Влияние солей кадмия на активность лактатдегидрогеназы Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК 616.366

ВЛИЯНИЕ СОЛЕЙ КАДМИЯ НА АКТИВНОСТЬ ЛАКТАТДЕГИДРОГЕНАЗЫ

© 2007 г. Е.Г. Чеботарева, В.Б. Бородулин, И.А. Горошинская, А.В. Саратцев

Thus, falling of LDH activity occurred not up to zero at increase in concentration of CdSO4 but up to the certain value, that, in turn, specifies an establishment of balance in a reactionary mix between the enzyme connecting ions Cd2+, and free cadmium in a solution that confirms the mixed type of inhibition of lactatedehydrogenase with ions of cadmium.

Повышенный интерес к кадмию обусловлен его широкой распространенностью, высокой токсичностью и выраженной кумулятивной способностью [1-4].

Соли многих тяжелых металлов являются неконкурентными ингибиторами ферментов. Действие металлов направлено на связывание карбоксильных групп глутаминовой и аспарагиновой кислот, на разрыв дисульфидных связей в ферментах. Тип ингиби-рования фермента можно определить с помощью уравнения Михаэлиса-Ментен. Конкурентное инги-бирование распознаётся с помощью построения прямой Лайнувера-Бэрка при разных концентрациях ингибитора.

Цель настоящей работы - изучение влияния ионов кадмия на активность лактатдегидрогеназы (ЛДГ) и кинетические параметры реакции, катализируемой этим ферментом.

В работе использована коммерческая ЛДГ фирмы Sigma. Ее активность определяли с помощью оптического теста Варбурга. При этом активность фермента оценивали по уменьшению содержания никотинами-даденин-динуклеотида (НАДН) (максимум поглощения при длине волны 340 нм) в реакционной смеси в результате энзиматического восстановления пирувата в лактат.

Удельную активность фермента вычисляли по формуле: а = —^—109 , где VI. o.e., - изменение

£34q ■d -Р

оптического поглощения НАДН за 1 мин; V, мл, -конечный объем в кювете; £34о=6,22-103, М 'см '. -коэффициент молярного поглощения НАДН; d, см, -толщина слоя исследуемой жидкости; Р, мл, - объем раствора фермента, взятого для исследования.

Спектры (кинетические кривые) поглощения НАДН регистрировались с помощью спектрофотометра «Specord UV VIS» в диапазоне волн от 220 до 400 нм.

Максимальная скорость (VIIIHX)= 1.34-10 моль/л-с ферментативной реакции, катализируемой ЛДГ. Константа Михаэлиса фермента ЛДГ Km=0,14-10-2 М пи-рувата натрия.

Определение Vmax и Кт ЛДГ в присутствии соединений кадмия указывает на снижение максимальной скорости реакции, а также увеличение Кт при добавлении в реакционную среду сульфата кадмия (CdS04) при концентрациях ИГ - 10"1 М (таблица). На этом основании можно сделать вывод, что CdSO4 действует на ЛДГ по смешанному типу ингибирования.

Влияние сульфата кадмия на кинетические параметры ЛДГ

Концентрация сульфата кадмия, М Vmax, МОЛЬ/Л • С Km, М пирувата натрия

10-5 1,3-10-' 0,15010-2

10-4 1,25-10"' 0,18010-2

10-3 1,20-10-' 0,225-10-2

10-2 1,1810"' 0,300-10-2

10-1 1,1610"' 0,360-10-2

Абсолютные значения активности стандартной ЛДГ составили в контроле (без добавления солей кадмия) 4,5-10"12±0,35 нкат/л. При добавлении в реакционную среду, содержащую стандартную ЛДГ, пиру-ват и НАДН2, сульфата кадмия (СdSO4) отмечается изменение активности ЛДГ при разных концентрациях солей кадмия. При концентрации СdSO410-5 М активность ЛДГ составила 4,0-10"12±0,25 нкат/л (р > 0,05), т.е. практически соответствовала контрольному значению. При концентрации СdSO4 10-4 М активность ЛДГ уменьшилась до 3,0-10"12±0Д9 нкат/л (р < 0,05), т.е. достоверно отличается от контроля; при концентрации СdSO4 от 10-3 до 10-1 М активность ЛДГ уменьшилась до 2,0-10"12±0,35, 2,0-10"12±0,32 и 2,0-10"12±0,04 нкат/л соответственно (р < 0,05). Следовательно, при добавлении сульфата кадмия в концентрации 10~5 М активность ЛДГ снижается на 11,1 %, в концентрации 10~4 М - на 33,3, а в концентрациях 10-3, 10-2 и 101 М - на 55,6 %.

Таким образом, нами установлено, что падение активности ЛДГ происходило не до нуля при увеличении концентрации СdSO4, а до определенного значения. Как следует из вышеприведенных данных, максимальное ингибирование активности фермента на 55,6 % достигалось при концентрации соли кадмия, равной 10-3 М, и не увеличивалось при дальнейшем повышении содержания СdSO4 (рисунок). Это в свою очередь указывает на установление равновесия в реакционной смеси между ферментом, связывающим ионы Сd2+, и свободным кадмием в растворе, и подтверждает смешанный тип ингибирования ЛДГ ионами кадмия.

В поддержании третичной структуры ЛДГ и в осуществлении ее каталитической активности важную роль играют ионы цинка. Ионы кадмия являются аналогами ионов цинка, находятся в одной группе периодической системы Д.И. Менделеева. Можно полагать, что ионы кадмия будут в первую очередь взаимодействовать со структурами, которые проявляют к ним повышенное сродство и специфичность.

120

100

1_"

ч 80

с.

л 1- 60

о

о X 40

m

s

Ё 20

<

0

1

□ контроль;

□ ионы кадмия

Влияние ионов кадмия (в концентрации 10-3 -10-1 М) на активность ЛДГ в опытах in vitro

Впервые показанное в данном исследовании инги-бирующее влияние ионов кадмия на активность ЛДГ позволяет рассматривать этот фермент в качестве одной из мишеней их действия.

Исследование активности ЛДГ широко используется в диагностических целях (при инфаркте миокарда, заболеваниях почек и печени, а также у онкологических больных). Результаты данной работы свиде-

тельствуют о том, что при оценке активности ЛДГ в процессе обследования и лечения больных следует учитывать наряду с другими факторами возможное влияние на свойства фермента ионов кадмия, уровень которых зависит от экологических факторов, курения. Особое значение это приобретает при обследовании пациентов, злоупотребляющих курением, поскольку с возрастом в организме курильщиков происходит накопление ионов кадмия, являющихся компонентами табачного дыма.

Литература

1. Ликутова И. В. Специфическое действие неорганических соединений кадмия на организм и его гигиеническая характеристика: Дис. ... канд. мед. наук. М., 1989.

2. Никитина Р.В. // Московский НИИ гигиены. 1978. Вып. 12. С. 66-70.

3. Отчет НИР «Гигиенические мероприятия при поступлении кадмия и его соединений в окружающую среду». Инв. № 02870039456. М., 1986.

4. Куценко С.А. Основы токсикологии. СПб., 2002.

Саратовский государственный медицинский университет, Ростовский научно-исследовательский онкологический институт

12 декабря 2006 г.