CC BY
11
Yoshino T., Nishida E. Control of intracellular dynamics of mammalian period proteins by casein kinase I epsilon (CKIepsilon) and CKIdelta in cultured cells // Mol. Cell. Biol. — 2002. — 22, № 6. — P. 1693-1703.
30. Gao Z.H., Seeling J.M., Hill V. et al. Casein kinase I phosphoryla-tes and destabilizes the beta-cate-nin degradation complex // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. — 2002. — 99, № 3. — P. 1182-1187.
31. Rubinfeld B., Tice D.A., Po-lakis P. Axin-dependent phosphorylation of the adenomatous polyposis coli protein mediated by casein kinase 1epsi I on // J. Biol. Chem. — 2001. — 276, № 42. — P. 39037-39045.
32. Desagher S., Osen-Sand A., Montessuit S. et al. Phosphoryla-tion of bid by casein kinases I and II regulates its cleavage by caspa-se 8 // Mol. Cell. — 2001. — 8, № 3. — P. 601-611.
33. Knippschild U., Milne D.M., Campbell L.E. et al. p53 is phosphorylated in vitro and in vivo by the delta and epsil on isoforms of casein kinase 1 and enhances the level of casein kinase1 delta in response to topoisomerase-direc-ted drugs // Oncogene. — 1997.
— 15, № 14. — P. 1727-1736.
34. Miyazaki K., Nagase T., Me-saki M. et al. Phosphorylation of clock protein PER1 regulates its cir-cadian degradation in normal human fibroblasts // Biochem. J. — 2004. — 380, PT 1. — P. 95-103.
35. Sato T.K., Yamada R.G., Ukai H. et al. Feedback repression is required for mammalian circadi-an clock function // Nat. Genet. —
2006. — 38, № 3. — P. 312-319.
36. Motzkus D., Loumi S., Cadenas C. et al. Activation of human period-1 by PKA or CLOCK/BMAL1 is conferred by separate signal transduction pathways // Chronobiol. Int. —
2007. — 24, № 5. — P. 783-792.
37. ^BopoBCbKMM O.n., 3eHKi-Ha B.I. Me™.n-TpeT6y™.noBMM e$ip AK rnoöanbHMM 3a6pygHroBaH AOBKinna. ToKCMKO.onHHi Ta eKo-noriHHi acneKTM pw3MKy BnnMBy b yKpaiHi // floBKinnfl Ta 3gopoB'fl.
— 2005. — 35, № 4. — P. 75-80.
38. Minchenko O.H., Openta-nova I.L., Minchenko D.O., Ogu-raT., Esumi H. Hypoxia induces transcription of 6-phosphofruc-to-2-kinase/fructose-2,6-bisphosphatase 4 gene via hypo-xia-inducible factor-1 alpha activation // FEBS Lett. — 2004. — 576, № 1. — P. 14-20.
Hagitfwna go pegaKun 10.03.2010.
EXOGENOUS NITRIC OXIDES IMPACT ON THE LEVEL OF S-NITROSO COMPLEXES IN BLOOD OF RATS IN A NORM AND AT TUMOUR GROWTH
Mikhailenko V.M.
ВПЛИВ ЕКЗОГЕННИХ ОКСИД1В АЗОТУ НА Р1ВЕНЬ Н1ТРОЗИЛЬНИХ КОМПЛЕКС1В У КРОВ1 ЩУР1В У НОРМ1 ТА ПРИ ПУХЛИННОМУ РОСТ1
ксиди азоту (ОА) е одними з основних забруднювачiв пови тря з високим штрозуючим по-тен^алом. Внасшдок техно-генноТ дiяпьнoстi пюдини що-рiчнo в атмосферу надходять понад 50 млн. тонн ОА з продуктами згоряння i 25 млн. тонн — з промисповими вики-дами [1]. Екзогенний монооксид азоту (NO) в атмoсферi окиспюеться до диоксиду азоту, що справпяе токсичну дю наживi оргашзми.
Екзогенний NO потраппяе до оргашзму переважно через пегенi, звiдки надходить у кров. Там вЫ зв'язуеться з ге-мoгпoбiнoм, апьбумiнoм та ш-шими запiзo- та SH-вмюними бiпками i спопуками, транс-портуеться судинами до рiзних тканин i оргашв [2]. NO може окиспюватися до нiтритiв та/або нiтратiв, як зазвичай виводяться з oрганiзму. Як i молекули кисню, молекула NO легко дифундуе крiзь кпiтиннi мем бра ни, що i забез пе чуе йо -го дю без посередництва кт-тинних рецептoрiв. Частина NO може зворотньо зв'язува-тися з бioпoгiчними молекулами, утворюючи S-нiтрoзoтioпи
ВЛИЯНИЕ ЭКЗОГЕННЫХ ОКСИДОВ АЗОТА НА УРОВЕНЬ НИТРОЗИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ В КРОВИ КРЫС В НОРМЕ И ПРИ ОПУХОЛЕВОМ РОСТЕ Михайленко В.М.
Изучали влияние экзогенных оксидов азота (ОА) на образование и изменение содержания нитрозильных комплексов гемоглобина, метгемоглобина, нитрозотиолов, трансферина и церулоплазмина в сыворотке крови крыс в норме и при опухолевом росте. Показана взаимосвязь между развитием нитрозативного стресса и нарушениями свободнорадикального гомеостаза в организме. Длительное воздействие экзогенных ОА у крыс с карциномой Герена вызывало снижение содержания церулоплазмина, что негативно влияет на антиоксидантные процессы.
Ключевые слова: оксиды азота, нитрозотиолы, нитрозильные комплексы гемоглобина, метгемоглобин, трансферин, церулоплазмин, нитрозативный стресс, карцинома Герена.
© Михайленко В.М. СТАТТЯ, 2010.
МИХАЙЛЕНКО В.М.
1нститут експериментальноТ патологи, онкологи та радюбюлоги iм. Р.е. Кавецького НАН УкраТни, м. КиТв
УДК: 616006.04:661.98:616.155.16
Ключовi слова: оксиди азоту, штрозотюли, штрозильш комплекси гемоглобшу, метгемоглобш, трансферин, церулоплазмш, штрозативний стрес, карцинома Герена.
(RS—NO+) i динiтрозованi ком-плекси негемового залiза (RS-)2Fe+(NO+)2, що здiйснюють його стабiлiзацiю та перене-сення вiд клiтин-донорiв до кттин-мшеней [3, 4]. Остан-нiм часом штрозотюлам вщво-диться важлива роль у пост-трансляцiйнiй модифкацп сигнал ьн их каскадiв клiтини та у модуляцп бiологiчних процесiв i патолопчних станiв [5, 6].
Механiзми дм N0 на бюлопч-нi системи можна подшити на прямi та непрямi його ефекти. Прямi ефекти зумовлен хiмiч-ними реакцiями, уходi яких N0 безпосередньо взаeмодie з бюлопчними мiшенями. Не-прямi ефекти N0 переважно опосередковаш активними фор ма ми ок си ду азо ту, що утворюються при взаeмодií N0 з супероксидом або киснем [4, 7]. Функцп i роль молекули N0 в органiзмi багатограннi i активно дослщжуються. В орга-нiзмi N0 синтезуеться при оки-сленнi азоту L-аргiнiну, i ця ре-ак^я каталiзуeться ферментом N0-синтазою. У результат п'ятиелектронного окислення утворюються N0 I L-цитрулiн [8]. Ендогенний N0 в^грае важливу роль у багатьох житте-во важливих процесах, зокре-ма у регуляцп тонусу кровонос-них судин, розслаблення гладких м^в, гальмування агрега-цií тромбоцитiв, видiлення ней-ромедiаторiв у центральнiй нервовiй систему е одним з ефекторiв системи кттинного iмунiтету [9, 4, 7].
Екзогенний N0 надходить до оргашзму iнгаляцiйним шляхом i е легеневим вазодилятатором. Разом з корисною дieю N0 мо-же справляти токсичний ефект. Так, екзогенний N0 може реагу-вати з киснем у легенях та утво-рювати N02, який е сильним легеневим подразником. N0 та-кож може реагувати з супероксид анюном, утворюючи перок-синiтрит, який перешкоджае нормальному функцюнуванню сурфактанту. Зв'язуючись з циркулюючим гемоглобшом, N0 може здiйснювати свiй вплив поза межами легеыв, зо-кре ма спри чи няю чи мет ге мо -глобЫемю, блокування агрега-цií тромбоцитiв тощо [10].
Надзвичайно важливим на-прямком дослiджень е вивчення взаемоди екзо— i ендогенного ОА в оргашзму особливо за рiз-них патолопчних сташв. Показано, що екзогенний N0 сутте-
во пригнмуе вив1льнення ендогенного NO в аортальних кть-цях щур1в in vitro та in vivo [11]. Дослщники припустили, що екзогенний монооксид азоту вдо-грае важливу регуляторну роль за ф1з1олог1чних умов з залучен-ням механ1зму зворотного зв'язку щодо ендогенного NO. Так, Ыпбування синтезу NO у макрофагах знижувало проти-пухлинну резистентн1сть оргашзму. Низкою дослщжень показано важливу роль NO у захист1 орган1зму в1д раку, однак деяк досл1дження вказують на те, що NO може активувати рют пухлин [12]. Показано, що NO стиму-люе пухлинний р1ст шляхом ре-гулювання процес1вжиттед1яль-ност1 пухлини, зокрема шляхом тдвищення проникност1 судин пухлин. Екзогенний монооксид азоту здатний стимулювати прол1ферацю ендотел1альних кл1тин, зокрема через актива-ц1ю MAP2K1 /2/MAPK3/1 каскаду [13]. Також було показано, що тд д1ею NO суттево Ыпбу-еться прол1ферац1я Т-л1мфоци-т1в, що зумовлюе його негатив-ну роль при онколопчних захво-рюваннях. NO також стимулюе синтез простогландишв, як1 пригн1чують цитотоксичну активнють макрофаг1в [12].
Монооксид азоту може поси-лювати пошкодження кштини при оксидативному стрес1, а та кож ви ко ну ва ти за хи сну функц1ю. NO легко реагуе з н шими в1льними радикалами, що призводить до генерування но вих над зви чай но ток сич них форм або до Тх нейтрал1заци. Завдяки електрон-донорним властивостям NO може змен-шувати насл1дки оксидативно-го стресу шляхом гас1ння л1пщ-них перекис1в, а також Ыших радикал1в [14].
Вщомо, що NO може Ыпбува-ти апоптоз шляхом тюл-опосе-редкованоТ 1нактивац1Т каспаз [15, 16] та 1ндукувати його. Екзогенний NO Ыдукуе апоптоз у макрофагах, нейтрофтах [17], ф1бробластах [18] та деяких ¡н-ших кттинах. У культурах гепа-тоцит1в ОА демонстрував лише протекторы ефекти та знижував активнють каспаз, як1 в1д1грають важливу роль при апоптоз! [19]. Проапоптичн ефекти NO мо-жуть бути пов'язаними з по-шкодженням ДНК та акумуляци ею р53, антиапоптичн ефекти — з залученням цГМФ [20].
Системна д1я високих концен-трац1й ОА, що можуть утворю-
ватися в орган1зм1 внасл1док ен-до ген но го син те зу та при йо го надходженн 1нгаляц1йним шляхом, пов'язана з розвитком н1-трозативного стресу. За цих умов вщбуваеться штрозування б1олог1чних т1ол1в, пептид1в та бшюв, 1нг1бування репарацй' ДНК [12]. Внаслщокытрозуван-ня змшюеться Тхня функцю-нальна активнють, а також можливе утворення канцеро-генних н1трозосполук in vivo. До цьо го ча су за ли ша еть ся ма -лодослщженою роль саме екзо-генного ОА у формуванн ытро-зативного стресу в оргашзмк
Переважно NO виступае як фактор захисту проти шфек-цмних агент1в у кштиншй ланц1 1мунноТ в1дпов1д1, проте його ефекти неспециф1чн1. Надпро-дукц1я NO може бути причиною не ттьки загибел1 м1кроорга-н1зм1в, але й пошкодження кт-тин i тканин у мюц продукцй' NO [21]. За високих концентра-цiй NO iнактивуе ферменти, взаемодiючи з Т'хшми запiзо-сiрчаними центрами, викликае однонитковi розриви (ОНР) у ДНК, що призводить до актива-цп ядерного ферменту поли АДФ-рибозил трансферази та iнгiбуе синтез ДНК i бшка [22].
Надходження екзогенних Оа до органiзму супроводжуеться зв'язуванням No з гемом ге-моглобЫу i утворенням метге-могпобiну (метГБ), що призводить до гемiчноТ ппоксп. Пара-лельно вiдбуваеться утворення штрозильних комппексiв з гемогпобiном, бшками сиро-ватки кровi та з низькомолеку-лярними пiгандами [23, 24]. До цих комплекав належить ла-бiпьне запiзо, яке е перехщною транс порт ною фор мою при обмiнi мiж трансферином (ТФ) i феритином.
Таким чином, нин вщомо, що вiпьнорадикапьнi продукти монооксиду i диоксиду азоту мають властивють пошкоджу-вати бiпки i ненасичен жирнi кислоти, змiнювати активнiсть низки ферментативних систем, порушувати цтюнють кттинних i субкпiтинних мембранних структур, Ыпбувати транспорт епектронiв дихальним ланцю-гом мтохондрм, знижувати ри вень АТФ у кровi i у кттинах тканин ссавцiв, окислювати гемо-гпобiн кровi i брати участь в утворенш R- i Т-конформерних комплекав гемогпобiн-NO (ГБ-NO). ^м того, ОА притаманна мутагенна i тератогенна актив-
№ 3 2010 Environment & Health 22
EXOGENOUS NITRIC OXIDES IMPACT ON THE LEVEL OF S-NITROSO COMPLEXES IN BLOOD OF RATS IN A NORM AND AT TUMOUR GROWTH Mikhailenko V.M.
The exogenous nitric oxides (NO) effects on formation and alteration of hemoglobin S-nitroso complexes content as well as methemoglobin, transferrin and ceruloplasmin levels in the blood serum of intact rats and at tumor growth ware studied. The correlation between nitrosative
stress development and violation of free-radical homoeostasis in an organism was shown. The prolonged effect of exogenous NO on rats bearing the Guerin carcinoma resulted in a decrease of ceruloplasmin level and negatively influenced on antioxidant processes. Keywords: nitric oxide, S-nitrosothiol, S-nitrosohaemoglobin, methemoglobin, transferrin, ceruloplasmin, nitrosative stress, Guerin carcinoma.
н1сть, що повязано з характером взаемодп з ДНК. Числен-ними дослщженнями показано, що ц1 сполуки та Ухш похщш мо-жуть так само, як i реактивы форми кисню Ыщювати мутаци та початковi стади канцерогенезу [25]. Ц дан тдтверджу-ються дослщженнями in vitro та in vivo [26].
Водночас в органiзмi функцю-нують рiзнi антиоксидантш си-стеми захисту вщ шкiдливих наслiдкiв вiльнорадикальних реакцiй, як активуються при розвитковi нiтрозативного стресу. Одним з елемен^в такоУ системи е церулоплазмЫ (ЦП) — головний зовшшньокттин-ний антиоксидант, механiзм дм якого вiдрiзняеться вiд природ-них та синтетичних антиокси-дантiв. З одного боку, антиокси-дантнi властивост ЦП забезпе-чуються фероксидазною актив-нiстю, що дозволяе йому приг-нiчувати формування -ОН з Н2О2 у реакцiУ Фентона та процеси перекисного окислення лт^в (ПОЛ). 1снуетакожприпущення, що ЦП здатний розкладати пе-роксиди лiпiдiв. З iншого боку, ЦП може дiяти як антиоксидант за мехашзмом, не пов'язаним з фероксидазною активнютю шляхом прямоУ взаемодп пдроксил-ради калу з амЫоки-слотними залишками, а саме з тюловими групами бiлкiв.
Оскiльки ЦП каталiзуе окислення Fe2+до Fe3+, цей бiлок за-безпечуе насичення залiзом молекули трансферину (ТФ) та мобУтзацю залiза з ретикуло-ендотелiальноУ системи. ТФ, у свою чергу, транспортуе залiзо до кiсткового мозку, де вiдбу-ваеть ся син тез ге му. Таким чи -ном, ЦП також бере участь в утилiзацiУ залiза та кровотво-реннi. У кттиш виникае можли-вiсть для взаемоперетворення диштрозильних комплексiв за-лiза i нiтрозотiолiв (RS-NO) та Ухне ствюнування у системi, до якоУ входять NO, тюли i залiзо.
Залiзу належить особлива роль у цм системi: воно в^грае роль кaтaлiзaторa, який забезпечуе, з одного боку, перетворення NO i NO+ i тим самим можли-BicTb S-нiтрозувaння тiолiв, а з Ышого, — розпад RS-NO. Показано, що вщбуваеться S-штро-зування гемоглобiну при контакт низькомолекулярних RS-NO з еритроцитами [27]
Метою даного дослiдження е оцЫка впливу екзогенних ОА на рiвень нiтрозотiолiв, зокрема ш-трозильних комплекав кровi щурiв у нормi та при пухлинно-му ростк Визначення штрозу-вання гемоглобiну, рiвнiв ЦП i ТФ е важливим для характеристики змiн, що виникають при розвитковi нiтрозaтивного стресу в оргaнiзмi щурiв внасли док тривалого шгаляцмного впли ву ОА.
Матерiали та методи до-слiджень. Дослщження вико-нано на неiнбредних самцях щурiв вагою 120-140 г з роз-плiдникa вiвaрiю 1нституту екс-периментальноУ пaтологií, онкологи i рaдiобiологií iм. Р.е. Кавецького НАН УкраУни. Про-ведення процедур з експери-ментальними тваринами здй снювалося згiдно з вимогами Державного ком^ету з етики. Тва ри ни утри му ва лись у ста -цiонaрних умовах вiвaрiю за постiйноí температури та природного осв™ення. Зaбiй тва-рин проводили методом дека-ттаци пiд ефiрним наркозом [28]. 1нгаляцмну затравку щу-рiв ОА здмснювали у герметич-нiй кaмерi об'емом 100 л, до якоУ подавався очищений газо-подiбний NO при Ытенсивному перемiшувaннi з повiтрям при входi до камери. Повiтря пода-валося з швидкiстю, що забез-печувала у кaмерi 5-разовий газообмш на годину. При вихо-дi з камери частка NO станови-ла 40%, NO2 — 60%, а сумарна концентрaцiя ОАх у кaмерi — 150 мг/мз пов^ря у перерахун-
ку на N0. Контроль вмюту ОА в шгаляцмнм камерi проводили пропусканням газового потоку через систему пасток з розчи-нами йодиду калю та перман-ганату калiю з подальшим виз-наченням у них нiтритiв [29] i ы-тратiв [30]. Монооксид азоту отримували у реакцií 20% роз-чину сiрчанокислого залiза з сумшшю концентрованоí со-ляноí кислоти та 40% нiтриту натрiю [31], вмют N0 визнача-ли з ви ко ри стан ням си сте ми "газовий хроматограф — ана-лiзатор термальноí енергп (ТЕА)" [32].
Було сформовано 4 групи тва-рин: 1 — Ытактний контроль (1К); 2 — тварини, як зазнавали Ыга-ляцмного впливу ОА протягом 1 мюяця по 16 годин на добу при середнм концентрацií 0а 150 мг/мз повiтря (ОА); 3 — щурам перещеплювали суспензiю кштин карциноми Герена (2,2х10б клiтин натварину) (КГ); 4 — тварини, яким прищеплювали пухлины клiтини пiсля зазначе-ного впливу ОА (ОА+КГ). Пере-щеплення кг щурам здмснюва-ли шляхом введення пщ шюру стегна 0.5 мл 20% суспензи клн тин (5х10б клiтин/мл) солщно'У КГ у фiзiологiчному розчинi.
Вщбирали зразки одразу т-сля дií ОА, а також на 12-ту (КГ,2) та 18-ту (КГ18) добу пу-хлинного росту. Зразки цiльноí кровi для ЕПР-спектроскопп готували безпосередньо пiсля взяття кровi з використанням стандартноí прес-форми, за-морожували i зберiгали у рщ-кому азотi. Вимiрювання проводили на радiоспектрометрi РЕ-1307 (СРСР) у сантиметровому дiапазонi хвиль за Т=77К. Результати виражали у вщнос-них одиницях, якi характеризуют iнтенсивнiсть ЕПР-сигналу. Методом ЕПР визначали вмют метГБ, ГБ^О, ЦП та ТФ у цУпь-шй кровi щурiв [33]. Кiлькiсне визначення штрозот^в у си-роватцi кровi щурiв проводили
-Ф-"
Рисунок
Спектр ЕПР еритроцилв щурiв контрольно!'групи порiвняно з тваринами, що зазнали впливу ОА
шляхом флуориметричного визначення 2,3-нафтотрiазолу, який утворюеться при реакцií окисленого 2,3^амшонафта-лену з N0, що видтяеться при розпадi S-N0 зв'язку завдяки реакци з НдС12 [34]. Концентра-цю нiтрозотiолiв визначали за рiзницею флуоресцентних сиг-налiв (збудження 365 нм та флуоресцен^я 450 нм) за при-сутностi чи вiдсутностi 0,18 мМ НдС12 i виражали у нМ. Стати-стичну обробку результалв проводили з використанням 1-критерю Ст'юдента [35].
Результати та '!х обговорен-ня. Тривале iнгаляцiйне над-ходження до органiзму щурiв значних концентрацм екзоген-них ОА супроводжувалось утво-ренням в еритроцитах значно( кiлькостi метГБ, нiтрозильних комплексiв гемоглобЫу та пд вищенням рiвня ытрозот^в у сироватцi кровi тварин. Утво-рення метГБ вiдбуваеться при перетворенш залiза гему з за-кисно'|' форми на окисну, через що гемоглобЫ втрачае свою ос-новну функцю з транспорту кисню. При цьому рееструеться сигнал ЕПР з д=6.0. Внаслщок
реакцiй ОА з гемоглобiном утворюеться також штрозиль-ний комплекс ГБ-ЫО (д=2.03). Спектр ЕПР еритроцитiв кровi щурiв показано на рисунку. По-рiвняння контрольних зразкiв з еритроцитами щурiв, що пере-бували в умовах тривалого на-ляцiйного впливу ОА, свщчить про утворення значно( кiлькостi метГБ та ГБ-N0 (табл. 1).
Кров експериментальних тварин дослщжували менш нiж за 2 год. тсля припинення впливу ОА, чим пояснюеться надзвичайно високий рiвень метГБ, який у 67,7 разiв пере-ви щу вав зна чен ня у кон троль -шй групi. Вмiст нiтрозильних комплекав ГБ-N0 у зразках цiльноí кровi щурiв за дií ОА зростав у 3,6 рази.
Концентрацю нiтрозотiолiв визначали у сироватцi кровi щурiв пiсля iнгаляцiйноí дií ОА, а також на рiзних етапах роз-витку КГ (табл. 2). Показано, що певний рiвень нiтрозотiолiв присутшй у кровi нормальних тварин. Однак у щурiв, якi про-тягом 1 мюяця перебували в умовах постмного шгаляцмно-го навантаження ОА, рiвень ш-
трозотiолiв у 9,5 разiв переви-щував його контрольний ри вень, що свiдчить про розвиток у тварин ытрозативного стресу.
Розвиток КГ на раншй стадп (12 дiб) не впливав на вмют ш-трозильних комплексiв ГБ-N0 та рiвень метГБ у кровi щурiв у групах з дiею ОА та без такоí. Проте на тзньому етапi (18-та доба) розвитку пухлини спо-стерiгалося статистично до-стовiрне пiдвищення рiвня метГБ в 1,8 рази i ГБ-N0 у 1,5 рази порiвняно з контролем i з групою КГ12 (табл. 1). Переще-плення та рют КГ також супро-воджувалися збшьшенням кон-центрацií нiтрозотiолiв у кровi щурiв в 1,7 рази на 12-ту добу та в 1,8 рази — на 18-ту добу розвитку пухлин (табл. 2).
Необхщно зазначити, що у тварин, як попередньо знахо-дились в умовах Ыгаляцмного навантаження ОА, вмiст метГБ i ГБ-N0 був меншим, ыж у вщпо-вiдних групах щурiв без впливу ОА, особливо на тзньому етат росту КГ. Так, на 18-ту добу розвитку пухлини рiвень метГБ достовiрно знижувався вдвiчi порiвняно з тваринами без впливу ОА. Протилежна тен-денщя спостерiгалася з вми стом ГБ-ЫО та нiтрозотiолiв. Показано, що у процес росту пухлини вмiст ГБ-ЫО у кровi щурiв групи ОА+КГ на 18-ту добу в 1,3 рази перевищував аналопчний показник на 12-ту добу. Рiвень нiтрозотiолiв у кро-вi достовiрно вiдрiзнявся вщ значень у контрольнiй групi (у 2 та 2,5 рази на 12-ту та 18-ту добу росту КГ), а також на рiвнi тенденци вщ вщповщних значень у щурiв з КГ без впливу ОА.
Динамка змЫ вмюту метГБ та ГБ-N0 корелюе зi змiнами рiвня ЦП та Тф у кровi досшд-них тварин. Так, шгаляцшне надходження ОА призвело до стрiмкого зростання рiвня ЦП у 6,2 рази, а рiвня ТФ — у 7,4 ра-зiв у кровi щурiв. На ранньому
Рiвнi метГБ, ГБ-NO, ТФ та ЦП у цiльнiй кровi щурiв за ди ОА та росту КГ
Таблиця 1
Група МетГБ ГБ-ЫО ТФ ЦП
1К 212.5±16.8 1150.0±102.3 325.0±50.0 200.0±28.9
ОА 14347.2*±1822.9 4140.6*±365.5 2416.7*±366.2 1234.9*±195.4
КГ, 12 д1б 238.9±13.3 1115.6±86.6 340.6±39.8 206.3±18.1
ОА + КГ, 12 д1б 243.8±77.3 955.0±83.8 793.8±130.7 245.0±12.2
КГ, 18 д1б 371.4*±44.1 1720.7*±257.8 503.6±75.7 435.7*±73.2
ОА + КГ, 18 д1б 185.0**±16.9 1231.3**±118.8 641.7±138.7 280.0**±48.9
Примтка: * — вДм1нност1 вД 1К, Р<0,05; ** — вДм1нност1 вД вДповДноI групи без ди ОА, Р<0,05.
№ 3 2010 Еоттошшт & Иеаьти 24
етат розвитку пухлини рiвень ЦП та ТФ у кровi не вiдрiзнявся вiд контрольного. Однак на 18-ту добу росту КГ вмют ТФ в 1,6 рази, а ЦП у 2,2 рази стати-стично достовiрно перевищу-вав Ухне значення у контроль-них щурiв. Для пiзнього етапу росту Кг характерним вияви-лося перевищення вмюту ТФ i ЦП в 1,5 i 2,1 рази порiвняно з раншм етапом росту пухлини.
Слщ зазначити, що розвиток пухлини в органiзмi тварин з по-передым впливом ОА по^зно-му впливав на вмют ТФ та ЦП. Так, рiвень ЦП у кровi щурiв гру-пи ОА+КГ12 лише на 20% пере-вищував його вмют у групах 1К та КГ12. На пiзньому етaпi росту КГ його вмют достовiрно не зми нювався порiвняноз 12-тою до-бою, однак був в 1,6 рази ниж-чим, ыж у грут КГ18. Бiльш знач-нi змЫи хaрaктернi для вмiсту ТФ у кровi щурiв, якi попередньо знаходилися в умовах шгаля-цiйного навантаження ОА. Так, на 12-ту добу росту КГ рiвень ТФу 2,4 рази перевищував його значення у групах |К та КГ12. Вмiст ТФ залишався значно пiдвищеним (у 2 рази) i на 18-ту добу росту пухлини порiвняно з |К, однак вiн виявився на 20% нижчим за його рiвень на ран-ньому етaпi росту КГ.
Таким чином, Ыгаляцмне надходження екзогенних Оа до ор-гаызму призводить до утворен-ня комплекав з гемоглобiном, aльбумiном та Ышими зaлiзо- та SH-вмiсними бiлкaми i сполука-ми. Оскiльки утворення ком-плексiв ГБ-NO вiдбувaeться од-ночасно з окисленням гемогло-бiну до метГБ, то за високих рiв-ыв у кровi ГБ-NO може виникати гемiчнa гiпоксiя. В оргaнiзмi NO може не тiльки окислюватись до нiтритiв та/або нiтрaтiв, але i вд новлюватись iз цих сполук. У ре-акцй' вщновлення iонiв NO2— до NO основну роль в^грае сам ге-моглобЫ кровi, оскiльки О2укро-вi взaeмодie насамперед з ним. За взаемодп iонiв NO2— з дезок-сигемоглобЫом вiдбувaeться окисно-вiдновнa реaкцiя, у ходi якоУ дезоксигемоглобiн окислю-еться до метГБ, а NO2— вщно-влюються до NO: Hb2+ + NO2— +2H+ > метГБ + NO + H2O. Взае-модiючи з вщновленим гемогло-бiном, NO утворюе стaбiльнi ГБ-NO комплекси. Завдяки зворот-ному зв'язуванню NO з бюлопч-ними молекулами i утворенню бiльш стaбiльних S-нiтрозотiолiв (RS-NO+), а також комплекав
негемового зaлiзa — (RS-)2 Fe+(NO+)2 — забезпечуеться пе-ренесення NO до рiзних тканин i оргaнiв, де за певних умов вЫ може вивiльнятися [3, 4]. Нами було показано, що тривале Ыга-ляцiйне надходження значних концентрацм екзогенних ОА су-проводжувалося розвитком в оргaнiзмi щурiв нггрозативного стресу, який проявлявся в утво-реннi великоУ кiлькостi метГБ, ытрозильних комплексiв гемо-глобiну та у пщвищенш рiвня нiтрозотiолiв у кровi тварин. Особливий iнтерес викликало утворення комплешв ГБ-NO та нiтрозотiолiв, зважаючи на можливiсть зворотного вивть-нення NO. Як i очiкувaлось, утворення цих сполук у кровi щурiв було найвищим одразу пюля дй" ОА, пiсля чого Ух вмют зменшу-вався i на 12-ту добу майже не в^знявся вiд контролю. Досто-вiрне пщвищення рiвня ГБ-NO та нггрозот^в також спостер^а-лося в оргaнiзмi щур^в на пiзнiх етапах росту КГ. Найбтьшхарак-тернi змiни стосувалися рiвня нiтрозотiолiв у тварин з КГ що попередньо зазнали дм ОА. Однак мaлоймовiрно, щоб це вщбувапося за рахунок екзогенних ОА, осктьки вiд зaкiнчення Ыгаляцм до часу проведення дослiдження минуло 12 або 18 дiб. Найбтьш ймовiрними е зми ни в ендогенному продукуванн NO, якi виникли через вплив на оргaнiзм щурiв екзогенних ОАта пухлинний процес. Це пщ-тверджуеться даними наших по-передыхдослщжень, вякихвия-влено гiперaктивaцiю функцю-нальноУ aктивностi МФ на пiзньому етат росту КГ у тварин, що попередньо знаходилися в умовах Ыгаляцмного навантаження ОА [36].
Виявлеш змши рiвня метГБ, ГБ-NO i нiтрозотiолiв корелю-ють зi змЫами рiвня ТФ i ЦП у
Таблиця 2 PiBeHb нiтрозотiолiв у сироватц KpoBi щурiв за iнгаляцiйного надходження ОА та пухлинного росту
Група Концентрац1я н1трозот1ол1в (нМ)
!К 410,5 + 40,5
ОА 3892,3 + 256,3
КГ, 12 д1б 690,3 + 86,9
ОА+КГ, 12 д1б 810,2 + 103,1
КГ, 18 д1б 748,3 + 63,9
ОА+КГ, 18 д1б 1025,7 + 92,5
кровi дослiдних тварин. Так, тривала шгаляцмна дiя ОА призвела до зростання рiвня ТФ бiльш шж у 7 рaзiв. Таке значне зростання рiвня ТФ у кровi дослiдних тварин може бути зв'язаним з тдсиленням обмiну зaлiзa як компенсатор-ноУ реaкцií у вщповщь на пору-шення, спричиненi тривалою дieю ОА, особливо у тварин з КГ. Вщомо, що екзогенний NO з високою спорщненютю може взaeмодiяти з зaлiзом гемовоУ i негемовоУ природи, мiцно зв'язуючись з гемовим зaлiзом (III) i вщновлюючи його до ге-мового зaлiзa (II). Зв'язування NO з ге мо вим i не ге мо вим за -лiзом переважно призводить до Ыпбування aктивностi зaлi-зовмюних ферментiв. Гaльмiв-на дiя пояснюеться його здат-нiстю вiдновлювaти ферифор-му фермента до неактивноУ фериформи, конкурен^ею з ен до ген ни ми або ек зо ген ни ми лiгaндaми за зв'язування з за-лiзом i здатнютю NO виступати у ролi перехоплювача супероксидного радикалу з утворен-ням пероксиытриту [37].
Надзвичайно важливою е роль ЦП, який виступае в яко-стi головного зовшшньокштин-ного антиоксиданту, мехaнiзм дií якого в^д^зняеться вiд природ них та син те тич них ан ти ок -сидaнтiв. Значне пщвищення його вмiсту (у 6 рaзiв) у кровi тварин тсля дií ОА характери-зуе реакцю на нiтрозaтивний стрес, прояв якого е значним порушенням вiльнорaдикaль-ного гомеостазу в оргaнiзмi щурiв. Вщомо, що ферокси-дазна aктивнiсть ЦП дозволяе йому пригнiчувaти стимульо-ване юнами Fe2+ формування гiдроксил радикалу (-ОН) з Н2О, а та кож про це си пе ре кис -ного окислення лт^в, що у результат зменшуе утворення активних форм кисню. ^м того, ЦП здатен напряму змЫю-вати взаемодю гiдроксил-рa-дикалу з амшокислотними за-лишками, де вш може конкуру-вати з ОА [38]. Вмют ЦП також пщвищувався в оргaнiзмi тва-рин з перещепленою КГ, особливо на тзньому етaпi росту пухлини. Однак у тварин, що зазнали шгаляцмного навантаження ОА, вмют ЦП знижу-вався на 60% на 18-ту добу росту КГ, що свщчить про зни-жен ня ан ти ок сид но го за хи сту оргашзму i корелюе з посилен-ням росту КГ [36].
Таким чином, зареестровано змши вмюту нiтрозильних комплексiв, ТФ i ЦП у KpoBi щу-piB, що характеризують вплив екзогенних ОА на оргашзм у ноpмi та при пухлинному ро-стi. 1нгаляцмне надходження ОА призводить до значного зростання piвня ГБ-NO, МетГБ i нiтpозотiолiв у кpовi, що сприяе pозвитковi штрозатив-ного стресу в оpганiзмi тва-рин. Циркулящя пщвищеноТ' кiлькостi нiтpозильних ком-плексiв гемоглобшу, а також високо- та низькомолекуляр-них нiтpозотiолiв супроводжу-еться порушенням вшьнора-дикального гомеостазу не тшьки шляхом посилення вшь-норадикальних реакцш, а i завдяки впливу на ключовi елементи антиоксидантноТ си-стеми кров^ що виражаеться, зокрема, у зменшенш вмiсту ЦП. Кpiм того, екзогенш ОА впли ва ють на про це си, пов'язанi з продук^ею ендо-генного NO, шляхом пперак-тивацiТ макpофагiв та зростання вмюту нiтpозотiолiв, особливо у тварин з прогресую-чим пухлинним процесом в оргашзмк Зазначенi змши коре лю ють з при ско рен ням рос -ту пухлин [36].
Л1ТЕРАТУРА
1. Огляд pезультативностi природоохоронноТ дiяльностi. УкраТна. — Нью-Йорк, Женева, 2000. — 232 с.
2. Formation of nanomolar concentrations of S-nitroso-al-bumin in human plasma by nitric oxide / R. Marley, R.P. Patel, N. Orie [et al.] // Free radical biology & medicine — 2001. — Vol. 31, № 5. — P. 688-696.
3. Ванин А.Ф. Динитрозиль-ные комплексы железа и S-нитро зо тио лы — две воз мож-ные фор мы стаби ли за ции и транс пор та ок си да азо та в био си сте мах / А.Ф. Ва нин // Биохимия. — 1998. — Т. 63, вып. 7. — С. 924-938.
4. Ванин А.Ф. Оксид азота — регулятор клеточного метаболизма / А.Ф. Ванин // Соросов-ский образовательний журнал.
— 2001. — Т. 7, № 11. — С. 7-12.
5. Jourd'heuil D. Oxidation and nitrosation of thiols at low micromolar exposure to nitric oxide. Evidence for a free radical mechanism / D. Jourd'heuil, F.L. Jourd'heuil, M. Feelisch // The Journal of Biological Chemistry. — 2003.— Vol. 278, № 18.
— P. 15720-15726.
6. Yang Y S-nitrosoprotein formation and localization in endothelial cells / Y Yang, J. Loscal-zo // Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA.
— 2005. — Vol. 102, № 1. — P. 117-122.
7. Stuart-Smith K. Demystified nitric oxide / K. Stuart-Smith // Molecular Pathology. — 2002. — Vol. 55. — P. 360-366.
8. Marletta M.A. Catalysis by nitric oxide synthase / M.A. Marletta, A.R. Hurshman, K.M. Rusche // Current Opinion in Chemical Bio I ogy. — 1998. — Vol. 2. — Р 656-663.
9. Ванин А.Ф. Оксид азота в биологии: история, состояние и перспективы исследований / А.Ф. Ванин // Биохимия. — 1998.
— Т. 63, вып. 7. — С. 867-869.
10. The toxicology of inhaled nitric oxide / B. Weinberger, D.L. Laskin, D.E. Heck, J.D. La-skin //Toxicological Sciences. — 2001. — Vol. 59. — P. 5-6.
11. Ma X.L. Exogenous NO inhibits basal NO release from vascular endothelium in vitro and in vivo / X.L. Ma, B.L. Lopez, T.A. Christopher // American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology — 1996.
— Vol. 271. — P. 2045-2051.
12. Значение химических свойств ок си да азо та для ле че -ния он ко ло ги че ских забо ле ва -ний / Д.А. Винк, Й. Водовоз, Дж. А. Кук [и др.] // Биохимия.
— 1998. — Т. 63, вып. 7. — С. 948-957.
13. Exogenous nitric oxide stimulates sell proliferation via activation of a mitogen-activated protein kinase pathway in ovine fetoplacental artery endothelial cells / J. Zheng, YX. Wen, J.L. Austin [et al.] // Biology of Reproduction. — 2006. — Vol. 74. — P. 375-382.
14. Nitric oxide dissociates lipid oxidation from apoptosis and phosphatidylserine externaliza-tion du ring oxi da ti ve stress / J.P. Fabisiac, V.A. Tyurin [et al.] // Biochemistry. — 2000. — Vol. 39, № 1. — Р. 127-138.
15. Pott er C.L. Exogenous nitric oxi de inhi bits apo pto sis in guinea pig gastric mucous cells / C.L. Potter, P. J. Hanson // Gut. — 2000. — Vol. 46. — P. 156-162.
16. Inhaled nitric oxide attenuates apoptosis in ischemia-re-perfusion injury of the rabbit lung / H. Yamashita, S. Akamine, Y. Sumida [et al.] // The Annals of Thoracic Surgery — 2004. — Vol. 78. — P. 292-297.
17. Exogenous nitric oxide enhances neutrophil cell death and DNA fragmentation / J.D. Fortenberry, M.L. Owens, M.R. Brown [et al.] // American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. — 1998. — Vol. 18, № 3. — P. 421-428.
18. Nitric oxide mediates apoptosis induction selectively in transformed fibroblasts compared to nontransformed fibroblasts / S. Heigold, C. Sers, W. Bechtel [et al.] // Carcinogenesis. — 2002. — Vol. 23, № 6. — P 929-941.
19. Shen YH. Nitric oxide induces and inhibits apoptosis through different pathways / YH. Shen, X.L. Wang, D.L. Wil-cken // FEBS Letters. — 1998. — Vol. 433. — P. 125-131.
20. Brune B. Nitric oxide and its role in apoptosis / B. Brune,
A. Knethen, K.B. Sandau // European Journal of Pharmacology. — 1998. — Vol. 351. — P. 261-272.
21. Tidball J. G. Inflammatory processes in muscle injury and repai r / J. G. Tidball // American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physi ol ogy — 2005. — Vol. 288, № 2. — P. 345-353.
22. Nitric oxide-induced S-ni-trosylation of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase inhibits enzymatic activity and increases endogenous ADP-ribosyla-tion / Y V. L. Molina, B. McDonald,
B. Reep [et al.] // The Journal of Biological Chemistry. — 1992. — Vol. 267. — P. 24929-24943.
23. Herold S. Reactions of de-oxy-, oxy-, and methemoglobin with nitrogen monoxide. Mechanistic studies of the S-nitro-sothiol formation under different mixing conditions / S. Herold,
G. Rock // The Journal of Biol o-gical Chemistry. — 2003. — Vol. 278, № 9. — P. 6623-6634.
24. Gow A.J. Reactions between nitric oxide and haemoglobin under physiological conditions / A.J. Gow, J.S. Stamler // Nature.
— 1998. — Vol. 391 (6663). — P. 169-173.
25. Felley-Bosco E. Ro I e of nitric oxide in genotoxicity: implication for carcinogenesis / E. Fel ley-Bos co // Can cer Me ta -stasis Reviews. — 1998. — Vol. 17, № 1. — P. 25-37.
26. Study on DNA strand breaks induced by sodium nitro-prusside, a nitric oxide donor, in vivo and in vitro / W. Lin, X. Wei,
H. Xue [et al.] // Mutation Research. — 2000. — Vol. 466, № 2.
— P. 187-195.
№ 3 2010 Environment & Health 26
27. S-nitrosohaemoglobin: a dynamic activity of blood involved in vascular control / L. Jia, C. Bonaventura, J. Bonaventura [et al.] // Nature. — 1996. — Vol. 380 (6571). — P. 221-226.
28. Науково-практичн рекоменда-ци з утримання лабораторних тва-рин та роботи з ними / [Ко-жем'яюн Ю.М., Хромов О.С., Фшо-ненко М.А., СайфетдЫова Г.А.]. — К.: Авiценна, 2002. — 156 с.
29. Вода питьевая: ГОСТ 24481-80.
— [Действительный от 1980-12-29].
30. Роома М.Я. О применении кадмиевой колонки для определения нитратов в моче // Канцерогенные N-нитрозосоединения и их предшественники — образование и определение в окружающей среде / М.Я. Роома, Э.М. Канн, К. Веттиг — Таллин, 1984. — С. 210-212.
31. Карякин Ю.В. Чистые химические вещества / Ю.В. Карякин, И.И. Ангелов. — М.: Химия, 1974. — 407 с.
32. Fine D.H. Analysis of volatile N-nitroso compounds by combined cas chromatography and thermal energy analysis // Environmental N-nitroso compounds, analysis and formation / D.H. Fine, D.P. Rounbehler. — IARC Scientific Publications, 1976. — P. 117-127.
33. Ажипа Я.И. Медико-биологические аспекты применения метода электронного парамагнитного резонанса / Я.И. Ажипа. — М.: Наука, 1983.
— 527 с.
34. Kostka P. Fluorometric detection of S-Nitrosothiols / P. Kostka, J.K.J. Park // Methods in Enzymology.
— 1999. — Vol. 301. — P. 227-235.
35. Лакин Г.Ф. Биометрия / Г.Ф. Лакин. — М.: Высшая школа, 1990. — 352 с.
36. Effect of environmental nitric oxides on the antitumor resistance of rats / V.M. Mikhailenko, Z.D. Savtsova [et al.] // Experimental Oncology. — 2005. — Vol. 27, № 1. — P. 65-70.
37. Сидорик Е.П. Молекулярные механизмы нарушений в клетках при хроническом действии ионизирую ще го из лу че ния низ кой мощ но -сти дозы в связи с аварией на ЧАЭС / Е.П. Сидорик, А.П. Бурлака // Экспериментальная онкология. — 2000.
— Т. 22, № 4. — С. 179-185.
38. Di rect evi den ce of ce ru lo pla smin antioxidant properties / R.L. Atansi, D. Stea, M.A. Mateescu [et al.] // Molecular and Cellular Biochemistry. — 1998. — Vol. 189. — P. 127-135.
Надйшла до редакцп 19.03.2010.
Автор висловлюе подяку канд. ф 'з. наук Половiнiй 1.М., ст. наук. спвр. 1н-ституту фiзики напiвпровiдникiв '¡м. В. 6. Лашкарьова НАН Украни за до-помогу при реестрацИ cneicrpiB ЕПР.
КОРШУН М.Н.
Комитет по вопросам гигиенического регламентирования МЗ Украины, г. Киев
FOR THE ISSUE OF THE APPLICATION OF SYSTEM APPROACH TO THE STANDARTIZATION OF CHEMICAL AIR POLLUTANTS
Korshun M.N.
К ВОПРОСУ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА К НОРМИРОВАНИЮ ХИМИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ
огласно п. 1.7 Методических указаний [1] "вихщним поло-женням системного пщходу е орieнтацiя на незалежне ре-гламентування ксенобютиюв у рiзних середовищах на мето-долопчно единш токсиколо-пчнш основГ. Развивая содержание этого пункта, в следующем записано, что "сут-нють системного пщходу до п-пешчного нормування ксено-бютиюв полягае у визнанш взаемозв'язку i взаемозумо-вленост чисельних значень усх нормативiв конкретно! ре-човини у рiзних середовищах як за звичайних, так i за ек-стремальних умов прац i стану довкшля. Уа "звичайнГ нормативи для дано! речовини розглядаються як система взаемозв'язаних величин з обумовленими кшькюними стввщношеннями мiж ними" (вопросы нормативних границ аварийного загрязнения находятся вне данной публикации). К числу теоретических ос нов си стем но го по хо да (п. 1.10 [1]) разработчики отнесли следующее положение: "1стотш вщхилення вперше за-пропонованих або чинних нор-мативiв окремих речовин вщ належних (типових) стввщно-шень е пщставою для прове-
ДО ПИТАННЯ ПРО ЗАСТОСУВАННЯ СИСТЕМНОГО П1ДХОДУДО НОРМУВАННЯ Х1М1ЧНИХ ЗАБРУДНЮВАЧ1В ПОВ1ТРЯ Коршун M.M.
У статт розглянуто можливсть використання системного п1дходу для удосконалення сантарного законодавства у галуз '1 забезпечення х1м1чно! безпеки, зокрема визначення речовин, ппен1чн1 нормативи яких у пов1тр1 потребують корекци, оскльки не задовольняють вимогам принципу системной.
Пдкреслюеться, що принцип системност не протир1чить втчизняному досвду та вщповщае м1жнародн1й практиц регламентац1йних р1шень у галузi ппен1чного нормування шюдливих речовин.
Ключовi слова: системшсть, ппешчне нормування, шкiдливi речовини.
© Коршун М.Н. СТАТТЯ, 2010.
