CC BY
49
УДК 616.12-008.333.1+616-053.7
л.и. Колесникова, В.В. долгих, Ж.В. Прохорова, л.А. Гребенкина,
Б.я. Власов, В.П. ильин, л.В. натяганова
взаимосвязь изменений перекисного окисления липидов, днтиоксидднтной защиты и метаболизма кальция при эссЕнцидльной артериальной гипертензии у подростков
Учреждение РАМН Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека
СО РАМН (Иркутск)
В работе представлены результаты изучения процессов перекисного окисления (ПОЛ), антиоксидантной защиты. (АОЗ) и содержания общего кальция в сыворотке крови при развитии эссенциальной артериальной гипертензии (ЭАГ) у подростков обоего пола 14—17 лет., проживающих в условиях крупного промышленного центра Восточной Сибири. Для. оценки, состояния, системы. ПОЛ—АОЗ в сыворотке крови, были, определены, уровни концентрации промежуточных продуктов пероксидации липидов, общая, антиокислительная активность сыворотки. (АОА) и. ее компоненты, (витамины. Е и. А), а в гемолизате измерено содержание восстановленной и. окисленной форм, глутатиона. У подростков обоих полов отмечено снижение содержания, сывороточного кальция, активация. ПОЛ на разных стадиях этого процесса и. значительное увеличение содержания, ретинола, а у мальчиков выявлено снижение уровня АоА. Таким, образом, ЭАГ у подростков характеризуется дисбалансом системы. ПОЛ—АОЗ со значительным, повышением, содержания ретинола, что сопровождается дефицитом, кальция. Ключевые слова: эссенциальная артериальная гипертензия у подростков, дисбаланс системы пероксидации липидов - антиокислительной защиты, ретинол, кальций
iNTERCONNECTiON OF CHANGINGS OF LiPiD PEROXiDATiON, ANTIOXIDANT DEFENSE AND CALCiUM METABOLiSM AT ESSENTiAL ARTERiAL HYPERTENSiON iN ADOLESCENTS
L.I. Kolesnikova, V.V. Dolgikh, Zh.V. Prokhorova, L.A. Grebenkina,
B.Ya. Vlasov, V.P. Iljin, L.V. Natyaganova
Scientific Centre of Family Health problems and Human Reproduction SB RAMS (Irkutsk)
The paper presents the results of study of lipid, peroxidation processes, antioxidant defense, and concentration of total calcium, in blood serum, during the development of essential arterial hypertension in adolescents of both sex aged 14—17 years living in a big industrial center in Eastern Siberia. To evaluate the state of the system, of lipid, peroxidation. — antioxidant defense in blood serum, we measured, the level of concentration, of intermediate products of lipid, peroxidation, total antioxidant activity of serum, and its components (vitamins E and. A) and. determined, the content of reduced. (GSH) and. oxidized (GSSG) forms of glutathione in hemolysate.
In adolescents of both sex we observed decreased, level of concentration, of serum, calcium, activation, of lipid, peroxidation, on different stages of this process and. considerable increase of the concentration, of vitamin A; in the group of boys we determined, reduction of antioxidant activity. Thus essential arterial hypertension in adolescents is characterized by imbalance of system, lipid, peroxidation. — antioxidant defense and. considerable elevation of retinol concentration, that is accompanied, by calcium, deficiency.
Key words: essential arterial hypertension in adolescents, imbalance of system lipid peroxidation - antioxidant defense, retinol, calcium
Современные взгляды на этиологию и патогенез эссенциальной артериальной гипертензии (ЭАГ), часто формирующейся в подростковом возрасте, весьма разноречивы, тем не менее, общепризнано влияние на развитие ЭАГ психоэмоциональных факторов и нарушение баланса в системе перекисного окисления липидов — антиоксидантной защиты (ПОЛ — АОЗ); последнее чаще всего вызывается активными формами кислорода (АФК) [9] и, вероятно, является типовым процессом свободнорадикального окисления (СРО), которое сопровождает или индуцирует возникновение многих патологических состояний.
Кроме того, литературные данные свидетельствуют о наличии связи кальция, как одного из наиболее гибких и универсальных вторых мессенджеров, с СРО и сосудистым тонусом. Так было установлено, что увеличение внутриклеточной концентрации кальция приводит к стимуляции АФК-
образующих ферментов, включая ускорение образования АФК в митохондриях, а повышение уровня АФК со своей стороны может вызывать изменение содержания ионизированного кальция внутри клетки [3]. Показано, что кальциевый ток через каналы цитоплазматической мембраны гладкомышечных клеток эндотелия артерий обеспечивает функционирование актомиозиноподобных белков, что позволяет катиону кальция эффективно контролировать уровень артериального давления (АД) [6].
Несмотря на то, что результаты изучения системы ПОЛ — АОЗ и обмена кальция при ЭАГ представлены в ряде работ, тем не менее, в исследованиях не отражен системный подход, связывающих функционирование этих метаболических факторов при развитии ЭАГ в пубертатный период. В связи с этим целью настоящей работы явилось изучение особенностей состояния ПОЛ — АОЗ и обмена кальция у подростков 14—17 лет обоего
пола с ЭАГ, проживающих в условиях крупного промышленного центра Восточной Сибири.
МЕТОДИКА
В общую группу исследования были включены 70 здоровых подростков 14—17 лет (50 девочек и 20 мальчиков) без соматической патологии, у которых АД не выходило за границы возрастных норм (контрольная группа), и 104 пациента (31 мальчик и 73 девочки) такого же возраста с наличием у них лабильного повышения АД выше 95 перцентиля при оценке по существующим нормативам для данного возраста, пола и роста.
Обследование, проведенное в клинике Научного центра (НЦ) включало: клинико-анамнестическое исследование, электрокардиографию (Fukuda Den-shi Cardiomax FX-3010), эхокардиографию (Megas, Италия), суточное мониторирование АД (Oxford, UK)), микроскопию мочевого осадка, исследование уровня креатинина и мочевины в сыворотке крови, ультразвуковое исследование почек и надпочечников, допплерографию почечных артерий, МРТ надпочечников и гипофиза по показаниям. Обязательным условием для включения в одну из групп было наличие информированного согласия подростка или его родителей на участие в проводимом исследовании.
Интенсивность процессов ПОЛ и АОЗ оценивали по содержанию их отдельных компонентов в сыворотке крови и гемолизате, а также по определению величины общей антиокислительной активности (АОА). В сыворотке крови определяли уровень двойных связей (Дв. св.) диеновых конью-гатов (ДК), малонового диальдегида (МДА), АОА, а-токоферола, ретинола, общего кальция; в гемолизате измеряли активность супероксидисмутазы (СОД), концентрацию восстановленного (GSH) и окисленного (GSSG) глутатиона. Определение этих показателей проводили с использованием комплекса аналитических процедур, применяемых в лаборатории патофизиологии репродукции НЦ.
Математический анализ полученных материалов проводили с использованием пакета прикладных программ STATISTICA 6.1 StatSoftInc, USA и критерия для оценки статистически значимых различий, применяемых в медико-биологических исследованиях (Р < 0,05).
РЕЗУЛЬТАТЫ
Рассмотрение первичного звена ПОЛ у подростков обоего пола с ЭАГ (табл. 1, 2), который включает образование сопряженных двойных связей (ДК), формально свидетельствует об отсутствии активации процесса пероксидации липидов, так как эти величины не только выше, но и ниже, чем в группе сравнения (Р < 0,05). Однако, если в качестве точки отсчета принять показатель, отражающий интегральную ненасыщенность липидов (Дв. св.) [10], то отмечаемое нами уменьшение величины ДК на самом деле будет отражать более низкое изначальное содержание двойных связей в образцах липидов, взятых для анализа. Другими словами, ЭАГ у подростков обоего пола характеризуется повышенной степенью
окисленности липидов сыворотки крови, которая маскирует потенциальную активацию ПОЛ.
О реальной активации ПОЛ свидетельствуют результаты по измерению величин концентрации МДА у девочек и мальчиков с ЭАГ, которые составляют соответственно 178,9 и 172,0 % от уровня этих значений в группах сравнения. Несмотря на то, что было установлено повышение только одного показателя ПОЛ, это является достаточным критерием для заключения об активации этого многоступенчатого СРО [13], тем более что разнообразные продукты пероксидации липидов, в которые входит МДА, обладают многосторонним повреждающим эффектом на многие биополимеры и клеточные структуры [5]. Кроме того, в аспекте изучаемой нами проблемы важно отметить, что образование МДА тесно связано с генерацией оксида азота, концентрация которого положительно коррелирует с активностью ангио-тензинпревращающего фермента [1], являющегося одним из важнейших факторов регуляции АД.
Активация ПОЛ при ЭАГ у подростков приводит к дисбалансу системы ПОЛ — АОЗ, который наиболее выражен у мальчиков (табл. 2). Так, в этой клинической группе отмечается снижение общей АОА сыворотки крови и активности СОД в гемолизате на фоне повышения концентрации в эритроцитах окисленной формы глутатиона, при неизмененном уровне GSH. Совокупность этих показателей и каждый из них однозначно свидетельствуют о том, что подсистема АОЗ не справляется с нейтрализацией интермедиатов ПОЛ, хотя степень дисбаланса, судя по отклонениям изучаемых параметров, пока находится в начальной стадии. Тем не менее, даже небольшое снижение активности СОД является важным сигналом о сдвиге метаболизма в сторону превалирования прооксидантных процессов, поскольку из-за высокого содержания фермента в эритроцитах его активность при воздействиях умеренной силы практически не изменяется [2].
Нарушение равновесия между про- и анти-оксидантными процессами у мальчиков с ЭАГ подтверждается и снижением концентрации GSSG при неизменном уровне GSH (табл. 2), что приводит к снижению общего пула глутатиона, свидетельствующего о торможении его биосинтеза и об уменьшении вклада этого трипептида в анти-радикальную защиту организма [9].
Отмеченная нами при активации ПОЛ стабилизация концентрации важнейшего низкомолекулярного антиоксиданта токоферола у больных подростков обоего пола с ЭАГ не представляется противоречивой, и может рассматриваться как системная адаптивная реакция организма, заключающаяся в повышении энтеральной абсорбции витамина и его депонирования в печени и жировой ткани [15].
При определении концентрации другого низкомолекулярного антиоксиданта ретинола нами было показано, что содержание этого витамина у девочек и мальчиков с ЭАГ увеличено по сравнению с группой контроля соответственно в 2,7 и 4,1 раза. Несмотря на то, что ретинол считают равноправным участником антирадикальных реакций, активность этого анти-
Таблица 1
Показатели системы ПОЛ-АОЗ и содержание общего кальция у подростков-девочек с ЭАГ (М ± о)
Показатели n Контроль n ЭАГ
Дв. св. (уел. ед.) 19 2,22 ±1,08 36 1,70 ± 0,56*
ДК (ммоль/л) 50 0,88 ± 0,41 20 0,57 ± 0,26*
МДА (мкмоль/л) 47 0,82 ± 0,33 22 1,70 ± 0,93*
Общая АОА (уел. ед.) 36 14,9 ± 6,0 19 12,72 ± 5,50
Токоферол (мкмоль/л) 36 8,26 ± 3,82 19 7,70 ± 2,79
Ретинол (мкмоль/л) 19 0,72 ± 0,43 36 1,95 ± 0,37*
СОД (уел. ед.) 31 1,60 ± 0,44 14 1,61 ± 1,35
GSH (ммоль/л) 34 2,48 ± 0,39 14 2,23 ± 0,86
GSSG (ммоль/л) 34 1,84 ± 0,19 14 1,63 ± 0,67
Общий Са (ммоль/л) 45 2,21 ± 0,21 31 2,05 ± 0,10*
примечание: * - Р < 0,05 по сравнению с показателем контрольной группы.
Таблица 2
Показатели системы ПОЛ-АОЗ и содержание общего кальция у подростков-мальчиков с ЭАГ (М ± о)
Показатели n Контроль n ЭАГ
Дв. св. (уел. ед.) 19 2,94 ± 1,03 31 1,47 ± 0,64*
ДК (мкмоль/л) 20 1,11 ± 0,40 30 0,66 ± 0,32*
МДА (мкмоль/л) 20 0,82 ± 0,55 22 1,41 ± 0,51*
Общая АОА (уел. ед.) 19 16,65 ± 4,37 19 13,87 ± 5,08*
Токоферол (мкмоль/л) 20 8,26 ± 3,82 19 6,41 ± 3,11
Ретинол (мкмоль/л) 19 0,55 ± 0,14 36 2,28 ± 0,56*
СОД (уел. ед.) 19 1,69 ± 0,12 30 1,57 ± 0,17*
GSH (ммоль/л) 19 2,19 ± 0,39 14 2,23 ± 0,20
GSSG (ммоль/л) 19 1,94 ± 0,23 30 1,57 ± 0,17*
Общий Са (ммоль/л) 20 2,23 ± 0,21 31 2,07 ± 0,10*
Примечание: * - Р < 0,05 по сравнению с показателем контрольной группы.
оксиданта невысока; более того, для него характерно и прооксидантное действие, поскольку продукты окисления полиенов обычно легко вовлекаются в дальнейшее развитие свободнорадикальных процессов со снижением концентрации витамина [4]. Снижению содержания ретинола при окислительном стрессе может способствовать также подавление ферментативной конверсии p-каротина в витамин А вследствие ингибирования активности р-каротин-15,15'-диоксигеназы под влиянием продуктов ПОЛ [11]. Следует заметить, что даже в физиологических условиях коэффициент молярной конверсии Р-каротина в витамин А составляет всего около 6.
Полученные нами результаты, свидетельствующие не о снижении, а повышении концентрации ретинола у пациентов, позволяют предположить, что этот витамин и его гормональный гомолог ретиное-вая кислота участвуют в этиопатогенезе ЭАГ у подростков по механизмам, которые включают, скорее всего, не антиоксидантные, а гормональные эффекты на геномном уровне. На такую возможность указывают результаты исследований, согласно которым ретиноевая кислота, связываясь с рецепторами гладкомышечных клеток сосудов, находящимися постоянно в ядре в режиме «stand by», активирует со-
ответствующие области ДНК с образованием адрено-медуллина, индуцирующего гипертензивный эффект [8]. Заслуживает внимания и тот факт, что ретиноиды вызывают экспрессию гена ацил КоА-синтетазы [14], которая катализирует синтез арахидоновой кислоты из линолевой, что приводит к повышению в клетках важнейшего субстрата ПОЛ и источника биологически активных эйкозаноидов. Установлено также влияние ретиноидов на эффективность действия кальцитриола [12], контролирующего всасывание кальция в тонком кишечнике.
Исследование содержания кальция в сыворотке крови у подростков обоих полов с ЭАГ показало (табл. 1, 2), что общая концентрация этого биоэлемента снижена по сравнению с контрольной группой на одинаковую величину — 7,2 %. Само по себе снижение такого жестко гомеостатируемого показателя, как величина концентрации кальция в сыворотке крови, уже представляет существенный интерес, тем более что в клинической группе подростков-мальчиков (для которых стабилизация повышенного АД имеет большую вероятность) отмечена отрицательная корреляционная связь средней силы между содержанием макроэлемента и ретинолом (г = — 0,50; Р = 0,007). Кстати, для
ретинола это единственная статистически значимая корреляционная связь среди всех изученных компонентов системы ПОЛ — АОЗ.
Обнаруженная в исследовании умеренная гипо-кальциемия у пациентов обеих клинических групп не сопровождается неврологическими и другими клиническими проявлениями; не отмечается также и удлинения интервала QT на ЭКГ по сравнению с этими показателями у здоровых подростков. Несмотря на то, что механизм возникновения гипокальциемии у обследованных подростков представляется неясным, можно предположить, что снижение содержания общего кальция в сыворотке крови происходит за счет торможения абсорбции макроэлемента в тонком кишечнике, тем более что этот процесс тесно связан с упомянутым выше эффектом ретиноидов на кальцитриол. Кроме того, снижение концентрации кальция в сосудистом русле, в свете современных представлений [7], может привести к недостаточной активации эндотелиальной N0- синтазы и падению концентрации генерируемого ферментом оксида азота ( + 2), что скажется на балансе гипо- и гипер-тензивных факторов в пользу последних.
зДКлЮЧЕИМЕ
Результаты проведенного исследования показали, что у подростков обоего пола 14—17 лет, страдающих ЭАГ, отмечается увеличение степени окисленности липидов сыворотки крови и активация ПОЛ. У подростков-мальчиков обнаружено снижение величины общей АОА в сыворотке, пула глутатиона и активности СОД в гемолизате. На фоне повышения активности ПОЛ у подростков обоего пола, и особенно у мальчиков, выявлено значительное увеличение концентрации ретинола. ЭАГ у подростков обеих клинических групп характеризуется также сниженным содержанием общего кальция в сыворотке крови. Полученные результаты, очевидно, имеют непосредственное отношение к патогенезу артериальной гипертензии у детей и подростков и должны учитываться при их комплексном обследовании.
литература
1. Взаимосвязь оксида азота с малоновым диальдегидом и ангиотензинпревращающим ферментом в норме и при ранении груди / П.П. Голиков, Н.Ю. Николаева, Б.В. Давыдов и др. // Физиология человека. - 2004. - Т. 30, № 5. - С. 97-103.
2. Герасимов А.М. Формирование системы про-тивокислородной защиты организма / А.М. Г ераси-мов, Н.В. Деленян, М.Т. Шаов. - М., 1998. - 187 с.
3. Гордеева А.В. Взаимосвязь между активными формами кислорода и кальцием в живых клетках / А.В. Гордеева, Р.А. Звягильская, Ю.А. Лабас // Биохимия. - 2003. - Т. 68, № 10. - С. 1318-1322.
4. Зайцев В.Г. Связь между химическим составом и мишенью действия как основа классификации антиоксидантов прямого действия / В.Г. Зайцев, О.В. Островский, В.И. Закревский // Эксперим. и клинич. фармакология. - 2003. -Т. 66, № 4. - С. 66-70.
5. Зенков Н.К. Окислительный стресс. Биохимический и патофизиологический аспекты / Н.К. Зенков, В.З. Ланкин, Е.Б. Меньщикова. - М.: МАИК «Наука / Интерпериодика», 2001. - 343 с.
6. Карпов Ю.А. Антагонисты кальция и лечение артериальной гипертензии / Ю.А. Карпов, В.В. Буза // Рос. мед. журнал. - 2005. - Т. 13, № 19. - С. 1258-1261.
7. Кулинский В.И. Общая гормонология. Определение, значение, свойства и механизмы действия гормонов / В.И. Кулинский, Л.С. Колесниченко. -Иркутск: ИГМУ, 2005. - 144 с.
8. Никитенко Л.Л. Роль адреномедуллина в биологии эндотелиальной клетки / Л.Л. Никитенко, С.И. Колесников. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2007. - 159 с.
9. Окислительный стресс. Патологические состояния и заболевания / Е.Б. Меньщикова, Н.К. Зенков, В.З. Ланкин и др. - Новосибирск, 2008. - 284 с.
10. Перекисное окисление липидов при неврологической патологии у детей / Е.М. Васильева, М.И. Баканов, А.Е. Поддубная и др. // Клин. лабор. диагностика. - 2005. - № 2. - С. 8-12.
11. Свободнорадикальное окисление липидов подавляет ферментативную конверсию каротина в витамин А / Н.Н. Гесслер, С.Б. Гомбоева, К.Б. Шу-маев и др. // Бюл. эксперим. биол. и медицины. -2001. - Т. 131, № 5. - С. 532-535.
12. Смирнов А.Н. Элементы эндокринной регуляции / А.Р. Смирнов. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2006. - 350 с.
13. Тихомолова Е.Г. Перекисное окисление и состав липидов мембран эритроцитов при вирусных гепатитах А и В / Е.Г. Тихомолова, Г.К. Новицкий, А.Ф. Подлевский // Казанский мед. журнал. -1996. - № 6. - С. 439-440.
14. Nagral S. Vitamin A and regulation of gene expression / S. Nagral, R.A. Chandraratha // Curr. Opin. Clin. Nutr. Metabol. Care. - 1998. - Vol. 1, N 2. - P. 341 -346.
15. Wen J.C. The role of Vitamin E in the Treatment of Male Inferrtility / J.C. Wen // Nutrition Bytes. - 2006. - Vol. 11, N 1. - P. 1-6.
Сведения об авторах
Колесникова Любовь Ильинична, член.-корр. РАМН, профессор, директор УРАМН НЦ проблем здоровья семьи и репродукции человека СО РАМН; 664003, r. Иркутск, ул. Тимирязева, 16; тел./факс 8 (3952) 20-76-36, 8 (3952) 20-73-67, e-mail: [email protected]
Долгих Владимир Валентинович, д.м.н., профессор, зам. директора УРАМН ПЗСРЧ СО РАМН; 664003, г. Иркутск, ул. Тимирязева, 16; тел./факс: 8 (3952) 20-76-36, 8 (3952) 20-73-67, 8 (3952) 24-68-21, e-mail: [email protected] Прохорова Жанна Владимировна, младший научный сотрудник лаборатории психо-нейросоматической патологии УРАМН НЦ проблем здоровья семьи и репродукции человека Со РАМН; 664003, г. Иркутск, ул. Тимирязева, 16; тел./факс 8 (3952) 20-76-36, 8 (3952) 20-73-67, e-mail: [email protected]
Гребенкина Людмила Анатольевна, к.б.н., старший научный сотрудник лаборатории патофизиологии репродукции УРАМН НЦ проблем здоровья семьи и репродукции человека СО РАМН; 664003, г. Иркутск, ул. Тимирязева, 16; тел./факс 8 (3952) 20-76-36, 8 (3952) 20-73-67, e-mail: [email protected]
