CC BY
20
УДК 616.316-001-092.9:547.271
ВПЛИВ СКЕВЕНДЖЕР1В ПЕРОКСИН1ТРИТУ НА ОКИСНИЙ МЕТАБОЛ1ЗМ У ТКАНИНАХ ПАРОДОНТА ЩУР1В ЗА УМОВ ПОеДНАНОГО НАДЛИШКОВОГО НАДХОДЖЕННЯ Н1ТРАТУ ТА ФТОРИДУ НАТР1Ю
У експеримент на 50 бiлих щурах дослщжено вплив скевенджерiв пероксинiтриту (L-селенометюншу та сечово'1 кислоти) на стан окисного (NO-синтазного) шляху метаболiзму L-арпншу, piBeHb продукцiï супероксидного анюн-радикала, пероксидне окиснення лшвдв (ПОЛ), антиоксидантний (АО) захист у м'яких тканинах пародонта за умов поeднаноï токсичноï дп нiтрату та фториду натрiю. Виявлено, що застосування L-селенометiонiну за умов експерименту знижуе в тканинах пародонта сумарну актившсть NO-синтази, продукцiю супероксидного анюн-радикала НАДФН- i НАДН-залежними електронно-транспортними ланцюгами та НАДФН-оксидазою лейкоцитiв, обмежуе ПОЛ, пiдвищуe АО потенцiал. Введення сечово1 кислоти за умов експерименту знижуе у тканинах пародонта сумарну актившсть NO-синтази, генеращю супероксидного анюн-радикала дихальним ланцюгом м1тохондрш, обмежуе ПОЛ, збшьшуе активнiсть каталази.
Ключовi слова: скевенджери пероксиштриту, NO-синтаза, супероксидний анюн-радикал, пероксидне окиснення лшвдв, антиоксидантна система, пародонт.
Робота е фрагментом НДР «Роль активних форм кисню, системи оксиду азоту та транскрипцшних факторiв у мехатзмах патологiчного системогенезу», № держреестраци 0114U004941.
На територп Укра'ни, зокрема в Полтавськш обласп, залишаеться актуальною проблема комбшованого впливу на здоров'я населення таких еколопчно небезпечних чинниюв х1м1чно'' природи як неоргашчш штросполуки та фториди [4, 6]. Нами показано, що поеднана д1я штрату та фториду натрда протягом 30 д1б потенщюе в тканинах пародонта щур1в продукщю супероксидного анюн-радикала НАДФН- i НАДН-залежними електронно-транспортними ланцюгами (ЕТЛ), а також НАДФН-оксидазою лейкоципв. При цьому збшьшуеться утворення високотоксичного пероксиштриту [2]. Останнш генеруеться в реакцп оксиду азоту (NO) з супероксидним анюн-радикалом i дал1 розкладаеться з утворенням шших високоактивних сполук - дюксиду азоту (NO2) i OН- радикала [12, 13].
Пероксиштрит вважаеться важливим патогенетичним фактором розвитку шфекцшних, токсичних, 1шем1чних та метабол1чних ушкоджень пародонта [5]. Для дослщження ефекпв пероксиштриту in vivo застосовуються скевенджери ще'' речовини, зокрема L-селенометюнш та сечова кислота [8, 13]. Показано, що сполуки селену з низькою молекулярною масою ефективно реагують з пероксиштритом та захищають модельш речовини вщ окиснення та штрування, а плазмiдну ДНК вщ пероксинiтрит-iндукованих однониткових розривiв [10]. Проте, дiя скевенджерiв пероксинiтриту на окисш процеси в тканинах пародонта щурiв за умов поеднаного надлишкового надходження нiтрату та фториду натрiю залишаеться нез'ясованою.
Метою роботи було вивчення впливу скевенджерiв пероксинiтриту (L-селенометiонiну та сечово'' кислоти) на стан окисного (NO-синтазного) шляху метаболiзму L-аргiнiну, рiвень продукцiï супероксидного анiон-радикала, пероксидне окиснення лшдав (ПОЛ), антиоксидантний (АО) захист у м'яких тканинах пародонта щурiв за умов поеднаноï токсичноï дп нiтрату та фториду натрiю.
Матер1ал та методи дослщження. Дослiдження були проведеш на 40 бiлих щурах лшп Вiстар масою 180-200 г у таких серiях дослiдiв: у першш - необхiднi показники вивчали у штактних тварин (контрольна серiя), у другiй - пiсля поеднаного введення штрату натрда (200 мг/кг маси тша) та фториду натрда (10 мг/кг маси тiла) протягом 30 дiб, у наступних - протягом перюду 30-денноï поеднаноï дп нiтрату та фториду натрiю тваринам внутрiшньоочеревинно вводили вiдповiдно L-селенометiонiн ("Sigma-Aldrich, Inc.", США) у дозi 3 мг/кг [11] 2 рази на тиждень, а також сечову кислоту ("Sigma-Aldrich, Inc.", США) у дозi 250 мг/кг [8] 3 рази на тиждень. Евтаназда тварин виконували методом дислокацп шийних хребцiв шд ефiрним
наркозом. ктивнiсть NOS визначали за рiзницею концентрацiï нiтрит-йонiв ^О2 ) до та пiсля шкубаци гомогенату м'яких тканин пародонта у середовищ^ що мiстить L-аргiнiн та НАДФН.
Концентращю N02 визначали шляхом утворення дiазосполук у реакцп з сульфаншовою кислотою, а по^м проводили реакцiю з a-нафтилетилендiамiном, у результатi яко1 утворюються похiднi червоного кольору [9]. Вмют пероксинiтрит-йонiв проводили з використанням реакци з йодидом калiю в буферизованому середовищi при рН=7,0 спектрофотометрично за поглинанням на довжинi хвилi 355 нм [7]. Утворення супероксидного анюн-радикала (САР) у гомогенат тканин пародонта ощнювали при проведеннi тесту з штросишм тетразолieм з iндукторами у виглядi НАДН, НАДФН i бактерiальними лiпополiсахаридами (пiрогенал) [3]. Рiвень ПОЛ у тканинах ощнювали по утворенню в реакци тюбарб^урово1 кислоти (ТБК) з ТБК-активними сполуками забарвленого триметшового комплексу [2]. Актившсть АО системи ощнювали за приростом концентрацп ТБК-активних продукпв за час 1,5-годинно1 шкубацп у залiзоаскорбатному буферному розчинi, а також за актившстю каталази [2]. Отримаш данi обробляли варiацiйно-статистичним методом з використанням критерда Ст'юдента.
Результати дослщження та ïx обговорення. Введення щурам L-селенометiонiну та сечово1 кислоти за умов вщтворення пое;цнано1 штоксикацп нiтратом i фторидом натрiю суттево позначаеться на показниках системи NO у тканинах пародонта (див. табл.). Так, сумарна актившсть NOS знижуеться - вщповщно на 36,0% (p<0,001) та 15,2% (p<0,05) у порiвняннi з даними друго1 серiï. Концентращя пероксинiтриту за цих умов знижуеться: при застосуванш L-селенометiонiну -на 32,8% (p<0,01), сечовоï кислоти -на 29,8%, p<0,05 у порiвняннi з даними друга серiï. Вмiст нiтритiв суттево не в^^зняеться вiд даних першоï та другоï серiй.
Таблиця
Вплив CKeBerç^epÏB пероксинiтриту на окисний метаболiзм у тканинах пародонта за умов
посднаного надходження мтрату та фториду натрто
Показники Серп дослдав (M+m, n=40)
1нтактш тварини Поеднане введення н1трату та фториду натрш
Контроль + L-селеноме-тiонiн + сечова кислота
NOS, мкмоль NÛ 2 /г-хв. 4.59±0.09 7.31±0.28 * 4.68±0.16 ** 6.20±0.32 */**
Вмют NÛ 2 , мкмоль/г 0.08±0.01 0.13±0.01 * 0.11±0.01 0.11±0.01
Пероксиштрит, мкмоль/г 0.95±0.04 1.31±0.1 * 0.88±0.08 ** 0.92±0.10 **
Продукц1я САР, нмоль/г- с НАДФН-залежш ЕТЛ НАДН-залежний ЕТЛ НАДФН-оксидаза лейкоцит1в 20.11±1.02 22.52±1.01 1.08±0.16 38.22±1.21 * 38.99±1.01 * 1.98±0.07 * 25.17±1.08 */** 27.27±0.63 */** 1.37±0.13 ** 36.22±1.39 * 29.27±0.62 */** 1.54±0.20
Концентрац1я ТБК-реактант1в до шкубацп тсля шкубацп прирют 18.89±3.49 36.35±2.75 17.45±1.74 45.87±2.10 * 76.15±1.06 * 30.29±2.74 * 26.25±1.72 ** 42.31±3.23 ** 16.00±2.91 ** 29.81±3.57 ** 50.17±2.31 */** 20.37±5.08
Каталаза, мкат/г 0.28±0.02 0.15±0.02 * 0.28±0.03 ** 0.26±0.03 **
Примiтка: * - р<0,05 у пор1внянш з даними iнтактних щурiв; ** - р<0,05 у пс^внянш з даними другой серiï.
Введення щурам L-селенометюшну за умов експерименту зменшуе у тканинах пародонта вироблення САР НАДФН-залежними ЕТЛ (мiкросомальним i NOS) - на 34,1% (p<0,001), НАДН-залежним (мiтохондрiальним) ЕТЛ - на 30,1% (p<0,001), НАДФН-оксидазою лейкоципв - на 30,8% (p<0,01) у порiвняннi з даними другоï серп. Застосування сечовоï кислоти - знижуе вироблення САР НАДН-залежним (мiтохондрiальним) ЕТЛ - на 24,9% (p<0,001) у порiвняннi з даними другоï серп, проте суттево не позначаеться на генерацп цього радикала НАДФН-залежними ЕТЛ (мшросомальним i NOS) та НАДФН-оксидазою лейкоципв.
Такi змiни вщображають, перш за все, здатнiсть пероксиштриту порушувати у клiтинах функцiонування дихального ланцюга мiтохондрiй. Пероксинiтрит нiтрозилюе та штруе компоненти дихального ланцюга, окиснюе цiстеïновi та метiонiновi залишки бшюв, пригнiчуе мiтохондрiальнi ферментнi комплекси I та II, акоштазу, АТФ-азу, супероксиддисмутазу, креатинкшазу та глутатiонпероксидазу, порушуе FeS-бшки, знижуе рiвень вiдновленого глутатiону [13]. Наслщком цього е збiльшення одноелектронного вiдновлення кисню з утворенням САР, АО недостатшсть, що зумовлюе розвиток окисного стресу.
Введення L-селенометюшну та сечовоï кислоти за умов експерименту зменшуе у тканинах пародонта концентращю ТБК-активних сполук: до шкубацп - вщповщно на 42,8% (p<0,001) та 35,0% (p<0,01); тсля iнкубацiï - на 44,4% (p<0,001) та 34,1% (p<0,001) у порiвняннi з даними друга! серiï.
Заcтоcування L-cеленометiонiну за наведених умов cупpоводжуегьcя зниженням пpиpоcту концентpацiï ТБК-активних pечовин за чаc iнкубацiï - на 47,2% (p<0,01) у поpiвняннi з даними дpугоï cеpiï, що вказуе на шдвищення AÜ погенцiалу в тканинах паpодонта. Введення cечовоï киcлоти за умов екcпеpименту доcтовipно не впливае на величину пpиpоcту концентpацiï ТБК-активних pечовин. Введення L-cеленометiонiну та течовох' киcлоти за умов вiдтвоpення поеднано1' iнтокcикацiï пiдвищуе у тканинах паpодонга активнicть каталази - вiдповiдно на 8б,7% (p<0,01) та 73,3% (p<0,02) у поpiвняннi з даними дpугоï cеpiï.
1. Заcтоcування L-cеленометiонiну за умов екcпеpименту знижуе у м'яких тканинах паpодонта cумаpну активнicть NO-cHm^H, пpодукцiю cупеpокcидного анiон-pадикала HAДФH- i HAДH-залежними електpонно-тpанcпоpтннмн ланцюгами та HAДФH-окcидазою лейкоцнтiв, обмежуе пеpокcндне окданення лiпiдiв, пiдвнщуе антнокcндантннй потенцiал.
2. Введення cечовоï кнcлотн за умов екcпеpименту знижуе у м'яких тканинах паpодонта cумаpну актнвнicть NO-cннтазн, генеpацiю cупеpокcндного анiон-pаднкала дихальним ланцюгом м^хон^т, обмежуе пеpокcндне окнcнення лiпiдiв, збшьшуе актнвнicть каталази.
1. Беркало Л. В. Методи кгашчних та експериментальних дослiджень в медицинi / Л.В. Беркало, О.В. Бобович, Н.О. Боброва [та íh.]; за ред. 1.П.Кайдашева. - Полтава, - 2003. - 320 с.
2. Богданов О.В. Вшьнорадикальш процеси в тканинах пародонта щурiв за умов поеднаного надлишкового надходження нiтрату та фториду натрто / О.В. Богданов, В.О. Костенко // Актуальш проблеми сучасно! медицини: Bích. Укра'шсько! мед. стоматол. академп. - 2016. - Т. 16, № 2. - C. 210-213.
3. Костенко В. О. Продукщя супероксидного анюн-радикала та оксиду азоту у тканиш нирок тсля хiрургiчного втручання / В. О. Костенко, О.1. Цебржинський // Фiзiол. журн. - 2000. - Т.46, №5. - С.56-62.
4. Тригуб В. I. Закономiрностi поширення фтору у навколишньому середовищi / В. I. Тригуб // Геополитика и экогеодинамика регионов. - 2014. - Т. 10, №1. - С. 231-238.
5. Фартушна А. М. Вплив скевенджеру пероксиштриту L-селенометюншу на стан окиснювальних i вщновлювальних процеав у тканинах ясен бших щурiв за умов хрошчно! штоксикацп нiтратом натрш / А. М. Фартушна, В.О. Костенко // Загальна патологiя та патолопчна фiзiологiя. - 2012. - Т.7, №1. - С. 111-116.
6. Фесенко О. Г. Характеристика штратного забруднення поверхневих i тдземних вод Полтавського регюну / О. Г. Фесенко // Bích. Полтавсько! державно! аграрно! академп. - 2014. - № 1. - С. 121-124.
7. Шрайбман Г. Н. Спектрофотометрические методики определения пероксинитрита и нитрита / Г. Н. Шрайбман, Е.П. Дягилева, А. В. Скибина // Вестн. КемГУ. - 2011. - №1. - С. 200-206.
8. Durante P. Effect of uric acid on nephrotoxicity induced by mercuric chloride in rats // P. Durante, F. Romero, M. Pérez [et al.] // Toxicol. Ind. Health. - 2010. - Vol.26, №3. - P. 163-174.
9. Hevel J.M. Purification of the inducible murene macrophage nitric oxide synthase / J.M. Hevel // J. Biol. Chem. - 1991. -Vol. 266, № 34. - Р. 22789-22791.
10. Hrabarova E. Pro-oxidative effect of peroxynitrite regarding biological systems: a special focus on high-molar-mass hyaluronan degradation / E. Hrabarova, I. Juranek, L. Soltes // Gen. Physiol. Biophys. - 2011. - Vol.30, №3. - P. 223-238.
11. Laude K. NO produced by endothelial NO synthase is a mediator of delayed preconditioning-induced endothelial protection / K. Laude, J. Favre, C. Thuillez [et al.] // Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol. - 2003. - Vol.284, №6. - P. H2053-H2060.
12. Radi R. Peroxynitrite, a Stealthy Biological Oxidant / R. Radi // J. Biol. Chem. - 2013. - Vol.288, №37. - P. 26464-26472.
13. Szabó C. Peroxynitrite: biochemistry, pathophysiology and development of therapeutics / C. Szabó, H. Ischiropoulos, R. Radi // Nature Reviews. - 2007. - Vol. 6. - P. 662-680.
Ж
ВЛИЯНИЕ СКАВЕНДЖЕРОВ ПЕРОКСИНИТРИТА НА ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ МЕТАБОЛИЗМ В ТКАНЯХ
ПАРОДОНТА КРЫС ПРИ СОЧЕТАННОМ ИЗБЫТОЧНОМ ПОСТУПЛЕНИИ НИТРАТА И ФТОРИДА НАТРИЯ Богданов А. В., Костенко В. А. В эксперименте на 50 белых крысах исследовано влияние скавенджеров пероксинитрита (Ь-селенометионина и мочевой кислоты) на состояние окислительного (N0-синтазного) пути метаболизма Ь-аргинина, уровень продукции супероксидного анион-радикала, пероксидное окисление липидов (ПОЛ) и антиоксидантную (АО) защиту в мягких тканях пародонта при сочетанном токсическом действии нитрата и фторида натрия. Выявлено, что применение Ь-селенометионина в условиях эксперимента снижает в тканях пародонта суммарную активность N0-синтазы, продукцию супероксидного анион-радикала НАДФН- и НАДН-зависимыми электронно-транспортными цепями и НАДФН-оксидазой лейкоцитов, ограничивает ПОЛ
EFFECTS OF PEROXYNITRITE SCAVENGERS ON
OXIDATIVE METABOLISM IN PERIODONTAL TISSUES OF RATS UNDER EXCESSIVE COMBINED SODIUM NITRATE AND FLUORIDE INTAKE Bogdanov A.V., Kostenko V.A.
This research aimed to study the effects of peroxynitrite scavengers (L-selenomethionine and uric acid) on oxidative (NO-synthase) pathway of L-arginine metabolism, the level of superoxide anion radical production, lipid peroxidation (LPO) and antioxidant (AO) protection in the soft tissues of periodontium under excessive combined sodium nitrate and fluoride intake in 50 white rats. It has been found out the use of L-selenomethionine in experimental conditions reduces the total NO-synthase activity, production of superoxide anion radical by NADPH- and NADH-dependent electron transport chains as well as by leukocyte NADPH oxidase in the periodontal tissues; limits the LPO and increases the
и повышает АО потенциал. Введение мочевой кислоты в условиях эксперимента снижает в тканях пародонта суммарную активность ЫО-сиитазы, генерацию супероксидного анион-радикала дыхательной цепью митохондрий, ПОЛ, повышает активность каталазы.
Ключевые слова: скавенджер пероксинитрита, N0-синтаза, супероксидный анион-радикал, пероксидное окисление липидов, антиоксидантная система, пародонт.
Стаття иадшшла 5.06.2016 р.
antioxidant potential. Introduction of uric acid decreases the total NO-synthase activity, production of superoxide anion radical by mitochondrial respiratory chain and lipid peroxidation, and increases the catalase activity in the periodontal tissues.
Key words: peroxynitrite scavengers, NO-synthase, superoxide anion radical, lipid peroxidation, antioxidant system, periodontium.
Pe^roeHT GpomeHKO r.A.
УДК 577.125.33:616.36-018.1-092.9.-099:543.395
АКТИВШСТЬ ПРОЦЕС1В ЛШОПЕРОКСИДАЦП У М1КРОСОМАЛЬН1Й ФРАКЦП ПЕЧ1НКИ ЩУР1В ПРИ ДП ОЛ1ГОЕФ1Р1В БАГАТОАТОМНИХ СПИРТ1В
Значне тдвищеиия штеисивиосп впливу ксеиобютиюв на оргашзм людини та тварин визначае актуальнiсть проведення дослiджень з пошуку нових пiдходiв щодо компенсацii порушених функцiй. До широко розповсюджених ксенобютиюв вщиосяться олiгоефiри багатоатомних спиртiв, яю характеризуються значними об'емами синтезу, широким використанням та впливом на здоров'я людини. Доведено, що бшьшють ксенобютиюв тддаеться окислювальному метаболiзму у мкросомах гепатоцитiв, побiчним ефектом якого може бути геиеращя активних форм кисню. Стан цього питання за умов тривалого впливу нових представникiв ОЕФ-ЛП вивчено недостатньо, а саме його урахування е необхщним для розкриття механiзмiв бiологiчноi дii та розроблення засобiв iх корекцii. У робой використано зразки ОЕФ-ЛП марок 502 (полюксипротленглколь) i 503 (полiоксипропiлентрiол) з регламентованими фiзико-хiмiчними характеристиками. Слiд зазначити, що альдепди та спирти, як продукти деструкцп дослiджуваних ОЕФ, е бшьш токсичними, здатними негативно впливати на оргашзм. Можна передбачати, що в основi бюлопчио'' дп ОЕФ можливо лежить не тiльки 'х безпосереднiй вплив на органи та системи оргашзму, а також опосередкований через продукти деструкцп та траисформацп.
Ключовi слова: лiпопероксидацiя, олiгоефiри багатоатомних спирпв, мiкросомальна фракцiя, ксенобiотики, мжросоми гепатощтв.
Робота е фрагментом НДР «Бiохiмiчнi мехашзми розвитку дисметаболiчних процеЫв за умов впливу хiмiчних чиннитв навколишнього середовища», номер державноI реестраци 0115и000240.
Значне тдвищення штеисивиосп впливу ксенобютиюв (КБ) на оргашзм людини та тварин визначае актуальшсть проведення дослщжень з розкриття мехаи1зм1в розвитку можливих патолопчних процешв, пошуку нових п1дход1в щодо компеисаци порушених функцш [1-3].
До широко розповсюджених КБ вщиосяться ол1гоеф1ри багатоатомних спирав техиiчиоi иазви «Лапроли» (ОЕФ-ЛП), яю характеризуються значними об'емами синтезу, широким використанням (як основа промислового випуску пластмас, полiуретаиiв, лакофарбиих матерiалiв, миючих засобiв тощо), иадходжеиням до джерел питного водопостачання населения та завдяки цьому впливом на здоров'я людини [4, 5]. Доведено, що бшьшють КБ тддаеться окислювальному метаболiзму у мшросомах гепатоципв, побiчиим ефектом якого може бути генеращя активних форм кисию (АФК), здатиих шщювати процес лшопероксидацп з иаступиою деструкщею мембранних структур, порушеиням фуикцiоиальиоi активиостi локалiзованих у иих фермеитиих систем знешкодження КБ [2, 6, 7]. Стаи цього питания за умов тривалого впливу нових представииюв ОЕФ-ЛП вивчеио иедостатиьо, а саме його урахування е необхщним для розкриття мехаиiзмiв бюлопчио' дп та розроблеиия засобiв 'х корекцii.
Метою роботи було оцшити iитеисивиiсть аскорбат-Бе2+- i ЫАБРН-вдуковаио' лшероксидаци у мiкросомальиiй фракцii печшки щурiв при впливi ОЕФ-ЛП марок 502 i 503 у дозах 1/10 i 1/100 ЬБ50.
Матер1ал та методи дослщження. У робот використаио зразки ОЕФ-ЛП марок 502 (полюксипропшеиглшоль) i 503 (полiоксипропiлеитрiол) з регламеитоваиими фiзико-хiмiчними характеристиками. Експеримеити проведено иа статевозрших щурах-самцях лiиii вагою
180-220 г. Утримаиия та машпуляци иад тварииами викоиувались вщповщио до осиовиих прииципiв бiоетики. Тварии тддавали пероральиiй затравцi за допомогою зоида водиими розчииами речовии щоденно одноразово протягом 45 дiб у дозах 1/10 i 1/100 ЬБ50. Середиьолетальиi дози (ЬБ50) стаиовлять для ОЕФ-ЛП-502 - 1,83 г/кг; ОЕФ-ЛП-503 - 21,3 г/кг маси. Тварииам контрольно' групи вводили вщповщш об'еми питно' води. Дослiджеиня показиикiв проводили у динамщ спостережеиия: иа 15, 30, 45, 60-ту добу июля початку
