Современная медицинская энзимология, которая включает в себя три основных направления: энзимопатологию, энзимодиагностику и энзимотерапию, все больше уделяет внимание изучению каталитических свойств и молекулярных механизмов регуляции ферментов в их естественном окружении в клетках различных органов и тканей [8, 1]. Это касается как условий физиологической нормы, так и патологии. Несомненно, что при этом возникает важный вопрос - насколько близки свойства одного и того же фермента в различных клетках организма.
Среди огромного количества ферментов альдегиддегидрогеназа (АлДГ, КФ 1.2.1.3.), как фермент биотрансформации альдегидов, привлекает особое внимание [6, 7]. Это связано с тем, что альдегиды являются высокотоксичными соединениями, которые оказывают существенное влияние на метаболизм, особенно при развитии патологии, в частности при термической травме. Сегодня не так много известно о внутриклеточной регуляции АлДГ. Однако данные сведения необходимы, чтобы разбираться в молекулярных механизмах метаболической адаптации клеток печени и крови при действии экстремальных факторов среды на организм.
Цель работы - сравнить кинетические свойства альдегиддегидрогеназы субклеточных органелл клеток печени и эритроцитов крыс.
Материал и методы исследования
Эксперименты проведены на белых крысах линии Vistar массой 180-250 г. Активность АлДГ определяли в эритроцитах (суспензия эритроцитов в физиологическом растворе (1:40), гемолизат в дистиллированной воде в соотношении 1:40) и субклеточных фракциях печени (цитозоль, митохондрии) по Б.М. Кершенгольц с соавт. [4].
Субклеточные фракции печени получали путем дифференциального центрифугирования в градиенте плотности сахарозы, содержание белка определяли по методу Лоури в модификации [9]. Исследовали следующие кинетические характеристики фермента: Kt - время достижения 1/2Vmax - ферментативной реакции (мин); Vmax - максимальная скорость реакции (мкмоль/мин); Vmax/Kt (Ka) - коэффициент каталитической эффективности ферментативной реакции (мкмоль/мин2) [3]. Результаты исследований обрабатывали с использованием t-критерия Стьюдента [2].
Результаты исследований и их обсуждение
Кинетические данные, характеризующие свойства альдегиддегидрогеназы в суспензии эритроцитов и цитоплазматической фракции печени, представлены в табл. 1. Из табл. 1 видно, что Кt и Vmax для данных ферментов существенно близки друг другу. Это позволяет предположить, что свойства данных молекулярных форм альдегиддегидрогеназы эритроцитов и цитоплазматической фракции идентичны. Активность фермента в суспензии эритроцитов достоверно ниже активности цитозоля печени в 9,2 раза (см. табл. 1). Согласно литературным данным, активность АлДГ эритроцитов на 2 порядка меньше активности в печени и идентична изоферменту цитозоля печени [5].
Сравнение между собой кинетических свойств АлДГ (Kt, Vmax, Vmax/Kt) в гемолизате эритроцитов и митохондриальной фракции печени показало, что данные молекулярные формы фермента также близки между собой. Активность фермента в гемолизате эритроцитов статистически значимо ниже активности митохондрий печени в 10,4 раза (табл. 2).
Таблица 1
Активность и кинетические показатели АлДГ эритроцитов и печени крыс (n = 21)
|
Фракции |
Показатели |
|||
|
Активность, |
Kt, мин |
Vmax, |
Vmax/Kt, |
|
|
Цитозоль |
76,70 ± 4,81 |
3,16 ± 0,66 |
12,74 ± 1,61 |
5,02 ± 0,30 |
|
Эритроциты |
8,30 ± 0,17* |
3,01 ± 0,21 |
11,17 ± 0,89 |
3,85 ± 0,12 |
Примечание: * - р = 0,0023.
Таблица 2
Активность и кинетические показатели АлДГ эритроцитов и печени крыс (n = 21)
|
Фракции |
Показатели |
|||
|
Активность, |
Kt, мин |
Vmax, |
Vmax/Kt, |
|
|
Митохондрии |
127,42 ± 17,43 |
5,79 ± 1,12 |
11,03 ± 2,08 |
2,00 ± 0,15 |
|
Гемолизат эритроцитов |
12,31 ± 1,46* |
6,03 ± 1,19 |
8,37 ± 1,56 |
1,53 ± 0,12 |
Примечание: * - р = 0,0017.
Из табл. 1 и 2 видно, что активность альдегиддегидрогеназы в цитоплазматической фракции статистически значимо ниже активности АлДГ митохондрий в 1,7 раза, активность фермента в цельных эритроцитах также ниже активности альдегиддегидрогеназы гемолизата эритроцитов.
Полученные экспериментальные данные по изучению кинетических свойств АлДГ эритроцитов и печени животных позволяют нам высказать гипотезу регуляции эритроцитарной альдегиддегидрогеназы в физиологических условиях жизнедеятельности организма.
Вышеизложенное позволяет предположить, что альдегиддегидрогеназа эритроцитов крови представлена как минимум в виде двух молекулярных форм фермента, которые связаны с плазматической мембраной клетки с различных ее сторон.
Таким образом, одна из форм АлДГ связана с внешней поверхностью мембраны эритроцита, а другая - с внутренней поверхностью плазматической мембраны данной клетки. В дополнение можно отметить, что эритроцитарная альдегиддегидрогеназа выполняет две важные функции: с одной стороны, она осуществляет утилизацию внутриэритроцитарного альдегида, а с другой - участвует в преобразовании внеэритроцитарного пула альдегидов.
Список литературы
- Биссвангер Х. Практическая энзимология. - М.: БИНОМ, 2010. - 328 с.
- Гланц С. Медико-биологическая статистика; пер. с англ. - М.: Практика, 1999. - 459 с.
- Зимин Ю.В., Сяткин С.П., Березов Т.Т. Молекулярные механизмы метаболической адаптации патологически измененной печени при токсическом гепатите // Вопросы медицинской химии. - 2001. - Т.47, № 3. - С. 346-352.
- Кершенгольц Б.М., Ильина Л.П. Биологические аспекты алкогольных патологий и наркоманий. - Якутск: Изд-во ЯГУ, 1998. - 150 с.
- Активность альдегиддегидрогеназы в эритроцитах больных алкоголизмом / И.М. Матвеева, М.А. Петрова, М.С. Усатенко и др. // Лабораторное дело. - 1991. - №6. - С. 20-24.
- Allen EM, Anderson DG, Florang VR et al. Relative inhibitory potency of molinate and metabolites with aldehyde dehydrogenase 2: implications for the mechanism of enzyme inhibition // Chem Res Toxicol. - 2010. - Vol. 23, №11. - P. 1843-1850.
- Hansell NK, Pang D, Heath AC et al. Erythrocyte aldehyde dehydrogenase activity: lack of association with alcohol use and dependence or alcohol reactions in Australian twins // Alcohol Alcohol. - 2005. - Vol. 40, №5. - P. 343-348.
- Tarek H. El-metwally, Yakout A. El-Senosil. Medical Enzymology. - A Simplified Approach, 2010. - 154 p.
- Waterborg J.H., Matthews H.R. The Lowry method for protein quantitation // Methods Mol Biol. - 1994. - Vol. 32, №1. - P. 1-4.
Рецензенты:
Корягин А.С., д.б.н., профессор кафедры физиологии и биохимии человека и животных ННГУ имени Н.И. Лобачевского, г. Нижний Новгород;
Конторщикова К.Н., д.б.н., профессор, зав. кафедрой клинической и лабораторной диагностики ФПКВ ГОУ ВПО «Нижегородская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения и социального развития РФ, г. Нижний Новгород.
Работа поступила в редакцию 12.05.2011.
Библиографическая ссылка
Зимин Ю.В., Соловьева А.Г. КИНЕТИЧЕСКОЕ СХОДСТВО МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМ АЛЬДЕГИДДЕГИДРОГЕНАЗЫ ЭРИТРОЦИТОВ И ПЕЧЕНИ КРЫС // Фундаментальные исследования. 2011. № 9-2. С. 249-250;URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=28134 (дата обращения: 02.04.2025).