CC BY
52Фізика живого, Т17, No2, 2009. С. 112-119.
© Харченко О.І., Чайка В. О., Богун Л.І., Ковальова В.А., Остапченко Л.І.
УДК 577.3
ВПЛИВ ОЦТОВОКИСЛОГО ЦИНКУ НА ФОСФОЛІПІДНИЙ СКЛАД ПЛАЗМАТИЧНИХ МЕМБРАН РІЗНИХ ОРГАНІВ ЩУРІВ ЗА УМОВ ХРОНІЧНОЇ АЛКОГОЛЬНОЇ ІНТОКСИКАЦІЇ Харченко О.І., Чайка В.О., Богун Л.І., Ковальова В.А., Остапченко Л.І.
Київський національний університет імені Тараса Шевченка е-mail: [email protected]
Надійшла до редакції 20.11.2008
. Розвиток хронічної алкогольної інтоксикації супроводжується зниженням вмісту основних мембранних фосфоліпідів плазматичних мембран клітин печінки та мозку (ФХ, ФЕА, ФС та ФІ) з одночасним зростанням вмісту ЛФХ протягом усіх термінів дослідження. Введення оцтовокислого цинку на фоні хронічної алкогольної інтоксикації призводило до поступового зростання вмісту досліджуваних ФЛ із наближенням до контрольних значень на пізніх етапах дослідження.
Ключові слова: етанол, оцтовокислий цинк, фосфоліпіди, плазматичні мембрани, гепатоцити, клітини мозку.
ВСТУП
Сьогодні одним із поширених факторів несприятливого впливу на організм є алкоголь. Як свідчить офіційна статистика, за останні роки захворюваність алкоголізмом в Україні подвоїлась, а кількість хворих, що мають залежність від алкоголю досягла 700 тисяч. Тому значної уваги дослідників привертає як проблема патогенезу цього захворювання, так і пошук нових засобів для його лікування.
В основі розвитку цього захворювання лежать глибокі зміни метаболізму, що призводять до порушень біогенезу, структури та функції клітин різних органів та систем людини [1]. Поряд з великою кількістю робіт, що стосуються визначення механізмів біологічної дії етанолу, окремі сторони його впливу на організм людини та тварин є недостатньо вивченими, а встановлені факти є суперечливими [1]. Відомо, що за умов впливу етанолу найбільш виражених структурно-функціональних змін зазнають печінка та мозок. Результати експериментальних та клінічних досліджень дозволяють говорити про те, що в механізмі розвитку толерантності живих організмів до дії етанолу важливу роль відіграють фізико-хімічні зміни в її біологічних мембранах.
Ліпіди служать основним структурним
компонентом усіх біологічних мембран. При змінах у ліпідному бішарі відбувається модифікація мембранних структур, що приводить до порушення їх проникності, функціонування трансмембранних
насосів та мембрано-зв’язаних ферментів, передачі міжклітинних сигналів [2,3]. Важливу роль ліпіди відіграють у зв’язку з залученням їх у внутрішньоклітинну передачу сигналу.
Результати експериментальних та клінічних досліджень дозволяють обґрунтовано говорити про те, що для розуміння молекулярних основ дії етанолу і шляхів розвитку толерантності живих організмів до його дії необхідно дослідити механізм впливу етанолу на стан клітинних мембран, зокрема на вміст їх ліпідного компоненту.
Існуючі на сьогодні роботи пов’язані в основному з вивченням фізико-хімічних властивостей мембран за умов впливу етанолу. Показано, що ці зміни ідентичні як для мембран бактеріальних клітин, так і для мембран клітин ссавців, в тому числі і людини, і не залежать від тканинної належності клітин - кров, печінка, центральна нервова система [4].
Однак, не дивлячись на значну кількість літературних даних [4,5,6] щодо впливу етанолу на стан плазматичних клітин печінки та мозку, на сьогоднішній день відсутні системні дослідження ліпідного складу плазматичних мембран цих органів за умов розвитку хронічної алкогольної інтоксикації. Дослідження цього показника при формуванні даної патології є важливим не лише для оцінки їх структурно-функціонального стану, а і для з’ясування біохімічних механізмів їх корекції. Оскільки відомо, що за умов хронічної алкогольної інтоксикації спостерігається дефіцит цинку у ряді органів [7], з метою корекції зазначеного розладу
використовують солі цинку, серед яких низькою токсичністю характеризується оцтовокислий цинк. Тому метою нашої роботи була оцінка вмісту фосфоліпідів (фосфатидилхоліну (ФХ), фосфати-дилсерину (ФС), фосфатидил-етаноламіну (ФЕА), фосфатидилінозитолу (ФІ), лізофосфатидилхоліну (ЛФХ) та вивчення впливу оцтовокислого цинку на їх рівень в плазматичних мембранах гепатоцитів та клітинах мозку за умов розвитку експеримент-тальної моделі алкогольної інтоксикації (табл. 1, 2).
МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ
У роботі дотримувались міжнародних рекомендацій про проведення медично-біологічних досліджень з використання тварин згідно Європейської конвенції.
Дослідження проводили на щурах (самцях) лінії Вістар масою 180-200 г, що утримувались на стандартному раціоні віварію з вільним доступом до води. 40° етиловий спирт вводився перорально з розрахунку 2 мл на 100 г маси тварини раз на добу.
Тварини були розділені на 3 групи. 1-ша група -контрольні тварини; 2-га група - щури з хронічною алкогольною інтоксикацією, що викликалась за стандартною методикою М.Х. Халілова і Ш.А.
Закіхорджаєва [8]; 3-тя група - щури з хронічною алкогольною інтоксикацією, яким додатково вводили цинк в дозі 0,2 г на 100 г маси тварини.
Клітини печінки та мозку отримували за стандартними методиками [9] на 4, 6, 11, 16 та 21 доби після початку експерименту. Для вивчення кількісного і якісного складу фосфоліпідів (фосфатидилхоліну (ФХ), фосфатидилсерину (ФС), фосфатидилетаноламіну (ФЕА), фосфатидил-інозитолу (ФІ) та лізофосфатидилхоліну (ЛФХ)) застосовували метод тонкошарової хроматографії, ідентифікацію окремих ФЛ проводили за допомогою відповідних стандартів і високоспецифічного для ФЛ реактиву Васьковського-Костецького [10].
РЕЗУЛЬТАТИ ТА ОБГОВОРЕННЯ
Сьогодні вважається, що етанол здатний безпосередньо впливати на ліпіди. Крім того він може впливати на процеси їх взаємоперетворення та синтезу. Важливою дією етанолу є його участь у синтезі ліпідних медіаторів (тромбоцит-активу-ючий фактор, простаноїди) та ліпід-опосередкованих сигнальних шляхах (рис. 1).
синтез/ похідні ліпідів ліпід-опосередковані сигнали
трансформація ТАФ ліпідів простаноїди
фосфогліцериди ЛП нейтральні ліпіди і т.п.
ДГ ІФз ФІ-3-Ф ФЕ АК
І і 1 і 1
продукти
(сигнал)
ПК С Са
2+
ростові маркери запалення фактори сигнали
Рис. 1. Схема впливу етанолу на ліпідний метаболізм: ТАФ - тромбоцит-активуючий фактор; ЛП - ліпопротеїни; ФІ фосфатидилінозитол; ФС - фосфатидилсерин; ФЕА - фосфатидилетаноламін; ТАГ - триацилгліцериди; ФЛ С фосфоліпаза С; ФІ-3-К - фосфатидилінозитол-3-кіназа; ФЛ Д - фосфоліпаза Д; ФЛ А2 - фосфоліпаза А2; ДГ диацилгліцерол; ІФ3 - інозитол-3-фосфат; ФІ-3-Ф - фосфатидилінозитол-3-фосфат; ФЕ - фосфатидилетанол; АК арахідонова кислота; ПК С - протеїнкіназа С.
Етанол здатний безпосередньо впливати на мембрану, що пов’язано з його мембранотропною дією та здатністю безпосередньо взаємодіяти з неетерифікованими жирними кислотами.
Дія етанолу неспецифічна і, подібно до інших сполук аліфатичного ряду, реалізується за рахунок полярної і неполярної взаємодії з мембранами. Розчинність етанолу в воді вище, ніж у ліпідах. Сильна внутрішньомолекулярна взаємодія між
гідроксильними групами тримає етанол у водній фазі. Тому характер і швидкість розподілу етанолу в організмі визначаються перш за все його розподілом у водному середовищі. Проходження етанолу крізь мембрани здійснюється, головним чином, за градієнтом концентрації крізь канали, що забезпечують проходження іонів і, в меншому ступені, за рахунок розчинення в ліпідному шарі. Етанол, що розчиняється в воді і частково в ліпідах мембран клітин і субклітинних структур, викликає флюідизацію (підвищення текучості) мембран [4].
В ряді численних робіт показано, що етанол здатний зв’язуватися з зовнішньою поверхнею
мембран клітин [4]. Важлива роль в цьому належить гліколіпідам і глікопротеїнам біологічних мембран, оскільки саме полярні полісахаридні ділянки цих молекул зв’язують етанол і, на думку певних дослідників [11], виконують роль своєрідних посередників у реалізації мембранних ефектів етанолу. Зв’язування молекул етилового спирту з зовнішньою поверхнею цитоплазматичних мембран, їх занурення між полярними головками молекул фосфоліпідів, призводить до зменшення щільності упаковки останніх в мембрані і збільшенню її текучості.
Таблиця 1.
Вміст ліпідів у плазматичних мембранах гепатоцитів щурів при хронічній алкогольній інтоксикації та за
умов введення оцтовокислого цинку, мкг/мг _______________________________________(М±м; п = 7 - 10)______________________________________
ФОСФОЛІПІДИ
ФХ [мкг/мг білка] ФЕА [мкг/мг білка] ФІ [мкг/мг білка] ФС [мкг/мг білка] ЛФХ [мкг/мг білка]
Контроль 217,8±32,55 33,8±1,65 18,9±1,23 41,73±2,05 13,8±0,78
4 доба 141,1±25,41* 24,5±1,37* 14,09±0,84* 36,05±1,87* 25,1±1,35*
4 доба + 2п 150,6±26,45* 16,6±0,8* 23,6±1,14* 27,3±1,52* 17,9±0,9*
7 доба 107,4±18,56* 25,9±1,12* 14,18±0,76* 30,5±2,32* 44,2±2,2*
7 доба + 2п 213,2±34,49* 20,1±0,77* 15,2±0,92* 37,6±1,72 15,8±0,83
11 доба 133,7±19,28* 29,4±1,92 18,05±1,44* 34,6±1,69* 14,8±0,58
11 доба + 2п 215±30,37 24,3±1,38* 18,6±1,05 33,8±1,65* 10,9±0,4*
16 доба 146,4±23,93* 13,4±0,76* 15,2±1,22* 22,2±1,82* 35,2±1,72*
16 доба + 2п 196,3±33,56* 25,9±1,47* 19,2±0,95 35,7±1,74* 8,6±0,18*
21 доба 129,2±20,18* 14,3±0,94* 16,1±0,82* 21,0±1,05* 23,6±1,12*
21 доба + 2п 213,3±32,58 29,02±1,63* 25,1±1,38* 41,2±2,04 14,0±1,03
Примітки: * - р <0,05 відносно контролю.
Таблиця 2.
Вміст ліпідів у плазматичних мембранах клітин мозку щурів при хронічній алкогольній інтоксикації та
після введення оцтовокислого цинку, мкг/мг _________________________________________(М±м; п = 7 - 10)_______________________________________
ФОСФОЛІПІДИ
ФХ [мкг/мг білка] ФЕА [мкг/мг білка] ФІ [мкг/мг білка] ФС [мкг/мг білка] ЛФХ [мкг/мг білка]
Контроль 49,4±6,45 24,15±3,68 14,99±2,05 22,69±3,42 1,2±0,18
4 доба 24,69±3,43* 16,29±2,88 9,14±1,63* 19,7±3,21* 2,4±0,35*
4 доба + 2п 25,46±3,75* 17,23±2,73 12,99±2,17* 17,51 ±2,64 2,6±0,47*
7 доба 29,5±4,32* 17,88±2,62 6,4±1,04* 10,71±1,67* 2,29±0,36*
7 доба + 2п 27,3±4,05* 20,5±3,41* 12,17±1,82* 19,7±3,38* 1,86±0,33*
11 доба 22,61±3,08* 18,5±3,26* 9,76±1,63* 13,53±2,24* 2,4±0,37*
11 доба + 2п 29,2±4,74* 23,46±3,91* 12,47±1,83* 16,69±2,55 1,31 ±0,21
16 доба 27,75±4,43* 15,15±2,85* 11,4±1,76 16,34±2,94 2,62±0,49*
16 доба + 2п 33,22±5,54* 20,22±3,33* 13,7±2,21* 16,41 ±2,28 1,54±0,25
21 доба 29,6±4,16* 14,64±2,08* 11,49±1,84 16,28±2,12* 2,3±0,37*
21 доба + 2п 44,32±6,16 22,1±3,72* 14,01±1,96* 19,33±3,08* 1,3±0,25
Примітки: * - р <0,05 відносно контролю.
Встановлено, що середні та високі дози етанолу значно підвищують текучість ліпідів клітинних мембран. У сучасних роботах показано, що високі концентрації етанолу здатні призвести до порушення двошарової структури плазматичної мембрани шляхом утворення структур, які нагадують інвертовані міцели. У межах зазначених структур змішуються ліпіди з протилежних шарів мембрани, що призводить до її незворотних пошкоджень[12].
У результаті досліджень нами встановлено, що за умов хронічної алкогольної інтоксикації спостерігається зменшення вмісту основних мембранних фосфоліпідів плазматичних мембран гепатоцитів та мозку (ФХ, ФЕА, ФС та ФІ) з одночасним зростанням вмісту ЛФХ (табл.1, 2).
Протягом всього періоду досліджень нами спостерігалось значне зниження вмісту ФХ в гепатоцитах, яке було максимальним (в 2 рази нижчий відносно контролю) на 7-му добу дії етанолу, на більш пізніх термінах дослідження вміст зазначеного ФЛ залишався зниженим. Це може свідчити про активацію фосфоліпазного гідролізу, який одночасно з перекисним окисненням ліпідів (ПОЛ) є додатковим фактором модифікації клітинних мембран.
Введення оцтовокислого цинку призводило до поступової нормалізації вмісту ФХ. Найбільше зниження його вмісту в гепатоцитах спостерігалося на 1-шу добу введення оцтовокислого цинку за умов хронічної алкогольної інтоксикації (у 1,5 рази нижчий відносно контролю), в подальшому відбувалося його поступове зростання, на 11-ту добу вміст ФХ практично досягав контрольних значень і на більш пізніх термінах досліджень практично не змінювався.
В клітинах мозку при дії етанолу вміст ФХ значно знижувався відносно контролю, причому найбільші зміни спостерігалися на 11-ту добу (в 2 рази в порівнянні з контролем). Введення оцтовокислого цинку призводило до зростання вмісту ФХ в клітинах мозку у порівнянні з відповідними значеннями за умов алкогольної інтоксикації. На 21-шу добу введення досліджуваної сполуки вміст ФХ майже досягав контрольних значень.
Встановлені зміни можуть бути викликані порушенням синтезу ФЛ, яке розвивається внаслідок ушкодження механізмів ацилування та реацилування, що показано при алкогольних ураженнях [13]. Відомо, що ацетил - продукт розщеплення етанолу -є залученим у синтез жирних кислот і здатний включатись, головним чином, у ФХ та у меншій мірі в нейтральні ліпіди, у той час як молекули метаболічного ацетилу включаються, в основному, у молекули нейтральних ліпідів. У експериментах із міченим етанолом було показано, що він може моделювати ацетилтрансферазну активність шляхом
зниження ацильних включень з боку метаболічного ацетату [14].
Причинами встановленого нами зменшення вмісту ФX можуть бути зменшення вмісту субстрату синтезу ФX - ліпопротеїдів високої густини крові (ЛПВГ). Показано, що хронічне вживання етанолу призводить до зміни структури ЛПВГ. Також показано, що етанол здатний безпосередньо зв’язуватись з альбумінами сироватки та стерол-переносним білком-2, знижуючи кількість приєднаних до них ацилів [15]. кнують дані про те, що етанол здатний зменшувати приєднання ФX до аполіпопротеїну A-1, призводячи до утворення ліпопротеїдів з низьким вмістом ліпідів [14].
Відомо, що одним із основних шляхів синтезу ФX є метилювання ФЕA, що забезпечується фосфатидилетаноламінметилтрансферазою, у якості донора метильних груп в цій реакції виступає S-аденозилметіонін. За умов впливу етанолу у гепатоцитах спостерігається зниження вмісту вищезазначеного метаболіту з одночасним зростанням вмісту гомоцистеїну та S-аденозилгомоцистеїну, що може бути ще однією причиною зменшення вмісту ФX, яке пов’язане зі зниження інтенсивності процесів його синтезу [16].
Встановлене нами зниження вмісту ФX може бути пов’язаним також з активацією фосфоліпази Д (ФЛ Д) - ферменту, що здійснює його гідроліз з утворенням фосфатидної кислоти. Окрім гідролізу, ФЛ Д здійснює реакції трансфосфатидилювання у присутності спиртів з утворенням фосфатидилспиртів [17,18], причому зазначений фермент є майже у 100 разів більш спорідненим до первинних спиртів у порівнянні з водою - нормальним субстратом in vivo. За умов впливу етанолу спостерігається утворення фосфатидилетанолів (ФЕ), накопичення яких у клітинах мозку щурів уже за тижневого введення етанолу було продемонстровано у експериментальних роботах [19].
Нами показано, що за умов хронічної алкогольної інтоксикації вміст ФЕA в гепатоцитах мав тенденцію до зниження до 11-ої доби експерименту включно; на 16-21 доби спостерігалося його різке зниження (у 2,5 рази нижчий відносно контролю). Введення оцтовокислого цинку призводило до поступового збільшення вмісту ФЕA в гепатоцитах протягом всього терміну досліджень і на 21-шу добу практично досягало контрольних значень.
При дії етанолу в клітинах мозку відбувалося зниження вмісту ФЕA протягом всього періоду експерименту і на 21-шу добу його вміст був майже в 2 рази нижчим за контрольні показники. За умов введення оцтовокислого цинку в клітинах мозку спостерігалася нормалізація цього показника, на 11-ту добу дослідження вміст ФЕA досягав контрольних значень і в подальшому значно не змінювався.
Встановлене нами зниження вмісту ФЕА за умов дії хронічної алкогольної інтоксикації може бути пов’язане з тим, що даний фосфоліпід залучений до різних фізіологічних процесів: реакцій
дезінтоксикації, енергетичного обміну, активації ліпази та регуляції активності різних трансмембранних білків [20].
Одночасно нами було показано збільшення відносного вмісту ФЕА по відношенню до ФХ. У експериментах на епітеліоцитах було показано, що етанол призводить до збільшення відносного вмісту ФЕА. Враховуючи, що ФЕА може взяти місце ФС у активації ФЛС, зростання його відносного вмісту може бути одним із факторів патологічного сигналу у клітині у відповідь на етанол [21].
Встановлене нами зменшення вмісту ФХ та ФЕА за умов хронічної алкогольної інтоксикації може бути зумовлено також пригніченням реацилування ЛФХ.
Протягом всього періоду експерименту вміст ФС в гепатоцитах за умов хронічної дії етанолу значно знижувався: на 7-му добу у 1,5 рази і на 21-шу добу його вміст був у 2 рази нижчим за контрольні значення. За умов введення досліджуваного препарату вміст ФС в гепатоцитах поступово зростав. На 21-шу добу дослідження його вміст досягав контрольних значень.
В клітинах мозку за умов хронічної алкогольної інтоксикації вміст ФС значно знижувався, причому найбільші зміни спостерігалися на 7-му добу експерименту (у 2,2 рази нижчий за контроль). Введення оцтовокислого цинку в клітинах мозку призводило до поступового збільшення вмісту ФС і на 21-шу добу майже досягав контрольних значень.
ФС, маючи виражені аніонні (кислотні) властивості, забезпечує формування негативного заряду на поверхні мембран, чим обумовлює відштовхування між останніми та притягування полікатіонних білків. ФС є кофактором, що зв’язує та активує протеїнкіназу С, він необхідний для нормального функціонування № /К -АТФази та нейтральної сфінгомієлінази [22,23]. ФС є одним з основних ФЛ мембран нейронів, що бере участь у передачі сигналу. У експериментах на щурах було показано, що довготривалий вплив етанолу, особливо на ранніх етапах розвитку призводить до зниження вмісту ФС у плазматичних мембранах клітин мозку головним чином внаслідок зниження кількості 18:0, 22:6 1-стеароїл-2-докозагексанової кислоти, яка є кращою основою для синтезу ФС з ФХ та ФЕА. Водночас було показано, що етанол не впливав на синтез ФС синтетази 1 та ФС синтетази 2 [24].
Нами показано, що за умов хронічної дії етанолу вміст ФІ в гепатоцитах значно не змінювався: на 4-ту і 7-му доби він був дещо зниженим, а на 11-ту добу він досягав контрольних значень. При введенні досліджуваного препарату вміст ФІ в гепатоцитах
також істотно не змінювався. Незначне зниження його вмісту спостерігалося на 7-му добу експерименту. В подальшому відбувалося поступове збільшення вмісту цього ФЛ, яке на 21-шу добу було в 1,4 рази більшим за контрольні показники.
В клітинах мозку за умов хронічної алкогольної інтоксикації вміст ФІ знижувався і на 7-му добу досягав найнижчих значень (в 2,5 рази нижчий за контроль). В подальшому відбувалося його поступове зростання на 16-ту та 21-шу доби. Введення оцтовокислого цинку в клітинах мозку суттєво не впливало на вміст ФІ протягом всього періоду експерименту.
Таким чином, на відміну від описаних вище ФЛ рівень фосфатидилінозитолу змінювався незначно. Відомо, що ФІ є залученими у процеси сигнальної трансдукції та є джерелом таких важливих месенджерів, як диацилгліцерол, інозитолфосфати та арахідонова кислота. Фосфоінозитиди утворюють мембрано-зв’язуючі сайти для розчинних білків, стабілізуючи білкові комплекси на мембранах або активуючи мембранні білки, беруть участь в цитоскелет-мембранних взаємодіях і у везикулярному транспорті. Специфічність кожного з фосфорінози-тидів базується на його структурі, локалізації, модифікації і гідролізі. Регуляція вмісту зазначених фосфоліпідів створює базу ефективної просторової і часової регуляції сигнальних взаємодій [25].
У основі встановлених нами змін може лежати зниження швидкості рецептор-опосередкованого гідролізу ФІ фосфоліпазою С у присутності етанолу. За умов хронічного впливу етанолу було продемонстровано адаптивні зміни у ФЛ С-опосередкованих каскадах гепатоцитів щурів [26,27]. Було продемонстровано, що хронічний вплив етанолу призводить до інгібування тирозинового фосфори-лювання ФЛС g1 гепатоцитів щурів з одночасним інгібуванням опосередкованого епідермальним фактором росту формуванням ІФ3. Також показано, що етанол здатен інгібувати активацію ФЛCd1 а1-адренергічними рецепторами у гепатоцитах та HepG2 клітинах [15]. Вважають, що таке інгібування Са2+-каскадів може бути причиною зниження регенераційних властивостей печінки за умов впливу етанолу.
Виходячи з вищезазначеного, виявлені нами незначні зміни вмісту ФІ можна пояснити інгібуванням етанолом активності ФЛ С.
Вміст ЛФХ в гепатоцитах за умов дії етанолу досягав свого максимального значення на 7-му добу експерименту і перевищував контроль майже в 3,5 рази. За умов введення оцтовокислого цинку в гепатоцитах спостерігалось зниження досліджуваного ФЛ, яке було найбільш вираженим на 16-ту добу (в 1,5 рази нижчий за контрольні показники).
В клітинах мозку за умов хронічної алкогольної інтоксикації спостерігалось значне зростання вмісту ЛФX протягом всіх досліджуваних діб експерименту (в 2 рази вищий відносно контролю). При введенні досліджуваної сполуки в клітинах мозку спостерігалось спочатку різке збільшення вмісту ЛФX на 4-ту добу (у 2 рази вищий за контрольні показники). В подальшому вміст цього ФЛ на 21-шу добу експерименту наближався до контрольних значень.
Відомо, що ЛФX формується внаслідок гідролізу жирних кислот в другому положенні ФX під дією фосфоліпази A2. Показано, що у людей за умов помірного вживання алкоголю активність
фосфоліпази A2 печінки не змінювалась [28]. З іншого боку, у експериментах in vitro було встановлено, що етанол призводив до зростання ліполітичної активності фосфоліпази A2 свиней [29].
Введення оцтовокислого цинку на фоні хронічної алкогольної інтоксикації призводило до поступового зростання вмісту досліджуваних ФЛ із наближенням до контрольних значень на пізніх етапах дослідження. Встановлено, що цинк може стабілізувати клітинну мембрану через вплив на синтез фосфоліпідів та їх асиметричний розподіл [30]. Показано, що за цинкового дефіциту спостерігається зростання
співвідношення холестерол : фосфоліпіди у
мембранах еритроцитів [31] та пригнічення активності ферментів шляху ЦДФ-діацилгліцерол -ФС синтази, ФС декарбоксилази, ФЕA метилтрансферази та фосфоліпідметилтрансферази з одночасним зростанням активності Ф! синтетази у клітинах дріжджів [32,33].
Оскільки відомо, що за умов алкогольної
інтоксикації спостерігається дефіцит цинку, вказані порушення ензимної активності можуть лежати у основі встановлених нами порушень.
Оцтовокислий цинк потенційно може впливати на фосфоліпідний склад мембрани опосередковано,
через зниження інтенсивності процесів ПОЛ, регулювання активності відповідних ферментів метаболізму ліпідів та, можливо, зменшення вмісту ацетальдегіду [34]. У основі встановленого нами впливу оцтовокислого цинку може бути нормалізація функціонування алкогольдегідрогеназної системи, що, в свою чергу призводить до зниження
накопичення продуктів ПОЛ внаслідок “розвантаження” системи цитохрому Р450 [15,35]. Окрім того, цинк входить до складу активних центрів антиоксидантних ферментів (СОД, каталази), тому введення оцтовокислого цинку може призводити до їх активації.
ВИСНОВКИ
Отже, нами встановлено, що вміст ліпідних компонентів в плазматичних мембранах гепатоцитів та клітин мозку зазнає суттєвих змін за умов хронічної алкогольної інтоксикації. Встановлені зміни можуть бути пов’язані як із впливом етанолу, так і з дією його цитотоксичного метаболіту ацетальдегіду. Етанол може впливати на фосфоліпідний склад плазматичних клітин через безпосереднє включення до складу мембран та опосередковано, через вплив на їх синтез, взаємоперетворення та процеси вільнорадикального окислення. Aцетальдегiд призводить до
інтенсифікації процесів ПОЛ як шляхом запуску перекисного окислення ліпідів, так і через блокування системи відновлення глутатіону, що призводить до пошкодження гепатоцитів продуктами перекисного окислення ліпідів. Такі процеси можуть обумовлювати структурну дезорганізацію мембран, зменшення їх
мікров’язкості, порушення їх основних функціональних характеристик та змін у процесах трансмембранної передачі сигналу, що у подальшому може призвести до порушення нормального функціонування клітин та їх загибелі.
Введення оцтовокислого цинку на фоні хронічної алкогольної інтоксикації призводило до поступового зростання вмісту досліджуваних ФЛ із наближенням до контрольних значень на пізніх етапах дослідження, що дає підстави для його подальших досліджень як потенційного лікувального засобу за умов хронічного алкоголізму.
Література
1. Дереча Л.М. Aлкоголь та його дія на організм: огляд літератури // Біохімія. - Вип. 6, №788, 2007. - С.7-16.
2. Topp H., Vangala M., Kritzler K., Schoch G. Assessment of lipid peroxidation in rats of different body weight by determining expired ethane // Biol. Chem. Hoppe Seyler. - 1995. - Т. 376, № 11. - P. 691.
3. Burcham P. C., Kuhan Y. T. Introduction of carbonyl groups into proteins by the lipid peroxidation product, malondialdehyde // Biochem. Biophys. Res. Commun. -1996. - Т. 220, № 3. - P. 996 -1001.
4. Сторожок С.А., Панченко Л.Ф., Филиппович Ю.Д., Глушков В.С. Изменения физико-химических свойств биологических мембран при развитии толерантности к этанолу // Вопросы медицинской химии. - 2001. - №2. - С.8-10.
5. Музыка В.И., Веймер С.А., Троицкий И.Н. Изменения показателей проницаемости клеточных мембран при действии этанола на организм человека // Вопросы наркологии. - 1991. - № 4. - С. 4-6.
6. Subir Kumar Das, Vasudevan D.M. Alcohol-induced oxidative stress // Life Sciences. - 2007. - №81. -Р.177-187.
7. Arda-Pirincci P, Bilgin-Sokmen B, Yanardag R,
Bolkent S. Effects of zinc on intestinal injury and some serum parameters in ethanol-administered rats // Biosci Biotechnol Biochem. - 2009. - Vol.73, N 2.
- Р.260-267.
8. Халилов М.Х., Закихорджаев Ш.Я. К характеристике
некоторых патохимических сдвигов в крови, тканях печени и головного мозга при экспериментальной алкогольной интоксикации // Вопросы клиники алкоголизма: Сб. науч. тр., Ташкент, 1983.
- С. 38-41.
9. Пхакадзе Г.А., Коноплицкая К.Л., Познякова Т.Н. и др. // Укр. биохим. журн. - 1987. - Т.59, №4.
- С.25-29.
10. Кейтс М. Техника липидологии // М.: Наука. - 1975.
- 322 с.
11. Dasgupta S, Adams J.A., Hogan E.L. Maternal alcohol consumption increases sphingosine levels in the brains of progeny mice. // Neurochem Res. - 2007. - Vol.32, N 12. - Р.2217-2224.
12. Gurtovenko A.A., Anwar J. Interaction of ethanol with biological membranes: the formation of non-bilayer structures within the membrane interior and their significance // J Phys Chem B. - 2009. - Vol. 113, N 7.
- Р.1983-1992.
13. Abe A., Hiraoka M., Shayman J.A.. The acylation of lipophilic alcohols by lysosomal phospholipase A2 // J Lipid Res. - 2007. - Vol. 48, N 10. - Р.2255-2263.
14. Shukla SD, Sun GY, Gibson Wood W, Savolainen MJ, Ailing C, Hoek JB . Ethanol and lipid metabolic signaling // Alcohol Clin Exp Res. - 2001. - Vol.25, N 5, Suppl ISBRA. - P.33S-39S.
15. Gibson Wood, Shukla Mechanisms of ethanol-induced perturbation of lipoprotein cholesterol transport // Alcohol Clin Exp Res. - 2001. - Vol.25, N5, Suppl ISBRA. - P.33S-39S.
16. Kharbanda K.K. Role of transmethylation reactions in alcoholic liver disease // World J Gastroenterol. - 2007.
- Vol. 13(37). - Р.4947-4954.
17. Corrotte M, Chasserot-Golaz S, Huang P, Du G, Ktistakis N.T., Frohman M.A., Vitale N, Bader M.F., Grant N.J. Dynamics and function of phospholipase D and phosphatidic acid during phagocytosis // Traffic. -2006. - N 7. - Р.365-377.
18. Jenkins G.M., Frohman M.A. Phospholipase D: a lipid centric review // Cell Mol Life Sci. - 2005. - N 6. -Р.2305-2316.
19. LaLonde M.M., Janssens H, Rosenbaum E, Choi S.Y., Gergen J.P., Colley N.J., Stark W.S., Frohman M.A. Regulation of phototransduction responsiveness and retinal degeneration by a phospholipase D-generated signaling lipid // J Cell Biol. - 2005. - Vol. 169. -Р.471-479.
20. Эллиот В. Биохимия и молекуляреная биология / В. Эллиот, Д. Эллиот; [под ред. А. И. Арчакова, М. П. Кирпичникова, Е. А. Медведева, В. П. Скулачева; пер. с англ. О. В. Добрыниной, И. С. Севериной, Е.
Д. Скоцеляс и др.] // М.: МАИК
«Наука/Интерпериодика», 2002. - 446 с.
21. Shivendra D. Shukla Metabolic turnover of ethanol into cellular lipids and platelet activating factor // Alcohol Clin Exp Res. - 2001. - Vol. 25, N 5, Suppl ISBRA. -P.33S-39S.
22. Крутецкая З.И. Механизмы внутриклеточной сигнализации / Крутецкая З.И., Лебедев О.Е. Курилова Л.С. // С.-П.: Изд-во С. Петерб. Ун-та;
2003.- 208с.
23. Николайчик Е.А. Регуляция метаболизма // Минск: Выш. школа, 2002. - 92 с. - (Курс лекций).
24. Wen Z, Kim H.Y. Inhibition of phosphatidylserine biosynthesis in developing rat brain by maternal exposure to ethanol // J Neurosci Res. - 2007. - May 15;85(7). - Р.1568-1578.
25. Зинченко В.П. Внутриклеточная сигнализация / Зинченко В.П., Долгачева Л.П. // Пущино: Электронное издательство “Аналитическая микроскопия”. - 2003 - 85 с.
26. Das J, Pany S, Rahman GM, Slater S.J. PKC epsilon has an alcohol binding site in its second cysteine rich regulatory domain // Biochem J. 2009 May 11.
27. Hellmann J, Rommelspacher H, Wernicke C. Long-term ethanol exposure impairs neuronal differentiation of human neuroblastoma cells involving neurotrophin-mediated intracellular signaling and in particular protein kinase C // Alcohol Clin Exp Res. - 2009. - Mar;33(3).
- Р.538-550.
28. Beulens J.W., van den Berg R., Kok F.J., Helander A., Vermunt S.H., Hendriks H.F. Moderate alcohol consumption and lipoprotein-associated phospholipase A2 activity // Nutr Metab Cardiovasc Dis. - 2008. - Vol.
18. N 8. - Р.539-544.
29. Kisel M.A., Kuchuro S.V., Litvinko N.M. Influence of ethanol and phosphatidylethanol on the activity of pancreatic phospholipase A2 // Biochemistry (Mosc). -2001. - Vol.66, N 2. - Р.168-172.
30. Slawomir Tubek, Piotr Grzanka, Iwona Tubek The Role of Zinc in Thrombosis and Pulmonary Embolism in the Course of Antiphospholipid Syndrome (APS) // Biol. Trace Elem. Res. - 2008. - Vol. 122. - Р. 193-196.
31. Gary L. Johanning and Boyd L. O’Dell Effect of Zinc Deficiency and Food Restriction in Rats on Erythrocyte Membrane Zinc, Phospholipid and Protein Content // J Nutr. - 1989. - Vol. 119, N 11. - Р.1654-1660.
32. Wendy M. Iwanyshyn, Gil-Soo Han, and George M. Carman Regulation of Phospholipid Synthesis in Saccharomyces cerevisiae by Zinc // J. Biol. Chem. -
2004. - Vol. 279, N 21. - Р.21976-21983.
33. Carman GM Regulation of phospholipids synthesis in yeast by zinc // Biochem Soc Trans. - 2005. - Vol. 33. -Р.1150-1153.
34. O’DellB.L. Role of zinc in plasma membrane function. // J Nutr. - 2000. - №130. - Р. 1432S-1436S.
35. Subir Kumar Das, Vasudevan D.M. Alcohol-induced oxidative stress // Life Sciences. - 2007. - №81. -Р.177-187.
ВЛИЯНИЕ УКСУСНОКИСЛОГО ЦИНКА НА ФОСФОЛИПИДНЫЙ СОСТАВ ПЛАЗМАТИЧЕСКИХ МЕМБРАН РАЗНЫХ ОРГАНОВ КРЫС ПРИ ХРОНИЧЕСКОЙ АЛКОГОЛЬНОЙ ИНТОКСИКАЦИИ
Харченко О.И., Чайка В.А., Богун Л.И., Ковалева В.А., Остапченко Л.И.
Развитие хронической алкогольной интоксикации сопровождается снижением содержания основных мембранных фосфолипидов плазматических мембран клеток печени и мозга (ФХ, ФЭА, ФС и ФИ) с одновременным увеличением содержания ЛФХ втечении всего периода эксперимента. Введение уксуснокислого цинка на фоне хронической алкогольной интоксикации приводило к постепенному увеличению содержания исследуемых ФЛ и приближалось к контрольным значениям на поздних этапах исследования.
Ключевые слова: этанол, уксуснокислый цинк, фосфолипиды, плазматические мембраны, гепатоциты, клетки мозга.
INFLUENCE ACETIC ZINC ON PHOSPHOLIPID COMPOSITION OF PLASMATIC MEMBRANES OF RAT DIFFERENT ORGANS UNDER CHRONIC ALCOHOLIC INTOXICATION CONDITION
Kharchenko О.1., Chayka V-О., Bogun L.I., Kovaleva V.A., Ostapcheko L.I.
It was established, that under chronic alcoholic intoxication conditions reduction of the maintenance of the basic plasmatic membranes phospholipids (phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylserine, phosphatidylinositol) with simultaneous increasing of lysophosphatidylcholine maintenance throughout all terms of research was observed. Acetic zinc introduction under the chronic alcoholic intoxication led to gradual raising of investigated phospholipids contents with approach to control values at late investigation phases.
Key words: ethanol, acetic zinc, phospholipids, plasmatic membranes, hepatocyte, brain cells.
