується і рівень глюкози у крові. Вміст глюкози за будь-якого емоційного, психічного, фізичного збудження утворюється з глікогену
печінки, замість глікогену до печінки поступають жирні кислоти, хіломікрони. При довготривалому стресовому стані у кров інтенсивно виділяються гормони, зокрема адреналін, норадреналін. Вони не лише сприяють розщепленню жиру в підшкірно-жировій клітковині та збільшенню вмісту жирних кислот у крові, але і обумовлюють формування
Ковальова В.А., Моргаєнко О.О., Степанов Ю.В.
атеросклеротичних бляшок в результаті надмірного надходження у судини холестеролу, тригліцеридів, жирних кислот [8].
В результаті проведених нами досліджень ліпідного складу крові щурів за умов стрес-
індукованих виразкових уражень шлунка було встановлено підвищення вмісту ТАГ на 171% і ЖК на 50%, у той час як вміст холестеролу не змінюється достовірно по відношенню до контролю (табл. 1). У літературних джерелах наведено дані про зростання вмісту холестеролу за умов різних стрес-індукованих патологій на 7-14 добу після дії стресового чинника [9]. У нашому досліді ми проводили визначення вмісту ліпідів на першу добу після виразкоутворення, коли холестерол ще не потрапляє у кров. Порушення ліпідного обміну супроводжується процесами активації ПОЛ, гіперпероксидації, які негативно впливають на активність енергетичного забезпечення мембрано-клітинних структур. Перекисне окиснення ліпідів - це ланцюгові реакції, що забезпечують розширене відтворення вільних радикалів, частинок, що мають неспарений електрон, які ініціюють подальше розповсюдження перекисного окиснення. У клітині присутня розвинена система захисту від перекисного окиснення (антиоксидантна система), яка включає ферменти, які нейтралізують пероксиди та вільні радикали (каталаза, глутатіонредуктаза) і молекули «пастки» вільних радикалів та активних іонів (мембранна система вітаміну Е і селену, глутатіон, аскорбінова кислота). Найбільш розвинена антиоксидантна система у клітинах, що більше піддаються окисненню, де вищий парціальний тиск кисню, наприклад, еритроцити, лейкоцити, епітеліальні клітини. При недостатній спроможності антиоксидантної системи перекисне ушкодження ліпідів призводить до враження мембранних структур клітини, що порушує функціонування клітини і є основним механізмом її загибелі [9].
В результаті проведених досліджень було виявлено активацію процесів ПОЛ за умов стресової моделі виразки шлунка. На це вказувало значне зростання у плазмі крові щурів вмісту первинних продуктів ПОЛ - дієнових кон’югатів у 3 рази та кінцевих продуктів ПОЛ - шифових основ у 3,5 раза в порівнянні з контролем (табл. 2). Було показано також підвищення вмісту вторинних продуктів ПОЛ ТБК-активних сполук, яке проходить ферментативним та не ферментативним шляхом (табл. 3). Спонтанне накопичення МДА у плазмі крові щурів за умов виразки зросло у 2,6 раза у порівнянні з контролем. Дослідження індукованої пероксидації ліпідів показало, що за умов стресової моделі виразки переважає ферментативний шлях активації процесів ПОЛ: рівень ТБК-активних продуктів у плазмі крові зріс в 2,1 раза відносно контролю, а при неферментативному - в 1,9 раза.
Дослідження активності каталази у плазмі крові щурів за умов стресової виразки виявили її зниження в 2,9 раза у порівнянні з контролем (табл. 3).
Отримані результати свідчать, що за умов стресової моделі виразки спостерігаються порушення ліпопероксидного гомеостазу, при цьому має місце зниження показників антиоксидантної системи у плазмі крові щурів.
Таким чином, дія ульцерогенних чинників має відображення і на рівні універсальної інтегральної системі організму - крові, склад якої віддзеркалює патологічні події організму в цілому. Показники ліпідного складу крові можуть бути використані як маркери виразкового захворювання та застосовуватися у діагностичних цілях. Отримані дані вказують на доцільність дослідження в подальшому інших складових крові (білків, фосфоліпідів, окремих ЖК, показників енергетичного обміну), що дозволить з’ясувати механізми ульцерогенезу та розробити нові терапевтичні підходи в експериментальній та клінічній медицині.
ВЫВОДЫ
Для стрес-індукованих виразкових уражень шлунка характерним є підвищення вмісту ТАГ, ЖК, продуктів ПОЛ та зниження активності каталази в плазмі крові щурів. Показники ліпідного обміну плазми крові є важливими характеристиками функціонального стану метаболічних систем організму, а визначення їх якісного та кількісного складу може бути використано як діагностичний маркер та прогностичний показник при різних патологічних станах, у тому числі при виразковому захворюванні.
Литература
1. Мягкова Л.П. Некоторые показатели перекисного окисления липидов фазы язвенной болезни //Рос. Журнал гастроэнт., гепатол., колопрокт. - 1996. - Т.6., №1.-С.109-110.
2. В. А. Барабой. Стресс: природа, биологическая роль, механизмы, исходы. - Киев: Фитосоциоцентр, 2006. - 424 с.
3. Гройсман С.Д., Каревина Т.Г. О влиянии атропина на стрессорные поражения слизистой оболочки желудка у крыс // Библ. указ. ВИНИТИ. Деп. рукопись №. 452/79 -1979. - № 12. - С. 131.
4. Kates M. Techniques of lipidology. Isolation, analisis and identification of lipids. - Amsterdam, Elsevier, 1986. - 464 p.
5. Орехович В.И. Современные методы в биохимии. - М.: Медицина, 1977. - з71 с.
6. Гаврилов В.П., Гаврилова А.Р., Майорова И.Г. Методика определения малонового диальдегида в сыворотке крови // Вопр.мед.химии.- 1987.-№1-С.118-122.
7. Меньшикова Е.Б., Зенков Н.К. Антиоксиданты и ингибиторы радикальных окислительных процессов // Успехи соврем. биологии. - 1993. - Т.113, №4. - С.442-455.
8. Бурлакова Е.Б. Роль эндогенных тиолов и антиокислительной активности липидов в определении резистентности организма // Пробл. природной и модифицированной радиочувствительности. - М.: Наука, 1993. - С.21-28.
9. Владимиров Ю.А., Арчаков А.И. Перекисное окисление
липидов в биологических мембранах. - М.: Наука,
1992. - 252 с.
СОДЕРЖАНИЕ ЛИПИДОВ И ПРОДУКТОВ ИХ ПЕРОКСИДАЦИИ В ПЛАЗМЕ КРОВИ КРЫС ПРИ СТЕСС-ИНДУЦИРОВАННЫХ ЯЗВЕННЫХ ПОРАЖЕНИЯХ ЖЕЛУДКА
Ковалева В.А., Моргаенко А.А., Степанов Ю.В.
Работа посвящена определению содержания различных классов липидов в крови крыс при экспериментально вызванном язвообразовании. Показано увеличение содержания ТАГ, ЖК, в то время как изменения уровня холестерола не наблюдалось. Установлено увеличение содержания продуктов пероксидации липидов: диеновых конъюгатов и шиффовых оснований в 3,5 раза, уровня МДА (спонтанного накопления в 2,6 раза, ферментативного - в 2,1 раза, а неферментативного -в 1,9 раза, в сравнении с контролем) в плазме крови крыс при стресс-индуцируемойо язве. Обнаружено снижение каталазной активности в 2,9 раза. Предполагается, что липиды крови могут обуславливать структурно-функциональные изменения различных органов в результате воздействия на клеточные мембраны. Полученные данные могут иметь практическое применение в медицине для диагностики и прогнозирования развития патологий.
Ключевые слова: стресс, язва желудка, плазма крови, липиды
THE CONTENT OF LIPIDS AND PRODUCTS OF THEIR PEROXIDATION IN RATS BLOOD PLASMA UNDER STRESS-INDUCED ULCERATION
Kovalyova V.A., Morgaienko O.O., Stepanov Y. V.
The article is devoted to investigation of different types of lipids in rat blood under experimental ulceration. In our experiments, the increasing of triglycerides and fatty acids levels was observed; meanwhile the content of cholesterol was invariable. Also the level of lipid peroxidation products was established to increase - diene conjugates and Schiff bases in 3 and 3,5 times, respectively, MDA -(spontaneous accumulation in 2,6, enzymatic - in 2,1, non-enzymatic - in 1,9 times in compare with control value) in rat blood plasma under stress modal of ulceration. In addition, catalase activity was observed to decrease in 2,9 times. We suggested the possibility of blood lipids to effect on structural-functional properties of different organs through the influence on cell membranes. Data obtained can be used in medicine for diagnostics and pathogenesis prediction.
Key words: stress, ulceration, lipid, blood____________________________________________________________________
