CC BY
12
Бюллетень медицинских Интернет-конференций (ISSN 2224-6150) 2015. Том 5. № S
ID: 2015-09-2076-A-5403 Оригинальная статья
Никольская В.А., Черетаев И.В., Геок И.В.
Влияние окислительного стресса in vitro на процессы окислительной модификации белков и уровень молекул средней массы в сыворотке крови представителей Amphibia, Mammalia и Aves
ФГАОУ ВО КФУ им. В.И. Вернадского
Резюме
Проведены исследования биохимических показателей сыворотки крови представителей Amphibia, Mammalia и Aves в условиях окислительного стресса. Установлены различия в содержании продуктов окислительной модификации белков в сыворотке крови данных представителей, усиливающиеся под влиянием окислительного стресса, инициированного средой Фентона.
Ключевые слова: окислительный стресс, среда Фентона, сыворотка крови, продукты окислительной модификации белков, Amphibia, Mammalia, Aves
Введение
Общеизвестно, что любой адаптивный процесс протекает на фоне образования активных форм кислорода и усиления свободнорадикального окисления биосубстратов [1, 2]. Конечный результат процесса адаптации - приспособление организма к новым условиям окружающей среды определяется в итоге взаимоотношением прооксидантных и антиоксидантных механизмов, иными словами, способностью организма иннактивировать избыток свободных радикалов и перекисей [3, 4]. Учитывая то обстоятельство, что эволюционные изменения, могли привести к изменению реакции на различные стрессы, в том числе окислительный, весьма актуальным представляется оценка состояния процессов окислительной модификации белков у представителей разных классов.
Таким образом, целью исследования явилось изучение воздействия модели окислительного стресса (среды Фентона) на показатель окислительной модификации белков в сыворотке крови Rana ridibunda, Sus scrofa иGalus galus.
Материал и методы
Объектом исследований служили лягушка озёрная (Rana ridibunda), свинья домашняя (Sus scrofa) и курица домашняя (Galus galus).
Rana ridibunda относится к классу земноводные (Amphibia), отряду бесхвостые Anura, подотряду Diplasiocoela.
Sus scrofa относится к классу млекопитающие (Mammalia), отряду парнокопытные Artiodactyla, подотряду нежвачные Nonruminantia, семейству свиные Suidae, роду Sus.
Galus galus относится к классу птицы (Aves), отряду Galliformes, семейству куриные Gallidae, роду Galus. Порода - чёрный австралорп.
Эти виды выбраны для изучения, так как являются типичными представителями класса Amphibia, Mammalia и Aves.
Материалом исследований служила сыворотка крови Rana ridibunda, Sus scrofa и Galus galus до (в исходном состоянии) и после 15 минутной инкубации в среде Фентона, содержащей 10 мМ FеSO4 и 0,3 мМ Н2О2.
Содержание продуктов окислительной модификации белков в сыворотке крови определяли по методу Е. Е. Дубининой и др. [5]. В качестве модели воздействия окислительного стресса использовали среду Фентона, содержащую раствор 10 мМ сернокислого железа и 0,3 мМ перекиси водорода [7]. Инкубацию осуществляли в течение 15 минут.
Среда Фентона является источником свободных радикалов кислорода по реакции:
Fe2+ + H2O2 ^ Fe3+ + ОН + ОН- (1)
ОН + H2O2 ^ H2O + Н+ + О2- • (2)
Результаты
Анализ полученных данных свидетельствует о достоверных отличиях в содержании продуктов окислительной модификации белков крови у представителей разных классов в исходном состоянии (до воздействия окислительного стресса) (табл. 1).
Показано, что у Rana ridibunda уровень продуктов окислительной модификации изначально отличается от данного показателя у Sus scrofa и Galus galus: для Л регистрации 356 нм и 530 нм (альдегиды нейтрального характера и кетоны основного характера) отмечена исходная разница изученного показателя в 2 раза; для Л регистрации 370 нм и 430 нм (кетоны нейтрального характера и альдегиды основного характера) - в 5,7 раз.
Анализ содержания продуктов окислительной модификации белков в сыворотке крови Sus scrofa свидетельствует о достоверном снижении альдегид- и кетонпроизводных нейтрального характера, и повышении продуктов основного характера (для кетонов основного характера на уровне тенденции).
В сыворотке крови Galus galus после инкубации показана тенденция к увеличению содержания продуктов окислительной модификации белков, определяемых при длинах волн 356 и 370 нм. При длинах волн регистрации 430 и 530 нм наблюдаются достоверные изменения - уменьшение и увеличение, соответственно.
Обсуждение
Таким образом, отмечена определенная закономерность в распределении и содержании окисленных форм белков у Rana ridibunda, Sus scrofa и Galus galus. Возможно, разный уровень окислительных процессов белков у представителей разных классов обусловлен, прежде всего, интенсивностью метаболических процессов у Rana ridibunda, Sus scrofa и Galus galus, и, в определенной мере, различием аминокислотного состава белков, функционирующих в русле крови [8].
11Б2
Bulletin of Medical Internet Conferences (ISSN 2224-61Б0)
201Б. Volume Б. Issue 9
Таблица 1. Содержание продуктов окислительной модификации белков в сыворотке крови Rana ridibunda, Sus scrofa и Galus galus до и после инкубации в среде Фентона, ед. опт. пл. (IVl±m)_
Исследуемый материал Длина волны, нм Rana ridibunda Sus scrofa Galus galus
п=18 п=18 п=18
356 0,381±0,001 0,131±0,002** 0,149±0,003**, ***
сыворотка крови до инкубации 370 430 0,027±0,002 0,024±0,001 0,154±0,003** 0,138±0,002** 0,181±0,006**, *** 0,091±0,002**, ***
530 0,018+0,002 0,033+0,002** 0,027±0,002**, ***
356 0,346+0,001* 0,103±0,003*, ** 0151+0,004 ***
сыворотка крови после инкубации 370 430 0,022±0,001 0,020±0,002 0,126±0,005*, ** 0,162±0,005*, ** 0,189±0,005 *** 0,072±0,001*, ***
530 0,016±0,001 0,034±0,002** 0,030±0,002*
Примечание: * - достоверность различий показателя при воздействии среды Фентона по сравнению с исходным состоянием (p<0,05); ** -достоверность различий показателя у Rana ridibunda по сравнению с Sus scrofa (p<0,05); *** - достоверность различий показателя у Susscrofa по сравнению с Galus galus (p<0,05)
Полученные данные свидетельствуют о том, что окислительная модификация белков является нормальным биохимическим процессом, наблюдающимся как у гомойотермных, так и у пойкилотермных животных с той лишь разницей, что у первых этот процесс протекает более активно, о чем свидетельствуют достоверные различия в содержании окисленных продуктов белков. Возможно, окислительная модификация белков является одним из видов постсинтетической модификации белков, которая, как известно, может увеличивать сродство белков к определенным веществам различных структур организма [9, 10].
Воздействие окислительного стресса приводит к увеличению разницы в содержании продуктов окислительной модификации белков в сыворотке крови между Rana ridibunda, Sus scrofa и Galus galus за счет, прежде всего, повышения уровня данного показателя у представителя Mammalia на 10-20% по сравнению с исходным состоянием.
Полученные результаты интересны с той точки зрения, что у представителей разных классов воздействие среды Фентона приводит к изменениям изученного показателя разного уровня интенсивности.
Выявлено, что белки сыворотки крови Sus scrofa в большей степени подвержены окислительной модификации. Это вызывает несомненный интерес, поскольку такая модификация может являться регуляцией координированного действия энзимов в разных тканях и органеллах на доступный белок. В литературе имеются данные о том, что окисление белков приводит к их деградации, с образованием соответствующих пептидов [11, 12], а, как известно низкомолекулярные соединения - пептиды играют важную роль в регуляции метаболических процессов, и особенно при стрессовом воздействии [13, 14].
Заключение
Tаким образом, были выявлены различия в реакции белков сыворотки крови на окислительный стресс у представителей разных классов:(Rana ridibunda), относящегося к классу земноводных, класса млекопитающих (Sus scrofa) и класса птиц (Galus galus): у Sus scrofa в сыворотке крови достоверно увеличивается содержание продуктов окислительной модификации белков, регистрируемых при длине волны 430 нм, а у Galus galus - достоверно уменьшается. Отмечено снижение продуктов окислительной модификации окисления белков, определяемых при длине волны 370 нм, в сыворотке крови Sus scrofa.
Можно предположить, что такой рода изменения изученного показателя связаны с тем, что, приобретая высокую специализацию, организм с высшим уровнем организации утрачивает свойства широкой приспосабливаемости с последующим уменьшением устойчивости к изменению определенного фонового режима.
Возможно, выявленные изменения имеют существенное значение при переходе на другой уровень организации с высоким уровнем метаболизма, так как при повышении количества компонентов системы регуляции, в частности молекул средней массы увеличивается и потенциал коррекции метаболических изменений, происходящих в организме при различных видах воздействия, в том числе и стрессового характера.
Литература
1. Соколовский В.В. половые антиоксиданты в молекулярных механизмах неспецифической реакции организма на экстремальное воздействие I В.В. Соколовский II Вопр. мед. химии. - 1988. - № 34 (6). - С. 2 - 11.
2. Соколовский В.В. половые соединения и ацетилхолинэстераза эритроцитов при экспериментальном иммобилизационном стрессе I В.В. Соколовский, Л.Л. Гончарова, Л.А. Покровская [и др.] II Междунар. мед. обзоры. - 1993. - № 3. - С. 194 - 196.
3. Соколовский В.В. Антиоксидантная система I В.В. Соколовский, В.Г. Макаров, В.М. ^мофеева II Журнал эволюционной биохимии и физиологии. - 1988. - T. 24. - Вып. 5. - С. 771 - 774.
4. Зайцев В.Г. Методологические аспекты исследований свободнорадикального окисления и антиоксидантной системы организма I В.Г. Зайцев, В.И. Закревский II Вестник Волгоградской медицинской академии. - 1998. - Вып. 3. - С. 49 - 53.
5. Дубинина Е. Окислительная модификация белков I Елена Дубинина, Владимир Шугалей II Успехи современной биологии. - 1993. - T. 113, Вып. l. - С. 71 - 8l.
6. Никольская В. А., Рубановская T. В. Влияние экспериментальной гиперинсулинемии на процессы окислительной модификации белков в тканях лабораторных крыс II Ученые записки THy, серия «Биология. Химия». - 2009. - T.22 (61), №2, С.103-109.
7. Дубинина Е.Е. Окислительная модификация белков сыворотки крови человека, мотод ее определения I Е.Е. Дубинина, С.О. Бурмистров, Д.А. Ходов [и др.] I Вопросы медицинской химии. - 1995. - T.41, Вып.1. - С. 24 - 26.
8. ^метиани З.П. ^нетика мембранных транспортных ферментов I З.П. ^метиани, М.Г. Векуа. - Москва: Высшая школа, 1988. - 111 с.
9. Введение в биомембранологию I [А.А. Болдырев, С.В. ^телевцева, М. Ланио и др.]. - Изд-во Московского унив-та, 1990. - 208 с.
10. Осипова А.П. Активные формы кислорода и их роль в организме I А.П. Осипова, О.А. Азизова, Ю.А. Владимиров ЦУспехи биол. химии. - 1990. -T. 31. - С. 180 - 208.
11. Осипович ВЖ., Tуликова З.А., Маркелов И.М. Сравнительная оценка экспресс-методов определения средних молекул I ВЖ. Осипович, З.А. Tуликова, И.М. Маркелов II Лаб. дело. - 1987. - Вып. 3. - С. 221 - 224.
www.medconfer.com
© Bulletin of Medical Internet Conferences, 2015
Бюллетень медицинских Интернет-конференций (ISSN 2224-6150) 2015. Том 5. № 9
12. Фархутдинов Р.Р. Свободно-радикальные процессы в норме и при патологии / Р.Р. Фархутдинов, Н.Т. Бикбулатов // Советская медицина. -1983. - Вып. 9 - С. 69 - 72.
13. Шугалей И.В. Влияние интоксикации нитритом натрия на активность ферментов антиоксидантной защиты и процессы пероксидации в эритроцитах мыши / И.В. Шугалей, С.Н. Львов, И.В. Целинский, В.И. Баев //Укр. биохим. журнал. - 1992. - Т.64. - Вып. 2. - С. 111 - 114.
14. Абакумова Ю.В. Свободнорадикальное окисление при атеросклерозе как патогенный фактор / Ю.В. Абакумова, Н.А. Ардаматский //Медико-биологический вестник им. Я.Д. Витебского. - 1996. - Т. 21. - Вып. 2. - С. 15 - 21.
15. Калуев А.В. Выполняют ли регуляторную роль в клетке взаимодействия АФК с ДНК? / Калуев А.В. //УкраТнський бiохiмiчний журнал. - 1999. - Т. 71. - Вып. 2. - С. 104 - 108.
16. Гаврилов В.Б. Определение тирозин- и триптофансодержащих пептидов в плазме крови по поглощению в УФ-области спектра / В.Б. Гаврилов, Н.Ф. Лобко, С.В. Конев // Клин. лаб. диагн. - 2004. - Вып.3. - С. 12 - 16.
