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.
Материалы и методы исследования
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.
Результаты исследования и их обсуждение
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
Показатель |
1 Контроль(n = 6) |
2 Гипокинезия1 сутки(n = 9) |
3 Гипокинезия3 суток(n = 9) |
4 Гипокинезия7 суток(n = 10) |
5 Гипокинезия10 суток(n = 10) |
6 Гипокинезия30 суток(n = 6) |
ШО [г] |
0,005 ± 0,002 |
0,03 ± 0,02 |
0,03 ± 0,01 |
0,02 ± 0,009 P1,4 = 0,02U |
0,05 ± 0,02 P1,5 = 0,008U |
0,06 ± 0,02 P1,5 = 0,008U |
ДК [и] |
0,78 ± 0,02 |
0,82 ± 0,03 |
0,80 ± 0,01 P2,3 = 0,01WW |
0,81 ± 0,01 |
0,80 ± 0,006 |
0,79 ± 0,01 |
КДиСТ [и] (индукция Fe2+/аскорбат) |
2,86 ± 0,23 |
2,54 ± 0,36 |
1,75 ± 0,31 P1,3 = 0,04U |
1,88 ± 0,28 P1,4 = 0,02U |
2,08 ± 0,18 P1,5 = 0,03U |
1,42 ± 0,16 P1,6 = 0,005U P5,6 = 0,04U |
МАО-Б нМ/г белка/мин |
814,27 ± 258,65 |
1348,82 ± 383,76 |
2894,47 ± 732,78 P1,4 = 0,04U |
1911,81 ± 284,4 P1,4 = 0,02U |
929,95 ± 157,7 P4,5 = 0,005U |
3009,55 ± 885,1 P1,6 = 0,04U P5,6 = 0,03U |
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.
Окислительная модификация белков печени при гипокинетическом стрессе: * - статистически значимые отличия от показателей контрольной группы, Р < 0,05. При статистической обработке использован критерий Манна - Уитни U
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).
Выводы
-
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.
-
Начиная с седьмых суток гипокинезии, в печени происходит увеличение содержания гептан-растворимых Шиффовых оснований. Эта тенденция сохраняется и на более поздних сроках воздействия.
-
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.
-
Активация свободнорадикального окисления в печени при гипокинезии имеет отчетливую зависимость от активности МАО-Б.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №11-04-01378-а и №10-04-96091-р_урал_а
Рецензенты:
-
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
Тимофеева Т.Г., Синицкий А.И., Филимонова Т.А., Панков Н.Е., Козочкин Д.А., Деев Р.В. СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ ЛИПОПЕРОКСИДАЦИЕЙ И ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ МОДИФИКАЦИЕЙ БЕЛКА В ПЕЧЕНИ В ДИНАМИКЕ ТРИДЦАТИСУТОЧНОЙ ГИПОКИНЕЗИИ // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 2. – С. 143-146;URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=29414 (дата обращения: 17.08.2024).