CC BY
102015 т 5 №1 (17) крымскии журнал экспериментальной и клиническои медицины
УДК 577.121:963
©Коллектив авторов, 2015
ПРОЦЕССЫ ПЕРОКСИДАЦИИ ЛИПИДОВ И ГЕНЕРИРОВАНИЯ АКТИВНЫХ ФОРМ КИСЛОРОДА В ЭРИТРОЦИТАХ БОЛЬНЫХ ИШЕМИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНЬЮ СЕРДЦА
Н. М. Елкина1, С. В. Коношенко1, В. В. Казакова2
Кафедра биохимии1 Таврической академии ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В. И. Вернадского», Кафедра медицинской биологии2, Медицинская академия имени С. И. Георгиевского ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В. И. Вернадского»
Адрес переписки: булЛенина 5/7, г. Симферополь, 295006, Республика Крым, Российская Федерация E-mail: [email protected]
РЕЗЮМЕ
Показано, что в эритроцитах больных ишемической болезнью сердца интенсифицируются реакции пероксидации липидов и существенно возрастает генерирование •ОН-радикала и супероксиданиона. Предполагается, что одной из причин усиления прооксидатного статуса эритроцитов в условиях данной патологии является активизация реакций, связанных с метаболизмом оксида азота.
PROCESSES OF LIPIDS PEROXIDATION AND OXYGEN ACTIVE FORMS GENERATION IN ERYTHROCYTES OF PATIENTS WITH ISCHEMIC HEART DISEASE
N. M. Yolkina, S. V. Konoshenko, V. V. Kazakova
SUMMARY
It has been shown, that in erythrocytes of patients with ischemic heart disease the reactions of lipids peroxidation and generation of hydroxyl-radicals and superoxideanione are intensified. It is assumed, that activ-ization of reactions connected with nitrogen oxide metabolism is one of causes for increasing of prooxidative state of erythrocytes under this pathology.
Ключевые слова: эритроциты, пероксидация липидов, активные формы кислорода, оксид азота, ишемическая болезнь сердца.
Выяснение биохимического статуса организма человека при различных заболеваниях является одной из важнейших задач современной биологии и медицины. В настоящее время имеется достаточно много работ, свидетельствующих о том, что при многих заболеваниях нарушаются проок-сидантно-антиоксидантное равновесие, активизируются свободно-радикальные реакции, идущие с участием активных форм кислорода (АФК), развивается окислительный стресс [1, 5, 6]. Вместе с этим, в ряде работ сообщается о том, что при отдельных заболеваниях в патологический процесс вовлекаются эритроциты, изменяются их биохимические показатели [3, 4, 14]. Учитывая это, представляется важным понять, как происходит генерирование АФК и окислительное преобразование различных органических соединений в эритроцитах в условиях патологии, в частности, при сердечно-сосудистых заболеваниях.
В связи с этим, целью настоящей работы было изучение процессов генерирования АФК, а также перекисного окисления липидов в эритроцитах при ишемической болезни сердца.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Материалом для исследований служили эритроциты практически здоровых людей (25 доноров станции переливания крови в возрас-
те от 45 до 55 лет) и больных ишемической болезнью сердца (15 человек, средний возраст 53 года). В каждой обследованной группе соотношение мужчин и женщин было приблизительно одинаковым. Кровь больных брали на базе 7-й горбольницы г. Симферополя при их поступлении в стационар, перед началом лечения, придерживаясь норм и принципов биоэтики.
Гемолиз эритроцитов осуществляли в равном объеме дистиллированной воды по методу Драбкина [11]. В гемолизатах эритроцитов определяли содержание первичных продуктов ПОЛ (диеновые конъюгаты) [2] и вторичных продуктов ПОЛ (ТБК-активные продукты) [15], а также скорость генерирования супероксиданиона и •ОН-радикала [9], содержание нитрит- и нитрат-анионов (NO2-, NO3-) [12, 13] и активность индуцибельной синтазы оксида азота (iNOS) [13]. Во всех опытах использовались спектрофо-тометрические методы биохимического анализа.
Полученные экспериментальные данные обрабатывали статистически с использованием ^критерия Стьюдента.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Как показали результаты исследований, в эритроцитах больных ишемической болезнью сердца (ИБС) существенно усиливаются реакции перок-
2015, т. 5, №1 (17)
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
сидации липидов, о чем свидетельствует увеличение содержания диеновых конъюгатов (в 2,8 раза) и ТБК-активных продуктов (в 1,8 раза) по сравнению с контрольной группой (таблица 1). В современной литературе имеется представление о том, что перекисное окисление липидов, связанное с образованием первичных и, в дальнейшем, вторичных продуктов ПОЛ, в основном обусловлено действием •ОН-радикала и супероксиданиона [8].
При изучении скорости генерирования супе-роксиданиона и •ОН-радикала было выявлено, что в эритроцитах больных ИБС эти показатели возрастают по сравнению с контрольной группой: в 1,7 раза (супероксиданион) и в 3,3 раза ООН-радикал), соответственно (таблица 2). Ключевая роль в инициации реакций ПОЛ отводится •ОН-радикалу, генерирование которого осуществляется разными путями, в частности, через образование пероксинитрита в реакции между супероксиданионом и оксидом азота:
02-+М0 — 0М00Н — -М02+ •ОН... [10].
Возможность существенного вклада этого пути в генерирование •ОН-радикала в эритроцитах больных ИБС подтверждается достоверным и выраженным снижением уровня - и -анионов: в 3,0 раза (N0^) и в 2,2 раза (N0^) по сравнению с контрольной группой (таблица 3), способных энзиматиче-ским путем превращаться в оксид азота [7].
Другим подтверждением этого предположения является увеличение активности ин-дуцибельной N0-синтазы: в 2,6 раза по сравнению с контрольной группой (таблица 3).
Следует отметить, что N0-синтазная реакция является источником не только N0, но и супероксиданиона: Ь-аргинин+202—цитруллин + N0+0^ [8]. В свою очередь, утилизация супероксида-ниона может привести к образованию как новых свободных радикалов, так и стабильных метаболитов N0, которые могут, что уже отмечалось ранее, превращаться в оксид азота [7].
Таблица 1
Содержание диеновых конъюгатов и ТБК-активных продуктов в гемолизатах эритроцитов больных
ишемической болезнью сердца (M±m)
Обследованные группы Диеновые конъюгаты, нмоль мг№-1 ТБК-активные продукты, нмоль мг№-1
Контрольная группа 13,80 ± 0,85 31,75 ± 1,60
Больные ИБС 39,58 ± 2,80* 56,83 ± 2,80*
Примечание: ^-достоверность различия показателя по сравнению с контрольной группой (р<0,05).
Таблица 2
Скорость генерирования супероксиданиона и ОН-радикала в гемолизатах эритроцитов больных ишемической болезнью сердца (M±m)
Обследованные группы Скорость генерирования 02% усл. ед. мин-1 мг№-1 Скорость генерирования •ОН-радикала, усл. ед. мин-1 мг№-1
Контрольная группа 2,90 ± 0,15 16,50 ± 0,84
Больные ИБС 4,95 ± 0,26* 54,35 ± 2,95*
Примечание: ^-достоверность различия показателя по сравнению с контрольной группой (р < 0,05).
Таблица 3
Активность индуцибельной синтазы оксида азота (iNOS) и содержание нитрит-анионов (N0^) и нитрат-анионов (N0^) в гемолизатах эритроцитов больных ишемической болезнью сердца (M±m)
Обследованные группы Активность iNOS, пмоль мин-1 мг№-1 Содержание N0^, пмоль мг№-1 Содержание N0^, нмоль мг№-1
Контрольная группа 2,10 ± 0,24 18,3 ± 2,9 1,42 ± 0,20
Больные ИБС 5,57 ± 0,40* 5,98 ± 0,39 0,65 ± 0,04*
Примечание:* - достоверность различия показателя по сравнению с контрольной группой (р < 0,05).
2015, т. 5, №1 (17)
крымский журнал экспериментальной и клинической медицины
Из этого следует, что реакции, ведущие к образованию оксида азота, его метаболитов и •ОН-радикала имеют циклический характер и тесно сопряжены между собой в общем пуле метаболических процессов.
Тот факт, что в наших исследованиях отмечается более выраженное генерирование •ОН-радикала по сравнению с супероксиданионом, позволяет предположить возможность активизации в эритроцитах больных ИБС утилизации супероксиданиона по пути генерирования •ОН-радикала (вышеупомянутая реакция через образование пероксинитрита, реакции Хабера-Вайса и Фентона: 2O2- + 2H — H2O2+O2-; O2- +Fe3+—Fe2+; Fe2+ + H2O2 — •ОН +ОН- [10].
Таким образом, полученные данные свидетельствуют о выраженной интенсификации генерирования •ОН-радикала и супероксиданиона в эритроцитах при ишемической болезни сердца, что создает условия для усиления прооксидантно-го статуса эритроцитов и, в связи с этим, активизации окислительного преобразования не только липидов, но и других органических соединений.
ВЫВОДЫ
1. В эритроцитах больных ИБС интенсифицируются реакции пероксидации липи-дов. Показано преобладание количественного содержания первичных продуктов ПОЛ по сравнению со вторичными продуктами.
2. При ишемической болезни сердца в эритроцитах существенно возрастает генерирование супероксиданиона и ги-дроксил-радикала. Прослеживается более активное генерирование •ОН-радикала.
3. Усиленное генерирование •ОН-радикала и супероксиданиона в эритроцитах больных ИБС может быть обусловлено активизацией NO-синтазной реакции, а также реакций, связанных с использованием стабильных метаболитов оксида азота.
ЛИТЕРАТУРА
1. Азизова О.А. Взаимосвязь маркеров окислительного стресса с клиническим течением хронической ишемии мозга // Журн. неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. - 2013, № 9. - С. 21-27.
2. Гаврилов В.Б., Гаврилова А.Р, Хмара Н.Ф. Измерение диеновых конъюгатов в плазме крови по УФ-поглощению гептановых и изопропанольных экстрактов // Лаб. дело. - 1988, № 2. - С. 60-64.
3. Елкина Н.М. Процессы пероксидации липидов, метгемоглобинообразования и генерирования активных
форм кислорода в эритроцитах больных эритремией // Уч. записки Таврического нац. ун-та им. В.И. Вернадского. - Сер.: Биология, химия. - 2013. - Т. 26 (65), № 4. - С. 39-43.
4. Коношенко С.В., Йолюна Н.М. Особливост окиснювальноТ модифкаци протеТшв в еритроцитах хворих на кардюмюпалю, iшемiчну хворобу серця, еритрем^ та апластичну анем^ // Експериментальна та шычна фiзiологiя i бiохiмiя. - 2013, № 2. - С. 40-43.
5. Курашова Н.А. Особенности окислительного стресса при различных патологических состояниях у мужчин репродуктивного возраста // Бюлл. восточносибирского научного центра СО РАМН. - 2012, № 2 (2). - С. 31-35.
6. Луцкий М.А., Земсков А.М., Смелянец М.А. и др. Формирование окислительного стресса как одного из звеньев сложного патогенеза социально-значимых заболеваний нервной системы - инсульта и рассеянного склероза // Фундаментальные исследования. - 2014, № 10. - С. 27-32.
7. Раваева М.Ю., Чуян Е.Н. Изменение активности системы синтеза оксида азота под действием низкоинтенсивного миллиметрового изучения // Уч. записки Таврического нац. ун-та им. В.И. Вернадского. - Сер.: Биология, химия. - 2011. - Т. 24 (63), № 4. - С. 201-210.
8. Ткаченко М.М., Сагач В.Ф., Базилюк О.В. и др. Вiковi особливост змЫ скорочувальних судинних реакцм i вмют втьних радикалiв кисню та метаболтв оксиду азоту у мишей лшп BALB/c за умов перебування у зон вщчуження // Фiзiол. журн. - 2005. - Т. 51, № 3. - С. 32-41.
9. Basaga H.S. Biochemical aspects of free radicals // Cell. Biol. - 1990. - V. 68, N 5. - P. 989-998.
10. Beckman J.S., Beckman J.W., Chen J. et al. Apparent hydroxyl radical production by peroxinitrite: implications for endothelial injury from nitric oxide and superoxide // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1990. - V. 87, N 7. - P. 1620-1624.
11. Drabkin D. A simplified technique for large scale crystallization myoglobin and haemoglobin in the crystalline // Arch. biochem. - 1959. - V. 21. - P. 224-226.
12. Green L.L., Wagner D.A., Glogowski J. et al. Analysis of nitrate, nitrite and [+5N] nitrate in biological fluids // Anal. Biochem. - 1982. - V. 126, N 1. - P. 131-138.
13. Jsukahara H. Effect of NOS inhibitions on bone metabolism in growing rats // Amer. J. Physiol. - 1996. - V. 270, N 5. - P. 840-845.
14. Novgorodtseva T.P., Denisenko Y.K., Zhukova N.N. et al. Modifications of the fatty acid composition of the erythrocyte membrane in patients with chronic respiratory diseases // Lipids Health Dis. - 2013, N 12. - P. 117-121.
15. Ohkawa H., Ohishi N., Yogi K. Assay for lipid peroxides in animal tissues by thiobarbituric acid reaction // Analit. Biochem. - 1979. - N 2. - P. 351-358.
