Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Тимофеева Т.Г. 1 Синицкий А.И. 1 Филимонова Т.А. 1 Панков Н.Е. 1 Козочкин Д.А. 1 Деев Р.В. 1

---

1 ГБОУ ВПО ЧелГМА Минздравсоцразвития России, Челябинск

Проведен анализ результатов биохимических исследований ткани печени лабораторных крыс на различных сроках гипокинетического стресса. В исследовании были использованы 1-, 3-, 7-, 10-, и 30-суточные модели гипокинетического стресса. В изученных образцах определены основные параметры перекисного окисления липидов и окислительной модификации белка, активность моноаминооксидазы – Б, как одного из прооксидантных ферментов. Показано, что усиление свободнорадикального окисления в печени при гипокинезии проявляется увеличением содержания конечных продуктов перекисного окисления липидов (Шиффовых оснований), ограничением антиоксидантного резерва ткани, проявлявшегося уменьшением содержания вторичных молекулярных продуктов липопероксидации при индукции Fe2+/аскорбат, усилением окислительной модификации белков. Показано, что обнаруженные изменения синхронизированы с приростом активности моноаминоксидазы – Б в органе.

Статья в формате PDF

345 KB

гипокинезия

свободнорадикальное окисление

1. Волчегорский И.А. Экспериментальное моделирование и лабораторная оценка адаптационных реакций организма. - Челябинск, 2000. - 167 с.

2. Окислительная модификация белков сыворотки крови человека, метод её определения / Е.Е. Дубинина, С.О. Бурмистров, Д.А. Ходов и др. // Вопр. мед. химии. - 1995. - № 41. - С. 24-26.

3. Камскова Ю.Г. Изменение антиоксидантного статуса и уровня ПОЛ в крови и печени в динамике 30-суточной гипокинезии // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2001. - №10. - С. 387-389.

4. Коваленко Е.А., Гуровский Н.Н.: Гипокинезия // Медицина. - М., 1980.

5. Спектрофотометрическое определение конечных продуктов перекисного окисления липидов / Е.И. Львовская, И.А. Волчегорский, С.Е. Шемяков, Р.И. Лифшиц // Вопр. мед. химии. - 1991. - №4. - С. 92-94.

6. Панин Л.Е. Биохимические механизмы стресса. - Новосибирск: Изд-во «Наука, 1983.

7. Привес М.Г. Некоторые итоги и перспективы космической анатомии сосудистой системы: Арх. анатомии, гистологии и эмбриологии. - 1971. - №61, II. - С. 5-16.

8. Сазонтова Т.Г. Индукция HSPs и ферментов антиоксидантной защиты при активации свободнорадикального окисления на ранних этапах гипокинезии / Т.Г. Сазонтова Н.А. Анчишкина, Ю.В. Архипенко // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2007. - Т. 143, №4. - С. 378-382.

9. Тигранян Р.А. Стресс и его значение для организма. - М.: Наука, 1988. - 176 с.

10. Федоров И.В. Обмен веществ при гиподинамии. Проблемы космической биологии. - М.: Из-во «Наука», 1982.

В современном обществе, в связи с возрастанием среди населения лиц, у которых профессиональная деятельность сопряжена с низкой двигательной активностью, гипокинезия превратилась в важную медико-социальную проблему. Кроме людей, связанных с малоподвижными профессиями, гипокинетическому воздействию подвержены некоторые категории больных [9].

Длительная гипокинезия является удобной экспериментальной моделью, воспроизводящей сочетание хронического стресса с дистрофией. Как стресс, так и дистрофия характеризуются отчётливыми изменениями со стороны свободнорадикального окисления. Однако данные, касающиеся состояния свободнорадикального окисления при гипокинезии, весьма противоречивы. Так, уровень липопероксидации при гипокинезии, по данным одних авторов, усиливается [8], а по данным других авторов - снижается [3].

Исследования, посвящённые изучению свободнорадикального окисления при гипокинезии, в основном посвящены липопероксидации. Между тем, дистрофия, имеющая место при длительной гипокинезии, характеризуется усилением протеолиза. В свою очередь, окисление белков является одной из составляющих убиквитин - зависимого протеолиза. Поэтому представляется правомерным предположение о том, что активация свободнорадикального окисления при гипокинезии проявляется не столько в усилении липопероксидации, сколько в усилении окисления белков. К сожалению, до настоящего времени отсутствуют работы, в которых одновременно исследованы липопероксидация и окисление белков в условиях гипокинезии. Эти звенья свободнорадикального окисления изучаются, как правило, изолированно друг от друга, что существенно затрудняет оценку соотношения процессов.

При гипокинезии в условиях усиления катаболических процессов в скелетных мышцах, миокарде, сосудистом русле и костной ткани, важную роль в поддержании энергетических и пластических резервов организма играет печень [4], которая принимает участие в общих реакциях компенсаторно-приспособительного характера [7, 10, 6].

Поэтому целью исследования являлась оценка липопероксидации и окислительной модификации белка в ткани печени на различных сроках (1, 3, 7, 10 и 30 суток) гипокинезии.

Гипокинетический стресс моделировали путём помещения крыс в специальные клетки - пеналы, ограничивающие подвижность животных при свободном доступе к пище и воде. Применялись 1(ГК1)-, 3(ГК3)-, 7(ГК7)-, 10(ГК10)-, 30(ГК30) - суточные модели гипокинетического стресса. Исследование проведено на 70 беспородных лабораторных крысах.

Содержание продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) оценивали спектрофотометрически в липидном экстракте исследуемых тканей по методике Волчегорского И.А. и соавт. [1]. Определение конечных продуктов перекисного окисления липидов, а также интенсивности аскорбат-индуцированного ПОЛ производилось спектрофотометрическим методом Львовской Е.И. [5]. Окислительную модификацию белков оценивали по уровню образования динитрофенилгидразонов по методу Дубининой Е.Е. [2]. Определение активности моноаминоксидазы - Б производили, используя метод Волчегорского И.А. и соавт. [1]. Результаты обрабатывались общепринятыми методами вариационной статистики и выражались в виде среднеарифметической (М) и её стандартной ошибки (m). Применялись критерии непараметрической статистики: Манна-Уитни (U), Колмогорова-Смирнова (l) и Вальда-Вольфовица (WW). Для обработки результатов исследования использован пакет прикладных программ Statistica 6.0 for Windows.

В печени при ГК 1 происходит снижение содержания белка (с 17 % в контрольной группе до 12,6 % в группе ГК1, n = 7, p = 0,02U) при одновременном увеличении уровня карбонилирования белков в ответ на индукцию Fe⁺²/H₂O₂ (рисунок). При этом отсутствуют статистически значимые изменения содержания молекулярных продуктов ПОЛ (таблица).

Содержание молекулярных продуктов ПОЛ и активность МАО - Б в печени при гипокинезии

Примечания: ДК - диеновые коньюгаты (первичные продукты ПОЛ), КД и СТ - кетодиены и сопряженные триены (вторичные продукты ПОЛ); ШО - шиффовы основания (конечные продукты ПОЛ) буквенные подындексы [г] и [и] обозначают продукты ПОЛ, извлекаемые соответственно гептановой и изопропанольной фазами липидного экстракта; U - критерий Манна-Уитни. МАО-Б - моноаминооксидаза - Б.

При ГК3 отмечается повышение содержания изопропанол-растворимых диеновых конъюгатов при одновременном снижении содержания кетодиенов и сопряжённых триенов в ответ на индукцию. Одновременно наблюдается увеличение содержания карбонилированных белков. Снижение уровня Fe⁺²/аскорбат-индуцированного ПОЛ свидетельствует об уменьшении резервов для переокисления в органе. Это обстоятельство создает благоприятный фон для атаки свободными радикалами белковых молекул. Усиление свободнорадикального окисления при ГК3 синхронизировано с трёхкратным приростом активности МАО-Б в органе (см. таблицу). Известно, что этот фермент может усиливать окислительный стресс за счёт генерации H₂O₂, являющегося копродуктом реакции окислительного дезаминирования [1].

При ГК7 сохраняется сниженный уровень кетодиенов и сопряжённых триенов при индукции (Fe⁺²/аскорбат), что свидетельствует о снижении резервов для липопероксидации. Повышенный уровень гептан-растворимых Шиффовых оснований на этом фоне свидетельствует о высокой интенсификации ПОЛ и низкой эффективности антиоксидантной защиты. Характерные для гипокинезии дистрофические процессы в органе проявляются в виде снижения содержания общего белка (до 8,2 % в группе ГК7, n = 10, P = 0,002U). При этом увеличивается интенсивность карбонилирования белков при индукции Fe⁺²/H₂O₂.

Для данного временного интервала гипокинетического стресса характерно временное ограничение карбонилирования белков на базальном уровне, что, скорее всего, является компенсаторной реакцией, направленной на ограничение протеолиза в печени. Однако уровень окислительной модификации белка по-прежнему превышает контрольные значения. Интересно отметить, что и при ГК7 также наблюдался повышенный уровень активности МАО-Б в печени. Выявлена обратная корреляционная зависимость между активностью МАО-Б и содержанием гептан-растворимых Шиффовых оснований (Rs = -0,82, p = 0,02, n = 7), и прямая корреляционная зависимость между активностью МАО-Б и содержанием изопропанол-растворимых Шиффовых оснований (Rs = 0,93, p = 0,002, n = 7). При этом обнаружена обратная корреляционная зависимость между активностью МАО-Б и содержанием вторичных изопропанол-растворимых продуктов ПОЛ при индукции (Rs = -0,86, p = 0,01, n = 7), а также между активностью МАО-Б и содержанием карбонилированных белков при индукции ( Rs = -0,78, p = 0,04, n = 7).

При ГК10, по сравнению с ГК7, наблюдалось усугубление интенсификации свободнорадикального окисления. Так, при повышенном уровне изопропанол-растворимых кетодиенов и сопряжённых триенов в ответ на индукцию Fe⁺²/аскорбат отмечено увеличение содержания гептан-растворимых Шиффовых оснований (см. таблицу). В этот же период снижение содержания белка (до 9,6 % в группе ГК10, n = 10, p = 0,01U) не компенсируется уменьшением уровня окислительной деструкции белков. При ГК10 отмечено увеличение базального уровня карбонилирования белков на фоне повышения уровня карбонилирования протеинов при индукции Fe⁺²/H₂O₂ и нормализации активности МАО-Б. Вероятно, фермент стал одной из мишеней «карбонильного стресса», что позволило ограничить процесс свободнорадикального окисления.

В условиях ГК30 сохраняются все признаки усиления свободнорадикального окисления, которые наблюдались на более ранних этапах хронического стресса. Также сохранялся сниженным уровень изопропанол-растворимых кетодиенов и сопряжённых триенов при индукции (Fe⁺²/аскорбат). Сохраняется на высоком уровне и количество неполярных Шиффовых оснований. Кроме того, на фоне сниженного содержания белка (8,5 % в группе ГК30, n = 6, p = 0,005U) в органе оставался повышенным уровень Fe⁺²/H₂O₂ - индуцированного карбонилирования протеинов и увеличенным базальный уровень окислительной модификации белков. При этом в органе вновь повысилась активность МАО-Б, что может быть связано с увеличением её экспрессии или со снижением уровня эндогенных ингибиторов активности МАО. Выявлена прямая корреляционная зависимость между активностью МАО-Б и содержанием вторичных, а также конечных гептан-растворимых продуктов ПОЛ (Rs = 0,90, p = 0,04, n = 5; Rk = 1,00, p = 0,01, n = 5; соответственно).

1. На третьи сутки гипокинезии в печени наблюдается увеличение содержания карбонилированных белков на фоне общего снижения содержания общего белка в органе. Эта тенденция сохраняется и на более поздних сроках воздействия.
2. Начиная с седьмых суток гипокинезии, в печени происходит увеличение содержания гептан-растворимых Шиффовых оснований. Эта тенденция сохраняется и на более поздних сроках воздействия.
3. Ограничение антиоксидантной активности в печени проявляется в снижении количества полярных продуктов ПОЛ в ответ на индукцию в изопропанольном экстракте ткани, начиная с третьих суток гипокинезии.
4. Активация свободнорадикального окисления в печени при гипокинезии имеет отчетливую зависимость от активности МАО-Б.

• Львовская Е.И., д.м.н., профессор, зав. кафедрой биохимии Уральского государственного университета физической культуры, г. Челябинск;
• Цейликман О.Б., д.м.н., профессор, профессор кафедры адаптивной физической культуры и медико-биологической подготовки ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет», г. Челябинск.

Работа поступила в редакцию 19.12.2011.

Библиографическая ссылка