Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Исследование воздействия тиоктовой кислоты на свободнорадикальный гомеостаз в тканях крыс при патологиях, сопряженных с оксидативным стрессом
ВАК РФ 03.00.04, Биохимия
Автореферат диссертации по теме "Исследование воздействия тиоктовой кислоты на свободнорадикальный гомеостаз в тканях крыс при патологиях, сопряженных с оксидативным стрессом"
На правах рукописи
Макеева Анна Витальевна
оЛ
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТИОКТОВОЙ КИСЛОТЫ НА СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫЙ ГОМЕОСТАЗ В ТКАНЯХ КРЫС ПРИ ПАТОЛОГИЯХ, СОПРЯЖЕННЫХ С ОКСИДАТИВНЫМ
СТРЕССОМ
Специальность 03 00 04 - Биохимия
0031758Э2
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Воронеж 2007
003175892
Работа выполнена в Воронежском государственном университете
Научный руководитель доктор биологических наук,
профессор Попова Татьяна Николаевна
Официальные оппоненты- доктор биологических наук,
профессор Наквасина Марина Александровна,
кандидат биологических наук,
ассистент Андреещева Екатерина Михайловна
Ведущая организация Институт биохимии им А Н Баха РАН
Защита состоится ¿О ноября 2007 года в "А Ч ~~часов на заседании диссертационного совета Д 212 038 03 при Воронежском государственном университете по адресу 390006 Воронеж, Университетская пл , 1, биолого-почвенный факультет, ауд 59
С диссертацией можно ознакомиться в зональной научной библиотеке Воронежского госуниверситета
Автореферат разослан » октября 2007 года
Ученый секретарь диссертационного совета
Грабович М Ю
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Свободнорадикальное окисление (СРО) и система антиоксидантной защиты (АОЗ), имея универсальный характер, оказывают значительное влияние на гомеостаз организма при действии экстремальных факторов и определяют возможность развития патологии Как правило, избыток свободных радикалов вызывает структурные и функциональные повреждения биологических мембран В результате этого в клеточных мембранах происходит формирование каналов проницаемости, что нарушает жизнедеятельность клеток и приводит к их гибели (Kowaltowski А J , 1999, Ланкин В 3 , 2001) Наиболее распространенными патологиями, приводящими к высокой смертности и инвалидизации населения, являются сердечно-сосудистые и цереброваскулярные заболевания, а также токсические поражения печени
При нарушении кровоснабжения миокарда возникает дисбаланс между энергоснабжением сердца и его метаболическими потребностями Это приводит к снижению уровня высокоэнергетических фосфатов, накоплению потенциально токсичных продуктов метаболизма, включая, свободные кислородные радикалы, приводящие к морфологическому повреждению и, в конце концов, к гибели кардиомиоцитов (Вихерт А М , 1982, Литвицкий П Ф , 1994)
Развитие токсических гепатитов взаимосвязано с высокой чувствительностью печени к химическим соединениям Большинство ксенобиотиков подвергается в организме биотрансформации в микросомальных системах печени, и некоторые вещества в процессе метаболизма могут трансформироваться в активные промежуточные продукты, которые токсичны в отношении различных органов (Лужников А Е , 1982, Губский Ю И , 1989) Исследования, проведенные ранее в нашей лаборатории, показали, что развитие СС14-гепатита сопряжено с интенсификацией СРО (Андреещева Е М , 2003, Левенкова М В , 2006)
В основе ишемического повреждения мозга лежит резкое усиление окислительных процессов при нарушении работы системы АОЗ, приводящее к развитию оксидативного стресса (Федин А И , 2001, Болдырев А А , 2001) Особая опасность развития оксидативного стресса в ЦНС определяется значительной интенсивностью окислительного метаболизма мозга Дополнительными факторами развития оксидативного стресса в ткани мозга являются высокое содержание в ней липидов, являющихся преимущественными субстратами пероксидного окисления липидов (ПОЛ) (Гусев Е И , 1979)
В связи с вышесказанным актуальным является поиск средств, способных повышать резистентность организма к повреждающему действию свободных радикалов при данных патологических состояниях Перспективной в этом отношении является тиоктовая кислота (ТК) Известно, что ТК выступает в качестве универсального антиоксиданта и все чаще применяется при различных заболеваниях Антиоксидантный эффект тиоктовой кислоты обусловлен наличием тиоловых групп в молекуле, а также способностью связывать радикалы и ионы металлов, предотвращая их участие в СРО (Scholich Н, 1989, Scott В С , 1994)
Будучи активным метаболитом, ТК имеет широкий спектр биологического и фармакологического действия Это обусловлено ее участием в качестве кофермента в процессах окислительного декарбоксилирования пировиноградной и кетоглутаровой кислот, протекающем в матриксе митохондрий (КлвЫ У, 1999, Корпачев В В , 2003) Но вопрос изучения ее кардио-, гепато- и церебропротекторного действия до сих пор остается открытым В этой связи представляет значительный интерес исследование влияния ТК на свободнорадикальный гомеостаз организма при патологиях сопряженных с развитием окислительного стресса, позволяющее оценить ее возможное протекторное действие
Цели и задачи исследования. Целью настоящей работы было исследование влияния ТК на свободнорадикальный гомеостаз и оценка ее протекторного эффекта при патологиях, сопряженных с окислительным стрессом (адреналиновый миокардит (АМ), экспериментальный токсический гепатит (ЭТГ) и ишемия-реперфузия головного мозга (ИРГМ)) В связи с поставленной целью решались следующие задачи 1) оценка влияния ТК на активность маркерных ферментов повреждения сердечной мышцы и интенсивность СРО при АМ у крыс, 2) исследование влияния ТК на ферментативное и неферментативное звенья антиоксидантой системы (АОС) при АМ, 3) исследование влияния ТК на активность ферментов окислительного метаболизма, способных лимитировать интенсивность свободнорадикальных процессов при повреждении миокарда (АГ, Г6ФДГ, НАДФ-ИДГ), 4) оценка влияния ТК на активность маркерных ферментов - показателей цитолиза гепатоцитов, и интенсивность свободнорадикальных процессов при токсическом поражении печени крыс, 5) исследование воздействия ТК на активность компонентов АОЗ при развитии СС14-гепатита, 6) оценка влияния ТК на активность ферментов окислительного метаболизма, функционирование которых сопряжено с АОС при ЭТГ, 7) исследование воздействия ТК на некоторые показатели энергетического обмена, содержание первичных продуктов ПОЛ и параметры биохемилюминесценции, отражающие интенсивность СРО при развитии ИРГМ крыс, 8) изучение влияния ТК на функционирование системы АОЗ при повреждении головного мозга крыс, 9) изучение воздействия ТК на активность аконитатгидратазы (АГ) и некоторых НАДФН-генерирующих ферментов при развитии ИРГМ, 10) создание гипотетической модели участия ТК в регуляции свободнорадикального гомеостаза при патологиях, сопряженных с оксидативным стрессом
Научная новизна. Впервые проведены комплексные исследования влияния ТК на интенсивность СРО и активность ферментативных и неферментативных компонентов АОС при ряде патологических состояний, сопряженных с развитием оксидативного стресса (АМ, ЭТГ и ИРГМ) Установлено, что введение ТК на фоне развития паюлолии сопровождается торможением свободнорадикальных процессов, что влечет за собой снижение степени мобилизации ферментативных и неферментативных звеньев АОЗ организма Наряду с этим, показано, что введение ТК при развитии ИРГМ нормализует показатели энергетического обмена Полученные данные представляют собой основу для выявления показателей,
наиболее информативно отражающих действие антиоксидантных препаратов, и в частности ТК Предложена гипотетическая схема влияния ТК на свободнорадикальный гомеостаз организма на фоне развития окислительного стресса
Практическая значимость. Выявленные изменения показателей СРО и системы АОЗ при развитии исследуемых патологических состояний могут бьпь использованы для создания ферментных констелляций, при меняемых в диагностических целях Полученные данные о позитивном воздействии ТК на свободнорадикальный гомеостаз представляют собой основу для рекомендаций по ее активному включению в антиоксидантную терапию при лечении больных с патологиями, сопряженными с оксидативным стрессом Результаты работы вносят вклад в решение проблемы по выявлению нарушений метаболизма и поиску оптимальных путей их коррекции в патологическом состоянии
Материалы работы используются в учебном процессе на биолого-почвенном факультете Воронежского государственного университета при чтении курсов «Биохимия человека», «Свободнорадикальные процессы», а также спецкурсов по аналитической и клинической биохимии и энзимологии Кроме того, они используются при проведении практикумов, выполнении курсовых, дипломных работ и магистерских диссертаций студентами Воронежского госуниверситета
Результаты работы использованы при выполнении проекта по ведомственной целевой программе Министерства образования и науки РФ - «Развитие научного потенциала высшей школы РНП 21 1 4429», а также гранту РГНФ (07-06-56605-а/Ц)
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на 9-ой и 10-ой Пущинских школах-конференциях молодых ученых «Биология - наука XXI века» (Пущино, 2005, 2006), Международной научной конференции «Актуальные проблемы экологической физиологии, биохимии и генетики животных» (Саранск,
2005), 2-й и 3-й Всероссийской научно-методической конференции «Пути и формы совершенствования фармацевтического образования» (Воронеж 2005,
2006), научной конференции молодых ученых, посвященной 60-летию Института хирургии им А В Вишневского РАМН «Современные методы диагностики и лечения заболеваний в клинике и в эксперименте» (Москва, 2005), Российской научной конференции с международным участием «Медико-биологические аспекты мультифакториальной патологии» (Курск, 2006), I Всероссийской молодежной медицинской конференции «Экстремальные и терминальные состояния» (Омск, 2006), научно-практической конференции «Новая технологическая платформа биомедицинских исследований» (Ростов-на-Дону, 2006), Всероссийской научной конференции «Механизмы индивидуальной адаптации» (Томск, 2006), 2-м Международном форуме «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2006), региональной научно-практической конференции «Достижения, проблемы и перспективы фармацевтической науки и практики» (Курск, 2006), ежегодной научной отчетной конференции преподавателей и сотрудников Воронежского госуниверситета (Воронеж, 2007)
Публикации. Основные результаты настоящей диссертационной работы изложены в 22 публикациях - 16 статьях и 6 тезисах
На защиту выносятся следующие положения:
1 Выявлено протекторное действие ТК при ряде моделируемых на экспериментальных животных патологических состояниях, сопровождающихся оксидативным стрессом (АМ, ЭТГ и ИРГМ) Экзогенная ТК приводит к улучшению маркерных показателей при исследуемых заболеваниях и способствует торможению развития свободнорадикальных процессов, значительно интенсифицирующихся при патологии
2 Введение ТК животным при развитии патологических состояний приводит к снижению степени мобилизации АОС организма и приближению ряда показателей АОЗ к контрольным значениям
3 Под влиянием ТК происходит изменение в сторону нормы активности ряда ферментов окислительного метаболизма (АГ, Г6ФДГ, НАДФ-ИДГ), способных оказывать лимитирующее воздействие на интенсивность СРО
4 На основе полученных данных предложена гипотетическая схема, отражающая участие ТК в регуляции свободнорадикального гомеостаза организма при развитии патологий, сопряженных с оксидативным стрессом
Структура и объем работы Диссертация изложена на 203 страницах текста и состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части и обсуждения результатов (5 глав), списка литературы (298 источников) и приложения Иллюстрационный материал включает 15 рисунков и 16 таблиц В приложении содержатся 30 рисунков и 3 таблицы
ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Объект исследования. В качестве объекта исследования использовали лабораторных белых крыс (Rattus rattus L ), самцов, массой 150 - 200 г, содержащихся на стандартном рационе питания в виварии
Создание модели токсического гепатита. Моделирование ЭТГ осуществляли пероральным введением 33% раствора СС1Д в вазелиновом масле из расчета 64 мкл СС14 на 100 г веса животного (Федорова Н Ю , 1999) Забой животных производили на 4 сутки после введения гепатотоксина Контрольным животным вводили соответствующую аликвоту вазелинового масла
Животные были разделены на 6 экспериментальных групп 1а - норма (интактные животные), На - животные с ЭТГ, Illa - интактные животные, которым вводили ТК в дозе 16 мг/кг, IVa - интактные животные, которым вводили ТК в дозе 35 мг/кг, Va - животные с ЭТГ, которым вводили ТК в дозе 16 мг/кг, Vía - животные с ЭТГ, которым вводили ТК в дозе 35 мг/кг
Создание модели адреналинового миокардита. АМ у животных моделировали введением 0,1% раствора адреналина в дозе 0,15 мл на 100 г массы тела (Непомнящих Л М , 2002) Забой животных производили через сутки от момента введения адреналина Контрольным животным вводили соответствующую аликвоту физиологического раствора
Животные были разделены на 6 групп 16 - группа контрольных животных
(норма), Нб - группа животных, с АМ, Шб - интактные животные, которым вводили ТК в дозе 35 мг/кг, 1Уб - группа интактных животных, которым вводили ТК в дозе 70 мг/кг, Уб - животные с АМ, которым вводили ТК в дозе 35 мг/кг, У1б - животные с АМ, которым вводили ТК в дозе 70 мг/кг
Создание модели ишемии головного мозга Индуцирование ишемии головного мозга у животных опытной группы осуществляли путем 30-минутной окклюзии обеих общих сонных артерий (Бульон В В , 2000) Реперфузия достигалась снятием оккпюзоров, восстановление кровотока контролировали визуально Спустя трое суток животные были умерщвлены и головной мозг извлечен из полости черепа Контрольную группу составили ложнооперированные животные
Животные были разделены на 6 экспериментальных групп 1в - группа контрольных животных, Пв - группа животных с ИРГМ, Шв - контрольные животные, которым вводили ТК в дозе 35 мг/кг, !Ув - контрольные животные, которым вводили ТК в дозе 70 мг/кг, Ув - животные с ИРГМ, которым вводили ТК в дозе 35 мг/кг, У1в
- животные с ИРГМ, которым вводили ТК в дозе 70 мг/кг
Подготовка материала для исследования. После извлечения у животных печени, сердца и мозга, измельченную ткань гомогенизировали в фарфоровой ступке в трехкратном (сердце и мозг) и четырехкратном (печень) объеме охлажденной среды выделения после многократного перфузирования ледяным физиологическим раствором Гомогенат процеживали и центрифугировали при 7000 § в течение 10 мин Супернатант использовали для исследования Забор крови осуществляли из сердца Кровь помещали на 0,5 часа в термостат при I - 37'С, затем центрифугировали при 3000 g в течение 10 мин Сыворотку крови использовали для дальнейших исследований
Оценка оксидативного статуса. Для определения интенсивности свободнорадикальных процессов в гомогенате печени, сердца, головного мозга и сыворотке крови крыс применяли метод индуцированной пероксидом водорода с сульфатом железа биохемилюминесценции (БХЛ) на биохемилюминометре БХЛ-006 с программным обеспечением Протекающий процесс регистрировали в течение 30 с, показателями которого являются значения максимальной интенсивности сигнала (1гаах), светосуммы БХЛ (Б) и тангенса угла наклона касательной к нисходящей ветви кривой ^ а2) (Любитский О Б , 1996)
Для определения содержания первичных продуктов ПОЛ - диеновых конъюгатов (ДК) был использован спекрофотометрический метод, основанный на том, что в ходе ПОЛ на стадии образования свободных радикалов в молекулах полиненасыщенных жирных кислот возникает система сопряженных двойных связей Это сопровождается появлением максимума в спектре поглощения при 233 нм (Стальная И Д , 1977)
Принцип метода определения содержания восстановленного глутатиона (ввН) основан на реакции сульфгидрильной группы вЭН с 5,5 - дитио - бис
— (2 - нитробензойной) кислотой, в результате чего в эквимолярных количествах образуется окрашенный в желтый цвет тионитрофенильный анион, имеющий максимум поглощения при 412 нм Концентрацию а-токоферола определяли по
методу, основанному на фотометрировании хромогенного комплексного соединения Fe2+ и ортофенатролина (Бузлама В С , 1997)
Количество цитрата определяли по методу Нателъсона, основанному на образовании из цитрата при помощи бромного реактива и пермарганата калия пентабромацетона, его экстракции с петролейным эфиром и определения поглощения окрашенного комплекса с тиомочевиной при длине волны 430 нм (Афанасьев В Г, 1973)
Оценка состояния энергетического обмена. Состояние энергетического обмена в ткани головного мозга оценивали по содержанию лактата и пирувата (Edward Р, 1967)
Определение активности ферментов Активность супероксидцисмутазы (СОД) определяли по ингибированию скорости восстановления тетрозолия нитросинего в неэнзимитической системе феназиметасульфата и НАДН Активность регистрировали спектрофотометрически при 540 нм (Матюшин Б H , 1991) Определение активности каталазы проводили по методу основанному на способности пероксида водорода образовывать с молибдатом аммония стойкий окрашенный комплекс с максимумом поглощения при 410 нм (Королюк M А, 1988) Активность НАДФ-зависимых ферментов (НАДФ-изоцитратдегидрогеназы (НАДФ-ИДГ), глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы ( Г-6-ФДГ)) определяли на спею рофо томе гре СФ-56 при длине волны 340 нм О скорости реакций судили по увеличению оптической плотности в результате восстановления НАДФ О скорости ГР-реакции судили по уменьшению оптической плотности в результате окисления НАДФН, протекающего за счет осуществления реакции восстановления глутатиона под действием глутатионредуктазы (ГР) Об активности глутатионпероксидазы (ГП) судили по уменьшению оптической плотности в результате окисления НАДФН, протекающего за счет осуществления сопряженных ферментативных реакций образования окисленного глутатиона (GSSG) под действием ГП и его последующего восстановления, взаимосвязанного с окислением НАДФН под действием ГР Активность АГ определяли спектрофотометрически при длине волны 230 нм За единицу активности принимали количество фермента, катализирующее образование 1 мкМ продукта за 1 мин при 25°С Активность ферментов выражали в ферментативных единицах (Е) на 1 мг белка или Е в расчете на 1 г сырой массы материала Определение содержания белка проводили по методу Лоури при длине волны 750 нм (Lowry О H , 1951)
Статистическая обработка результатов. Опыты проводили в 6-8 кратных повторностях, аналитические определения для каждой пробы осуществляли в двух повторностях Результаты опытов сравнивали с контролем Полученные данные обрабатывали с использованием t-критерия Стьюдента, обсуждаются статистически достоверные результаты при (р<0,05)
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТИОКТОВОЙ КИСЛОТЫ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ РАЗВИТИИ ТОКСИЧЕСКОГО ГЕПАТИТА, МИОКАРДИТА И ИШЕМИИ-РЕПЕРФУЗИИ ГОЛОВНОГО МОЗГА У КРЫС Результаты проведенных исследований показали, что активности маркерных ферментов повреждения сердечной мышцы - АлАТ и КК-МВ, возрастающие при патологии почти в 6,0 раз, при введении ТК животным с АМ изменяются в сторону контрольных значений Введение ТК животным с ЭТГ приводило к снижению более чем в 2 раза активностей - АсАТ и АлАТ, отражающих степень повреждения ткани печени и, как показано ранее, возрастающих при ЭТГ почти в 8 раз (Андреещева Е М , 2003, Левенкова М В , 2005) Под воздействием ТК на фоне развития ИРГМ было выявлено снижение содержания лактата и увеличение содержания пирувата, что препятствовало развитию метаболического ацидоза Отношение лактат/пируват, являющееся показателем интенсивности анаэробного пути превращения углеводов, возрастающее при патологии мозга более чем в 8 раз, при введении ТК приближалось к уровню контроля
Анализ спектральных характеристик липидов субклеточных фракций печени, сердца и мозга, экстрагированных в гептановой фазе, обнаруживал увеличение оптической плотности в области 230-268 нм с выраженным пиком при 233 нм, свидетельствующим о наличии в исследуемых пробах конъюгированных диенов и гидропероксидов липидов Показано, что на фоне развития АМ наблюдалось увеличение содержания ДК в сердце крыс в 3,7 раза и в 4,2 раза в сыворотке крови экспериментальных животных по сравнению с нормой Введение ТК в дозах 35 и 70 мг/кг животным на фоне развития АМ приводило к снижению содержания ДК в сердце и крови крыс в 1,5 и 2,5 раза соответственно (табл 1) После введения ТК животным с ЭТГ уровень ДК в печени, увеличивающийся при патологии, снижался в 1,5 раза, в дозе 35 мг/кг - в 1,6 раза по сравнению с животными Пб опытной группы Похожие изменения содержания ДК при введении ТК животным с ЭТГ наблюдались и в сыворотке крови (табл 2) При введении ТК в дозе 35 мг/кг крысам с ИРГМ показано снижение уровня ДК в мозге в 1,4 раза, в сыворотке крови в 1,7 раза по сравнению с животными с ИРГМ При увеличении дозы вводимой ТК до 70 мг/кг было выявлено снижение содержания ДК в ткани мозга в 1,5 раза, а в сыворотке крови в 1,8 раза относительно животных с ИРГМ (табл 3)
Для оценки влияния ТК на интенсивность СРО в тканях печени, сердца, мозга и сыворотке крови крыс с АМ, ЭТГ и ИРГМ был использован метод биохемилюминесценции Показано, что в условиях развития исследуемых патологий наблюдалось увеличение параметров БХЛ Б и 1тах, свидетельствующих об интенсификации процессов СРО При этом выявлено увеличение значения 1§а2, характеризующего антиоксидантный потенциал и свидетельствующего о том, что при развитии исследуемых патологий происходит мобилизация компенсаторных механизмов, направленных на снижение уровня СРО в клетке
Введение ТК животным с АМ приводило к дозозависимому снижению параметров БХЛ в ткани сердца и сыворотке крови экспериментальных животных
Кроме этого под влиянием ТК в дозах 35 и 70 мг/кг происходило снижение значения 1тах в сердце в 2,6 и 4,0 раза, а в сыворотке крови в 1,7 и 2,7 раза соответственно, по сравнению с животными с патологией (табл 1) Наряду с этим при введении ТК животным с АМ в дозах 35 и 70 мг/кг наблюдалось падение tga2 в гомогенате сердца в 3,3 и 5,6 раза, а в сыворотке крови в 1,8 и 3,0 раза соответственно
Выявлено, что существует тенденция снижения параметров БХЛ, возрастающих при интоксикации крыс СС14 с увеличением дозы ТК, вводимой животным при патологии печени Введение ТК в дозах 16 и 35 мг/кг на фоне развития ЭТГ приводило к снижению значения Б в сыворотке крови в 1,4 и 1,8 раза, в печени крыс в 1,4 и 2,1 раза соответственно, по сравнению с животными с ЭТГ Значение 1тах также снижалось при введении ТК в дозах 16 и 35 мг/кг крысам с ЭТГ в сыворотке крови в 1,5 и 2,1 раза, в печени в 1,3 и 1,8 раза соответственно Наряду с этим, под влиянием ТК в дозах 16 и 35 мг/кг у крыс с ЭТГ было выявлено падение значения 1§а2 в сыворотке крови в 1,5 и 2,7 раза, а в гомогенате печени крыс в 1,3 и 2,2 раза соответственно, относительно группы животных с патологией печени (табл 2)
Согласно полученным данным максимальное увеличение значений параметров БХЛ наблюдалось на 3-й сутки развития ИРГМ Под действием ТК в дозе 35 мг/кг было выявлено снижение значений Б и I в 1,4 и 1,6 раза в гомогенате мозга и в 1,2 и 1,5 раза в сыворотке крови экспериментальных животных
Таблица 3
Показатели биохемилюминисценции и содержание диеновых конъюгатов в норме, при ишемии-реперфузии мозга и введении тиоктовой кислоты
Гр^щ» «мш №скр»й офгвац мВ Содержание ДК шМ'1
1в шаг пмаалб т±ш 1 7.8>Ж).Д
СЫВОрОТЕ» Шш»й 6,12*0.24 1.09*0,04 10,2 ШХ41
Ш мозг 26.8»1.07* Ш40.15* 4.75» 19* 1
58.9« 13 6140.54» 2,6ЙОП* 17,1140,68*
га» щ«г иыип 19740.07 7 9140,31
ззл&ш 6 1540,24 1 1Ш 04 шаздСи
40« а,б!ЫШ ЦГЫ>,0? 2.0440,08 х.о2*т
Пмш 6.16=0.24 1,№Ж Ш&Й,«
V» *ииг тшп* 23Ш.09* 2.774011* 5.5&<ш* 1
«ШИШ* п*?»«« ю.оымгГ""1
т мотг 110740.45 1.Ш0.07 )09* 9.32*03"»«
«иойеша 20.05*0.!! 1* <"ХН0.!9» 1 Ш0.04 97Ш.39
Примечание * - отличия от нормы достоверны (уровень значимости р<0,05) Зарегистрировано снижение при введении ТК в дозе 35 мг/кг в гомогенате мозга в 1,7 раза, а в сыворотке крови в 1,6 раза по сравнению с животными с патологией Введение ТК в дозе 70 мг/кг животным с ИРГМ приводило к еще большему снижению исследуемых значений Показано, что при введении ТК в
дозе 70 мг/кг параметры БХЛ в ткани головного мозга: Б, 1тах, tga2 снижались в 2,4; 1,9 и 1,8 раза соответственно, относительно животных Пв опытной группы (табл. 3). Аналогичные изменения параметров БХЛ были зарегистрированы и в сыворотке крови экспериментальных животных.
Полученные результаты свидетельствуют о наличии у ТК протекторных свойств, проявляющихся в торможении развития СРО в условиях АМ, ЭТГ и ИРГМ. Это согласуется с данными литературы о том, что ТК обладает способностью связывать гидроксильный радикал, пероксинитрит и синглетный кислород, а её восстановленная форма - супероксидный радикал (В^ата^е 1,1998).
ВЛИЯНИЕ ТИОКТОВОЙ КИСЛОТЫ НА АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТАТИВНОГО ЗВЕНА АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ ОРГАНИЗМА ПРИ ПАТОЛОГИЯХ, СОПРЯЖЕННЫХ С РАЗВИТИЕМ ОКСИДАТИВНОГО
СТРЕССА
Известно, что защита клеток от эндогенных свободных радикалов главным образом принадлежит СОД и каталазе, отвечающих за эффективную элиминацию первичных АФК (Ланкин В.З., 2001). Поэтому нами было изучено влияние тиоктовой кислоты на изменение активности этих антиоксидантных ферментов. Показано, что при введении ТК животным на фоне развития исследуемых патологий отмечалась тенденция к снижению активности СОД и каталазы с увеличением дозы вводимого антиоксиданта. Введение ТК в дозе 70 мг/кг при АМ и ИРГМ оказывало наибольший антиоксидантный эффект действия по сравнению с дозой 35 мг/кг. Так, при введении ТК в дозе 70 мг/кг на фоне развития АМ наблюдалось снижение удельной активности СОД и каталазы в ткани сердца и сыворотке крови почти в 1,5 раза относительно животных с патологией миокарда. При развитии ЭТГ наибольший позитивный эффект ТК оказывала в дозе 35 мг/кг. Показано, что введение ТК при ЭТГ приводило к снижению удельной активности СОД и каталазы в печени крыс в 1,6 и 1,7 раза, а в сыворотке крови в 2,0 и 2,6 раза соответственно по сравнению с животными с ЭТГ.
Рис. 1. Удельная активность СОД (а) и каталазы (б) в ткани мозга в контроле (1в), при ИРГМ (Пв), действии ТК в контроле в дозе 35 мг/кг (Шв) и дозе 70 мг/кг (1Ув), при ИРГМ в дозе 35 мг/кг (Ув) и дозе 70 мг/кг (У!в). * - отличия от контроля при р<0,05.
Введение ТК крысам с ИРГМ приводило также к снижению удельной активности СОД и каталазы в гомогенате мозга в 2,3 и 1,8 раза (рис. 1а), а в сыворотке крови в 2,1 и 1,7 раза (рис. 16) соответственно по сравнению с животными с патологией.
Под воздействием ТК при АМ наблюдалось снижение удельной активности ГП и ГР в сердце в 1,3 и 1,4 раза соответственно, по сравнению с животными с патологией. Кроме этого, введение ТК крысам с АМ приводило к снижению удельной активности ГР и ГП в сыворотке крови в 1,4 и 1,3 раза по сравнению с животными подвергнутыми действию 0,1% раствора адреналина. Показано, что введение ТК животным с ЭТГ приводило к снижению удельной активности ГП и ГР в 2,7 (рис. 2) и 1,5 (рис. 3) раза по сравнению с животными Нб опытной группы. Аналогичные изменения активностей ГП и ГР при введении ТК на фоне развития ЭТГ были выявлены и в сыворотке крови экспериментальных животных.
Группа животных
Рис. 2. Удельная активность глутатионпероксидазы в печени крыс в норме (16), при токсическом гепатите (Пб), действии тиоктовой кислоты в норме в дозе 16 мг/кг (1116) и 35 мг/кг (1Уб), действии тиоктовой кислоты при гепатите в дозе 16 мг/кг (Уб) и 35 мг/кг (У1б).* - отличия от нормы достоверны при р<0,05.
Рис. 3. Удельная активность глутатионредуктазы в печени крыс в норме (16), при токсическом гепатите (Нб), действии тиоктовой кислоты в норме в дозе 16 мг/кг (1116) и 35 мг/кг (1Уб), действии тиоктовой кислоты при гепатите в дозе 16 мг/кг (Уб) и 35 мг/кг (У1б).* - отличия от нормы достоверны при р<0,05.
Введение ТК животным на фоне развития ИРГМ также приводило к снижению удельных активностей ГП и ГР в мозге в 1,6 и 1,4 раза относительно крыс с патологией головного мозга.
Выявлено снижение активностей ГП и ГР в сыворотке крови экспериментальных животных при введении ТК в 1,7 и 2,4 раза соответственно, по сравнению со значениями при патологии.
Снижение активности основных ферментов АОЗ организма при введении ТК может быть следствием снижения уровня СРО и сопутствующего уменьшения степени мобилизации общей активности АОС. Полученные результаты согласуются с данными литературы о способности ТК связывать радикалы, проявляя тем самым свои антиоксидантные свойства (Suzuki Y.J., 1991; Scott B.C., 1994; Звягина Jl.А., 2000).
ВЛИЯНИЕ ТИОКТОВОЙ КИСЛОТЫ НА СОДЕРЖАНИЕ НЕФЕРМЕНТАТИВНЫХ АНТИОКСИДАНТОВ ПРИ МИОКАРДИТЕ, ТОКСИЧЕСКОМ ГЕПАТИТЕ И ИШЕМИИ-РЕПЕРФУЗИИ МОЗГА
Введение ТК животным на фоне развития адреналинового миокардита приводило к увеличению содержания а-токоферола, являющегося эффективным скавенджером свободных радикалов, в 2,6 раза в сердце и в 1,6 раза в сыворотке крови экспериментальных животных (рис. 4). Это, очевидно, может быть связано со способностью ТК осуществлять рецикл витамина Е [198, 218]. Однако, при введении ТК животным с ЭТГ наблюдалось незначительное увеличение содержания а-токоферола. В ткани печени уровень а-токоферола увеличивался всего на 14 %, в сыворотке крови на 35 % относительно данного показателя у животных с патологией. При развитии ИРГМ, был выявлен наибольший позитивный эффект действия ТК, по сравнению с другими патологиями, связанный с восстановлением уровня а-токоферола. Показано, что при введении ТК содержание а-токоферола увеличивалось в 2,9 раза в ткани мозга и в 3,9 раза в сыворотке крови экспериментальных животных (рис. 5).
Рис. 3. Содержание а-токоферола в сердце (®) и крови (|) крыс в в норме (1а), при АМ (Иа), действии ТК в норме в дозе 35 мг/кг (Ша) и дозе 70 мг/кг (1Уа), действии ТК при АМ в дозе 35 мг/кг (Уа) и дозе 70 мг/кг ( У1а). "-отличия от нормы достоверны при р<0,05
Рис. 4. Содержание а-токоферола в мозге (!) и крови (|) крыс в контроле (1в), при ИРГМ (Пв), действии ТК в контроле в дозе 35 мг/кг (Шв) и 70 мг/кг (1Ув), действии ТК при ИРГМ в дозе 35 мг/кг (Ув) и 70 мг/кг (\Тв). * -отличия от контроля достоверны при р<0,05
Показано значительное увеличение содержания цитрата на фоне развития исследуемых патологий Накопление цитрата при патологии может быть следствием нарушения его утилизации или повышением уровня его образования в процессах клеточного метаболизма При введении ТК животным с АМ наблюдалось снижение концентрации цитрата в 1,5 раза в сыворотке крови и в 2,0 раза в ткани миокарда Под воздействием ТК на фоне развития ЭТГ выявлено снижением содержания цитрата в ткани печени в 1,4 раза и в 1,7 раза в сыворотке крови экспериментальных животных по сравнению с животными с патологически измененной печенью Введение ТК при ИРГМ приводило также к изменению содержания цитрата в сторону контрольных значений Снижение содержания цитрата под влиянием ТК при развитии патологии, вероятно, может быть сопряжено с усилением его утилизации в реакции, катализируемой АГ Кроме этого, способность ТК включать ионы каталитически активного железа в хелатное кольцо, препятствуя образованию ОН в реакции Фентона (Бустаманте Д, 2001), способствует снижению нагрузки на работу одного из компонентов неферментативного звена АОЗ - веществ-комплексоно в, к которым относится цитрат
Содержание ввН, значительно возрастающее при патологии миокарда, под воздействием ТК при АМ снижалось в 1,7 раза в сердце и в 1,5 раза в крови экспериментальных животных Введение ТК при ЭТГ приводило к снижению содержания вЭН в 2,0 раза, как в ткани печени, так и в сыворотке крови крыс При введении ТК на фоне развития ИРГМ выявлено снижение уровня ОБН до значений, приближающихся к контролю
Полученные результаты свидетельствует о позитивном действии ТК на неферментативное звено АОЗ организма
ВЛИЯНИЕ ТИОКТОВОЙ КИСЛОТЫ НА АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТОВ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО МЕТАБОЛИЗМА, ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ КОТОРЫХ СОПРЯЖЕНО С АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМОЙ Поскольку по современным представлениям АГ выступает в качестве критической мишени действия свободных радикалов (Оахйпег Р Я, 1994), то нами было проведено исследование влияния ТК на активность данного фермента при патологиях, сопряженных с оксидативным стрессом При введении ТК животным с АМ наблюдалось увеличение удельной активности АГ, значительно снижающейся в патологическом состоянии, в 2,4 в ткани сердца и в 4,1 в сыворотке крови, связанное, вероятно, со снижением уровня СРО и реконструкцией железосерного кластера молекулы данного фермента Под воздействием ТК при ЭТГ также происходило увеличение активноти АГ, хотя и в меньшей степени, чем при АМ При введении ТК на фоне развития ИРГМ было выявлено увеличение удельной активности АГ в 1,9 раза в мозге и в 3,3 раза в сыворотке крови экспериментальных животных
Необходимость поставки восстановительных эквивалентов для усиленной работы глутатионовой АОС в условиях оксидативного стресса приводит к увеличению активности Г6ФДГ и НАДФ-ИДГ при развитии исследуемых патологий Введение ТК при АМ приводило к снижению удельной активности Г6ФДГ в 2,4 раза в сердце и в 2,2 раза в сыворотке крови экспериментальных животных
Также под воздействием ТК наблюдалось снижение активности НАДФ-ИДГ в 1,9 раза в сердце и в 2,9 раза в крови Введение ТК при ЭТГ приводило к снижению активностей Г6ФДГ и НАДФ-ИДГ в ткани печени в 1,5 и 1,3 раза по сравнению с животными с патологией Под воздействием ТК при ИРГМ наблюдалось также снижение удельных активностей Г6ФДГ и НАДФ-ИДГ в ткани мозга в 1,5 раза Аналогичные изменения активностей Г6ФДГ и НАДФ-ИДГ при введении ТК на фоне развития ЭТГ и ИРГМ были выявлены и в сыворотке крови экспериментальных животных Очевидно, действие ТК, направленное на снижение нагрузки на глутатионовую АОС, способствует нормализации активности ферментов ответственных за поставку НАДФН необходимых для работы данного звена АОЗ организма
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Актуальность использования экзогенных антиоксидантов при патологических состояниях, сопряженных с развитием оксидахивного стресса, основана на современных воззрениях, согласно которым в основе патогенеза ряда заболеваний лежит дисбаланс между чрезмерной интенсификацией СРО и недостаточностью функционирования АОС организма [50, 70, 171, 224]
Результаты проведенных исследований показали, что активности маркерных ферментов повреждения сердечной мышцы - АлАТ и КК-МВ, возрастающие при патологии почти в 6,0 раз, при введении ТК животным с АМ изменяются в сторону контрольных значений Выявлено, что введение ТК животным с ЭТГ приводило к снижению более чем в 2 раза активностей маркерных ферментов - АсАТ и АлАТ, отражающих степень повреждения ткани печени Введение ТК при ИРГМ приводило к снижению содержания лактата и увеличению пирувата, что препятствовало развитию метаболического ацидоза
Важным фактором в патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний, сопряженных с развитием окислительного стресса, является в той или иной степени выраженная гипоксия, при которой нарушается генерация и утилизация свободных радикалов (Коган А X , 1992, Ланкин В 3 , 2000) Установлено, что при введении ТК крысам с АМ происходит нормализация параметров БХЛ - Б и 1тах, отражающих уровень СРО Наряду с этим, при введении ТК наблюдалось снижение величины tga2, характеризующей общую антиоксидантную активность, более чем в 3,0 раза в сыворотке крови и почти в 5,0 раз в ткани сердца Кроме этого, при введении ТК наблюдается снижение содержания ДК, уровень которых возрастает при АМ Оценка влияния ТК на интенсивность СРО при ЭТГ выявила значительное снижение параметров БХЛ и содержания ДК, но в меньшей степени, чем при АМ При введении ТК животным с ИРГМ наблюдалась нормализация параметров БХЛ Также было выявлено снижение содержания ДК при введении ТК в 1,5 раза в ткани мозга и в 1,8 раза в сыворотке крови животных, что, очевидно, свидетельствует о способности ТК способствовать торможению развития ПОЛ при патологии
Под воздействием ТК при АМ было выявлено снижение активности антиоксидантных ферментов - СОД и каталазы почти в 1,5 раза по сравнению с животными с патологией
Введение ТК животным с ЭТГ приводило к снижению удельной активности СОД и каталазы более чем в 1,5 раза относительно группы животных с токсическим гепатитом Наибольшее снижение активности СОД и каталазы было выявлено при ИРГМ Введение ТК на фоне развития данной патологии приводило к снижению активности СОД в 2,3 раза и активности каталазы в 1,8 раза Изменение активности СОД и каталазы при введении ТК на фоне развития патологии свидетельствует об антиоксидантном эффекте и, очевидно, обусловлено способностью ТК связывать радикалы 0~и Н202
Показано, что введение ТК животным с АМ приводило к снижению почти в 1,5 раза удельной активности ГП, действие которой направлено на обезвреживание гидроперекисей липидов Содержание в8Н под воздействием ТК также снижалось в 1,7 раза в сердце и в 1,5 раза в крови животных с патологией сердечной мышцы При снижении потребности в вБН под влиянием ТК уменьшалась и удельная активность ГР в 1,4 раза Активность глутатионзависимых ферментов, выраженная в виде Е/г сырой массы снижалась при введении ТК еще в большей степени Однако, значительно более выраженный позитивный эффект на функционирование глутатионовой АОС ТК оказывает при развитии ЭТГ Так, введение ТК при ЭТГ приводило к снижению содержания вБН в 2,0 раза, а удельные активности ГП и ГР снижались в 1,5 и 2,5 раза по сравнению с группой животных с патологией Кроме этого, была выявлена нормализация работы глутатионовой АОС под воздействием ТК при ИРГМ Уменьшение активности глутатионовой АОС под действием ТК может быть следствием снижения уровня СРО и сопутствующего уменьшения степени мобилизации общей антиоксидантной активности организма Полученные данные согласуются с имеющимися предположениями, что протективное действие ТК может быть связано с гомеостазом в системе глутатиона (Бустаманте Д ,2001)
Показано, что введение ТК животным на фоне развития АМ приводило к увеличению содержания а-токоферола, значительно расходующегося при патологии, в 2,6 раза в сердце и в 1,6 раза в сыворотке крови крыс Однако, при введении ТК животным с ЭТГ наблюдалось незначительное увеличение содержания а-токоферола, а при ИРГМ уровень а-токоферола увеличивался в 2,9 раза в ткани мозга и в 3,9 раза в сыворотке крови экспериментальных животных Это, очевидно, может быть связано со способностью ТК осуществлять рецикл витамина Е (КдвепЫн^ Н Я, 1994) Важным компонентом неферментативной АОС организма является цитрат, способный выполнять антиоксидантную функцию за счет хелатирования ¥е2* (8ки1асЬеу УР, 1999) При введении ТК на фоне развития исследуемых патологий было выявлено значительное снижение содержания цитрата
Показано, что введение ТК при развитии АМ, ЭТГ и ИРГМ приводило также к изменению активности ферментов окислительного метаболизма, способных лимитировать интенсивность свободнорадикальных процессов, в сторону контрольных значений При введении ТК животным с исследуемыми патологиями наблюдалось увеличение активности АГ, значительно снижающейся в патологическом состоянии, связанное, вероятно, со снижением уровня СРО и реконструкцией железосерного кластера молекулы данного фермента
Свммнмм зфшшарш* эффшш Ж;
- ¡^тоцдооромий* риуктдо
8ЕГ£> - уЧЖЖ 1К ИК 5 (Ц£Й&1Й!Ш<Ш«
дшрб^^йреший ?нфуяа!3 » К'ксллугзрзщ
-»»шшшнтЛ >ффт действия IX (шччкщ&ч&ашкашь рдокалм:О-*, 1\р:. Н0С1& - з&Ш'йийе или*» !•'<" » ч&тнэе ям 1К; .тшххькп.окуивхтукгршхзвчтферш, ткрьжтф} лр}т\ ттозхтзнш: • «ЯМОбИОО» Дййрйй
увеличение риша сердечных сокраишшй
Рис, 6. Гипотетическая схема участия ТК в рггушши свобомораднка/1ьного гомеоетз при патолог ических состояниях сопряженных с октшишшм стрессом.
Итчшсйфихгшия СТО
Нарушение
МС^ОЛЛ ичсских нроцессст
Гибель клегкя
Необходимость поставки восстановительных эквивалентов для усиленной работы глутатионовой АОС в условиях оксидативного стресса приводит к увеличению активности Г6ФДГ и НАДФ-ИДГ при развитии патологий Под действием ТК было выявлено снижение активности данных ферментов Очевидно, действие ТК, направленное на снижение нагрузки на глутатионовую АОС, способствует нормализации активности ферментов ответственных за поставку НАДФН необходимых для работы данного звена АОЗ организма
На основании проведенных исследований была предложена гипотетическая модель участия ТК в регуляции сободнорадикального гомеостаза при патологиях, сопряженных с оксидативным стрессом Согластно данной схеме, представленной на рис 6, воздействие экстремальных факторов инициирует развитие свободнорадикальных процессов, приводящих к нарушению структурно-функционального состояния биологических мембран, увеличению их проницаемости и в конечном итоге к смерти клетки (Биленко М В , 1988, Болдырев А А , 2001)
Введение токсической дозы адреналина приводит к сужению кровеносных сосудов, увеличению ритма сердечных сокращений и в последствии к развитию гипоксического состояния, сопряженного с оксидативным стрессом
Известно, что гепатотропный токсин - СС14 является субстратом цитохрома Р450 в гепатоцитах, в результате чего происходит образование СС13- - продукта радикальной природы Эти радикалы обладают высокой реакционной активностью и способны эффективно взаимодействовать как с белками, так и с липидами, инициируя СРО (Арчаков А И , 1988, Губский Ю И , 1989) В этой связи интересно отметить, что существуют предположения, что ТК способна оказывать регулирующее воздействие на редуктазу Р450 (Бустаманте Д ,2001)
Ишемическое повреждение головного мозга влечет за собой нарушение энергетического обмена и, как следствие, развитие лактат-ацидоза Восстановление кровотока усиливает механизмы повреждения клеточных структур Возможное снижение содержания лактата под влиянием ТК при ишемическом повреждении ткани, связано с тем, что ТК способствует трансформации лактата в пируват, и действует как кофермент окислительного декарбоксилирования пирувата и 2-оксоглутарата, что способствует торможению развития метаболического ацидоза
Согласно полученным результатам ТК, проявляя свои антиоксидантные свойства, обусловленные наличием активных сульфгидрильных групп в молекуле, а также способностью связывать радикалы (Of] Н202, НОС1), способствует ослаблению нагрузки на основное ферментативное звено АОЗ организма - СОД и каталазу Кроме этого, способность ТК включать в хелатное кольцо ряд инов металлов, в том числе и Fe2+, способствует снижению интенсивности протекания реакции Фентона и процессов ПОЛ в клеточных компартментах Как показано рядом авторов, ТК не только обладает самостоятельным антиоксидантным потенциалом, но и обеспечивает мощную поддержку работы других антиоксидантных звеньев в организме (Schohch Н 1989, Scott В С , 1994), в этом отношении ее протективное действие тесно связано с гомеостазом в системе глутатиона
Очевидно, выступая донором сульфгидрильных групп и, замещая 08Н, ТК способствует под держанию физиологического равновесия в системе глутатиона
Уникальность ТК обусловлена ее низким потенциалом восстановления, меньшим, чем у шутатиона В этой связи, в редуцированном состоянии она может обеспечивать ферментативную регенерацию витамина С, который, в свою очередь, обеспечивает регенерацию витамина Е (Разву^ег Я А, 1995)
Таким образом, благодаря своим структурно-функциональным особенностям ТК может рассматриваться как мощный фактор, регулирующий свободнорадикальный гомеостаз на различных уровнях, и как потенциальный терапевтический агент для лечения патологических состояний, сопряженных с развитием оксидативного стресса
ВЫВОДЫ
1 Введение ТК животным с экспериментальным адреналиновым миокардитом приводило к изменению в сторону нормы маркерных показателей повреждения миокарда (АсАТ и КК-МВ), что сопровождалось снижением параметров, отражающих интенсивность СРО по сравнению с животными с патологией сердца Показатели БХЛ 8 и 1тах, отражающие скорость свободнорадикальных процессов, снижались при введении ТК в сердце в 1,6 и 4,0 раза, в сыворотке крови в 1,9 и 2,7 раза соответственно Наряду с этим при введении ТК выявлено падение характеризующего общую антиоксидантную активность, в ткани сердца в 5,6 раза, в сыворотке крови в 3,0 раза относительно данного показателя у животных с патологией Уровень ДК под воздействием ТК снижался в 2,2 раза в сердце и в 2,5 раза в крови экспериментальных животных
2 Показано, что введение ТК при адреналиновом миокардите приводит к снижению степени мобилизации АОЗ Так, активности СОД и каталазы снижались в
1.4 и 1,5 раза в ткани сердца ив 1,6 и 1,5 раза в сыворотке крови крыс Активности ГП и ГР, также изменялись в сторону контрольных значений при введении ТК экспериментальным животным с патологией
3 Под воздействием ТК происходила нормализация уровня неферментативных компонентов АОЗ организма Было выявлено снижение содержания ОБН в ткани сердца 1,7 раза, а в сыворотке крови в 1,6 раза относительно данного значения у животных с адреналиновым миокардитом Содержание цитрата уменьшалось в 1,9 раза в сердце и в
1.5 раза в сыворотке крови экспериментальных животных Увеличивалось содержание а-токоферола, уровень которого снижался при патологии за счет избыточного расходования, сопряженного с накоплением продуктов СРО
4 При введении ТК наблюдалось увеличение активности АГ, выступающей в качестве критической мишени действия свободных радикалов при патологии, в ткани сердца в 2,4 раза и в 4,1 раза в сыворотке крови крыс по сравнению со значениями при патологии Под влиянием ТК на фоне развития адреналинового миокардита активности НАДФН-генерирующих ферментов (Г6ФДГ и НАДФ-ИДГ) изменялись в сторону контрольных значений
5 Под воздействием ТК при ЭТГ наблюдалось снижение активности маркерных ферментов - АлАТ и АсАТ, показателей цитолиза гепатоцитов, значительно возрастающих при патологии печени Наряду с этим, наблюдалось снижение показателей БХЛ, таких как Б и 1тах в 2,0 и 1,8 раза в ткани печени и в 1,8 и 2,1 раза в сыворотке крови экспериментальных животных Значение 1§а2, характеризующее антиоксидантную активность, также снижалось в 2,2 раза в печени и в 2,7 раза в крови при введении ТК животным с ЭТГ Уровень ДК под влиянием ТК снижался в 1,5 раза относительно значений при патологии
6 Введение ТК при развитии ЭТГ приводило к снижению активностей СОД и каталазы в 1,6 раза, как в ткани печени, так и в сыворотке крови экспериментальных животных Активности ГП и ГР под воздействием ТК также снижались в 2,7 и 1,5 раза в ткани печени Аналогичные изменения активности ГП и ГР были выявлены и в сыворотке крови экспериментальных животных
7 Показано, что введение ТК на фоне развития патологии печени приводило к снижению уровня ОБН почти в 2,0 раза, как в печени, так и в крови экспериментальных животных Также наблюдалось уменьшение содержания цитрата в 1,4 раза в печени и в 1,7 раза в сыворотке крови при введении ТК крысам с ЭТГ При введении ТК было выявлено изменение содержания витамина Е в сторону контрольных значений
8 При введении ТК наблюдалась нормализация активностей Г6ФДГ и НАДФ-ИДГ, способных лимитировать интенсивность свободнорадикальных процессов Вместе с тем, выявлено увеличение активности АГ под воздействием ТК при ЭТГ в ткани печени в 1,8 раза и в 2,1 раза в сыворотке крови экспериментальных животных
9 Введение ТК при развитии ишемии-реперфузии головного мозга приводило к восстановлению показателей энергетического обмена - содержания лактата и пирувата до уровня, приближающегося к контрольным значениям Это сопровождалось снижением параметров БХЛ и содержания ДК, отражающих интенсивность СРО, по сравнению с животными с патологией мозга
10 Под воздействием ТК наблюдалось снижение активностей СОД и каталазы в 2,3 и 1,8 раза относительно значений при патологии головного мозга Активности ГП и ГР при введении ТК также снижались в 1,7 и 2,4 раза по сравнению с животными с ишемией-реперфузией мозга, что свидетельствует об антиоксидантном эффекте действия ТК и снижении степени мобилизации основных ферментативных компонентов АОЗ организма
11 Показано, что под влиянием ТК содержание ОЭН снижалось почти в 2,0 раза, как в ткани мозга, так и в сыворотке крови животных с ишемией-реперфузией мозга Содержание цитрата уменьшалось в 2,3 раза в мозге и в 2,7 раза в крови животных при введении ТК на фоне развития патологии головного мозга Кроме этого, выявлено увеличение содержания витамина Е при введении ТК более чем в 2,5 раза по сравнению с животными с патологией
12 Введение ТК животным с ишемией-реперфузией мозга приводило к снижению активностей Г6ФДГ и НАДФ-ИДГ в 1,5 раза по сравнению со значениями при патологии Выявлена нормализация активности АГ под влиянием ТК при патологии мозга
13 На основании проведенных исследований предложена гипотетическая схема участия ТК в регуляции свободнорадикального гомеостаза организма при патологических состояниях организма, сопряженных с развитием оксидативного стресса
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ РАБОТЫ
1 Волоскова А В Изменение физико-химических свойств НАДФ-зависимой изоцитратдегидрогеназы из печени крыс при экспериментальном токсическом гепатите /АВ Волоскова, ЕМ Андреещева//Проблемы развития теоретической и практической медицины Сборник научных трудов - Воронеж, «Истоки», 2003 -С 35-39
2 Волоскова А В Регуляция активности НАДФ-изоцитратдегидрогеназы из печени крыс, подвергнутых СС14-гепатиту / А В Волоскова // Сборник материалов межрегиональной научной конференции с международным участием - Воронеж, 2004 - С 306-308
3 Матасова Л В Изменение функционирования глутатионового звена антиоксидантной защиты в печени крыс под действием тиоктовой и ацетилсалициловой кислот / Л В. Масгасова, А В Волоскова, ТН Попова, А Д Петлякова // Актуальные проблемы экологической физиологии, биохимии и генетики животных материалы Международной научной конференции - Саранск Изд-во Мордов Ун-та, 2005 - С 150-151
4 Волоскова А В Влияние тиоктовой и ацетилсалициловой кислот на содержание первичных продуктов пероксидного окисления липидов и активность аминотрансфераз в печени крыс в норме и при токсическом гепатите / А В Волоскова, Л С Клепова // Сборник трудов 9-й Пущинской школы-конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века» -Пущино, 2005 - С 137-138
5 Волоскова А В Влияние тиоктовой кислоты на активность каталазы в сыворотке крови и печени крыс, подвергнутых экспериментальному токсическому гепатиту/А В Волоскова, ТН Попова, А А Агарков//Материалы 2-й Всероссийской научно-методической конференции «Фармообразование - 2005» - Воронеж, 2005 - С 317-319
6 Волоскова А В Изменение интенсивности свободнорадикального окисления и активности каталазы в миокарде и сыворотке крови крыс в условиях инфаркта миокарда, индуцированного адреналином/А В Волоскова, О А Сафонова, ТН Попова // Организация и регуляция физиолого-биохимических процессов Межрегиональный сборник научных работ ВГУ-вып 7,2005 -С 31-35
7 Волоскова А В Исследование влияния различных доз тиоктовой кислоты на активность глутатионовой системы в печени крыс в норме и при экспериментальном токсическом гепатите / А В Волоскова, ТН Попова, Л В Матасова//Вестник ВГУ Серия Химия Биология Фармация -2005,№1 -С 87-90
8 Волоскова А В Изменение параметров хемилюминесценции под влиянием тиоктовой кислоты в сыворотке крови и печени крыс, подвергнутых токсическому гепатиту / А В Волоскова, Т Н Попова, Л В Матасова // Материалы научной конференции молодых ученых, посвященной 60-летию Института хирургии им А В Вишневского РАМН «Современные методы диагностики и лечения заболеваний в клинике и в эксперименте», - Москва 2005 - С 436-437
9 Макеева А В Сравнительная оценка действия тиоктовой кислоты на активность каталазы при токсическом поражении печени и в условиях инфаркта миокарда, индуцированного адреналином у крыс / А В Макеева, ТН Попова, JI В Матасова // Медико-биологические аспекты мультифакториальной патологии Материалы Российской научной конференции с международным участием В 2-х томах Том 2 - Курск КГМУ, 2006 - С 304-305
10 Макеева А В Активность аконитатгидратазы и содержание цитрата в сердце и сыворотке крови крыс в норме и при инфаркте миокарда, индуцированного адреналином / А В Макеева, О А Сафонова // Тезисы докладов I Всероссийской молодежной медицинской конференции студентов и молодых ученых «Экстремальные и терминальные состояния» - Омск 2006 - С 48
11 Макеева А В Изменение активности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и степени фрагментации ДНК при введении тиоктовой кислоты на фоне развития токсического гепатита у крыс / А В Макеева, И H Йама, Л С Клепова // Вестник РГМУ Периодический медицинский журнал - M ГОУ ВПО РГМУ Росздрава - 2006, № 2(49) - С 393-394
12 Макеева А В Функционирование глутатионредуктазной/глутатионпероксидазной антиоксидантной системы при инфаркте миокарда, вызванном действием адреналина / А В Макеева, О А Сафонова, Л В Матасова// Сборник трудов 10-й Пущинской школы-конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века» - Пущино 2006 -С 151-152
13 Сафонова О А Содержание первичных продуктов пероксидного окисления липидов в сердце и сыворотке крови крыс при введении цитрата и тиоктовой кислоты на фоне индуцированного адреналином инфаркта миокарда / О А Сафонова, А В Макеева, Т H Попова, Л В Матасова//Материалы научно-практической конференции «Новая технологическая платформа биомедицинских исследований (биология, здравоохранение, фармация)» - Ростов-на-Дону, 2006 - С 94-95
14 Макеева А В Влияние тиоктовой кислоты и цитрата на параметры биохемилюминесценции в сердце и сыворотке крови крыс с экспериментальным инфарктом миокарда / А В Макеева, О А Сафонова, Т H Попова, Л В Матасова // Материалы Всероссийской научной конференции «Механизмы индивидуальной адаптации» - Томск2006 -С 96-97
15 Сафонова О А Влияние цитрата и тиоктовой кислоты на функционирование глутатионовой антиоксидантной системы в миокарде крыс при экспериментальном инфаркте /О А Сафонова, А В Макеева, ТH Попова//Труды 2-го Международного форума «Актуальные проблемы современной науки» Естественные науки Часть 29 Биологические науки Самара Самар гос техн ун-т 2006 - С 96-100
16 Макеева А В Оценка активности аконитатгидратазы у крыс при введении тиоктовой кислоты и цитрата на фоне развития токсического гепатита и инфаркта миокарда / А В Макеева, О А Сафонова, Т H Попова // Материалы региональной научно-практической конференции «Достижения, проблемы и перспективы фармацевтической науки и практики» - Курск КГМУ, 2006 - С 366-368
17 Макеева А В Действие разных доз тиоктовой кислоты на функционирование глутатионзависимой антиоксидантной системы в сердце крыс при экспериментальном инфаркте миокарда / А В Макеева, Т Н Попова, Е В Корнева // Пути и формы совершенствования фармацевтического образования материалы 3-й Всероссийской научно-методической конференции -Воронеж ВГУ, 2007 - С 219-221
18 Попов С С Кардиопротекторное действие мелатонина при экспериментальном инфаркте миокарда у крыс / С С Попов, АН Пашков, В И Золоедов,АВ Семенихина, Т И Рахманова, А В Макеева // Пути и формы совершенствования фармацевтического образования материалы 3-й Всероссийской научно-методической конференции -Воронеж ВГУ,2007 - С 288-290
19 Макеева А В Действие тиоктовой кислоты на функционирование антиоксидантной системы при токсическом гепатите крыс / А В Макеева, ТН Попова, Л В Матасова //Биомедицинская химия -2007 - вып 2 - С 160-175
20 Макеева А В Гепатопротекторное действие тиоктовой кислоты при развитии токсического гепатита у крыс / А В Макеева, Т Н Попова, Л В Матасова // Молекулярная медицина -2007 -№4 - С 61-63
21 Макеева А В Изменение активности глутатионовой системы и некоторых НАДФН-генерирующих ферментов под влиянием тиоктовой кислоты при ишемии миокарда у крыс / А В Макеева, Т Н Попова, В Г Артюхов // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии - 2007 - №3 - С 54-56
22 Макеева А В Влияние тиоктовой кислоты на содержание цитрата, активность аконитатгидратазы и оксидативный статус при ишемии миокарда у крыс / А В Макеева, ТН Попова,ЛВ Матасова,ИН Йама//Биохимия -2008 -Т73,№1 -С 108-117
Статьи № 7, 19, 20,21,22 опубликованы в печатных изданиях, состоящих в списке журналов, рекомендованных ВАК
Подписано в печать 26 10 07 Формат 60x84 1/16 Уел печ л 1,4 Тираж 80 экз Заказ 2253
Отпечатано в типографии Издательско-полиграфического центра Воронежского государственного университета 394000 Воронеж, ул Пушкинская, 3
Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Макеева, Анна Витальевна
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕР АТУ РЫ
1.1. Патологические аспекты окислительного стресса и антиоксидантная защита от свободнорадикального окисления
1.1.1. Роль свободнорадикального окисления в организме
1.1.2. Образование активных форм кислорода и пероксидное окисление липидов
1.1.3. Регуляция свободнорадикального окисления
1.1.4. Антиоксидантная система организма
1.1.4.1. Значение неферментативных антиоксидантов
1.1.4.2. Ферментативное звено антиоксидантной защиты организма
1.1.4.3. Роль некоторых НАДФН-генерирующих ферментов при окислительном стрессе
1.2. Значение процессов некроза и апоптоза в патогенезе заболеваний
1.2.1. Морфологические и биохимические проявления гибели клеток
1.2.2. Нарушение регуляции процесса апоптоза в организме
1.3. Патологии, сопряженные с развитием оксидативного стресса
1.3.1. Токсическое поражение печени, патогенез и клиническая картина заболевания
1.3.1.1. Общая характеристика гепатитов
1.3.1.2. Вещества, вызывающие токсический гепатит
1.3.1.3. Нарушение метаболизма печени при поражении ССЦ
1.3.2. Ишемическое поражение миокарда
1.3.2.1. Морфологические и патобиохимические нарушения функций сердца при ишемическом повреждении
1.3.2.2. Роль адреналина в повреждении миокарда
1.3.3. Ишемия головного мозга
1.3.3.1. Нарушение мозгового кровотока при ишемии мозга 45 1.3.3.1.1.Этапы развития гипоксических изменений в ткани мозга
1.3.3.2. Развитие метаболического ацидоза при ишемии головного мозга
1.3.3.3. Образование свободных радикалов при ишемии мозга
1.4. Тиоктовая кислота
1.4.1. Структура, свойства тиоктовой кислоты и реакции, протекающие с её участием
1.4.2. Транспорт и метаболизм тиоктовой кислоты
1.4.3. Тиоктовая кислота как метаболический регулятор
1.4.3.1. Влияние тиоктовой кислоты на углеводный обмен
1.4.3.2. Влияние тиоктовой кислоты на липидный обмен
1.4.4. Физиологическая роль тиоктовой кислоты в организме
1.4.4.1. Антиоксидантный эффект тиоктовой кислоты
1.4.4.2. Участие тиоктовой кислоты в рецикле витамина Е
1.4.4.3. Влияние тиоктовой кислоты на метаболизм глутатиона
1.4.5. Терапевтическое применение тиоктовой кислоты
1.4.5.1. Применение тиоктовой кислоты в гепатологии
1.4.5.2. Использование тиоктовой кислоты в кардиологии
1.4.5.3. Применение тиоктовой кислоты при лечении заболеваний центральной нервной системы
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 61 2.1. Объект и методы исследования
2.1.1. Объект исследования
2.1.2. Методы исследования
2.1.2.1. Создание модели токсического гепатита и введение тиоктовой кислоты экспериментальным животным
2.1.2.2. Моделирование адрелинового миокардита у животных и введение тиоктовой кислоты
2.1.2.3. Создание модели экспериментальной ишемии головного мозга у экспериментальных животных и введение тиоктовой кислоты
2.1.2.4. Подготовка материала для исследования
2.1.2.5. Определение концентрации молочной кислоты в ткани головного мозга крыс экспериментальных групп
2.1.2.6. Определение количества пировиноградной кислоты в ткани головного мозга подопытных животных
2.1.2.7. Оценка оксидативного статуса
2.1.2.7.1. Определение содержания диеновых конъюгатов
2.1.2.7.2. Определение интенсивности процессов свободнорадикального окисления методом биохемилюминесценции
2.1.2.8. Определение концентрации восстановленного глутатиона
2.1.2.9. Определение содержания а-токоферола
2.1.2.10. Определение концентрации цитрата
2.1.2.11. Определение активности ферментов
2.1.2.11.1. Определение активности аспартатаминотрансферазы и аланинаминотрансферазы в сыворотке крови крыс экспериментальных групп
2.1.2.11.2. Определение активности креатинкиназы - MB в сыворотке крови экспериментальных животных
2.1.2.11.3. Методика определения активности супероксиддисмутазы
2.1.2.11.4. Методика определения активности каталазы
2.1.2.11.5. Определение активности НАДФ-зависимых ферментов
2.1.2.11.6. Определение активности аконитатгидратазы
2.1.2.12. Определение содержания белка
2.1.2.13. Статистическая обработка экспериментальных данных
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ТИОКТОВОЙ КИСЛОТЫ НА ОКСИДАТИВНЫЙ СТАТУС ПРИ АДРЕНАЛИНОВОМ МИОКАРДИТЕ У КРЫС
3.1. Активности аспартатаминотрансферазы и креатинкиназы-МВ при адреналиновом миокардите и введении тиоктовой кислоты экспериментальным животным
3.2. Изменение уровня свободнорадикального окисления под действием тиоктовой кислоты на фоне развития адреналинового миокардита
3.2.1. Влияние тиоктовой кислоты на содержание диеновых конъюгатов в сердце и сыворотке крови крыс с адреналиновым миокардитом
3.2.2. Изменение параметров биохемилюминесценции под влиянием тиоктовой кислоты при развитии адреналинового миокардита
3.2.3. Изменение каталитической активности супероксиддисмутазы и каталазы под влиянием тиоктовой кислоты на фоне адреналинового миокардита у крыс
3.2.4. Влияние тиоктовой кислоты на содержание витамина Е в сердце и сыворотке крови животных с адреналиновым миокардитом
3.2.5. Влияние тиоктовой кислоты на изменение активности глутатионовой антиоксидантной системы при адреналиновом миокардите
3.2.6. Изменение активности НАДФ-изоцитратдегидрогеназы и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы под влиянием тиоктовой кислоты на фоне развития адреналинового миокардита
3.2.7. Влияние тиоктовой кислоты на уровень цитрата и активность аконитатгидратазы в сердце и крови крыс с адреналиновым миокардитом
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ТИОКТОВОЙ КИСЛОТЫ НА СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫЙ ГОМЕОСТАЗ ОРГАНИЗМА ПРИ ТОКСИЧЕСКОМ ГЕПАТИТЕ У КРЫС
4.1. Определение активности аминотрансфераз в сыворотке крови крыс в норме, при токсическом гепатите и действии тиоктовой кислоты
4.2. Оценка оксидативного статуса сыворотки крови и ткани печени крыс в норме, при токсическом гепатите и действии тиоктовой кислоты
4.2.1. Влияние тиоктовой кислоты на содержание диеновых конъюгатов в ткани печени и сыворотке крови крыс в норме и при токсическом гепатите
4.2.2. Влияние тиоктовой кислоты на параметры биохемилюминесценции в печени и крови крыс при токсическом гепатите
4.2.3. Изменение активности супероксиддисмутазы и каталазы под влиянием тиоктовой кислоты на фоне развития токсического гепатита
4.2.4. Влияние тиоктовой кислоты на уровень а-токоферола в печени и крови крыс в норме и при токсическом гепатите
4.3. Влияние тиоктовой кислоты на функционирование глутатионовой антиоксидантной системы и активность некоторых НАДФНгенерирующих ферментов при ССЦ-гепатите
4.3.1. Изменение содержания восстановленного глутатиона и активности глутатионпероксидазы и глутатионредуктазы под влиянием тиоктовой кислоты в норме и при токсическом гепатите
4.3.2. Влияние тиоктовой кислоты на активность НАДФ-изоцитратдегидрогеназы и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы при развитии ССЦ-гепатита у крыс
4.4. Изменение содержания цитрата и активности аконитатгидратазы под влиянием тиоктовой кислоты на фоне развития токсического гепатита
ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТИОКТОВОЙ КИСЛОТЫ НА МЕТАБОЛИЗМ МОЗГА КРЫС ПРИ РАЗВИТИИ ОСТРОЙ ИШЕМИИ-РЕПЕРФУЗИИ
5.1. Оценка уровня энергетического обмена в ткани головного мозга экспериментальных животных
5.1.1. Изменение концентрации лаката и пирувата в динамике развития ишемии-реперфузии головного мозга у крыс
5.1.2. Влияние тиоктовой кислоты на содержание лаката и пирувата при ишемии-реперфузии головного мозга
5.2. Оценка интенсивности свободнорадикальных процессов в сердце и крови крыс с ишемией-реперфузией головного мозга
5.2.1. Изменение параметров биохемилюминесценции в динамике развития ишемии-реперфузии головного мозга у крыс
5.2.2. Влияние тиоктовой кислоты на изменение параметров биохемилюминесценции в мозге и сыворотке крови животных в норме и при ишемии-реперфузии головного мозга
5.2.3. Изменение содержания диеновых конъюгатов в динамике развития ишемии-реперфузии головного мозга у крыс
5.2.4. Влияние тиоктовой кислоты на содержание диеновых конъюгатов в мозге и сыворотке крови животных в норме и при ишемии-реперфузии головного мозга
5.3. Влияние тиоктовой кислоты на активность супероксиддисмутазы и каталазы в мозге и сыворотке крови экспериментальных животных
5.4. Изменение содержания витамина Е при введении тиоктовой кислоты крысам в условиях нормы и патологии головного мозга
5.5. Влияние тиоктовой кислоты на работу глутатионовой антиоксидантной системы на фоне развития ишемии-реперфузии головного мозга крыс
5.6. Изменение активности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и НАДФ-изоцитратдегидрогеназы под влиянием тиоктовой кислоты на фоне развития ишемии-реперфузии головного мозга
5.7. Влияние тиоктовой кислоты на уровень цитрата и активность аконитазы при развитии ишемии-реперфузии головного мозга 131 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 133 ВЫВОДЫ 140 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 143 ПРИЛОЖЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ
АГ - аконитатгидратаза
АлАТ - аланинаминотрансфераза
АО - антиоксидант
АОЗ - антиоксидантная защита
АОС - антиоксидантная система
АсАТ - аспартатаминотрансфераза
АФК - активные формы кислорода
БХЛ - биохемилюминесценция
Г6ФДГ - глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа
ГП - глутатионпероксидаза
ГР - глутатионредуктаза
ДК - диеновые конъюгаты
КК-МВ - креатинкиназа (миокардиальный изофермент) ЛДГ - лактатдегидрогеназа МГ - миоглобин
НАДФ-ИДГ - изоцитратдегидрогеназа НАДФ - зависимая форма
НСТ - тетразолий нитросиний
ПОЛ - пероксидное окисление липидов
СОД - супероксиддисмутаза
СРО - свободнорадикальное окисление
ТК - тиоктовая кислота
ТНФА - тионитрофенильный анион
ТХУ - трихлоруксусная кислота
ФМС - феназиметасульфат
ЭТГ - экспериментальный токсический гепатит
Н202 - пероксид водорода
02— - супероксидный радикал
СС14 - тетрахлорметан
СЮ" - гипохлорит
GSH - восстановленный глутатион
GSSH - окисленный глутатион
N0' - оксид азота
ONOOH - пероксинитрит
Введение Диссертация по биологии, на тему "Исследование воздействия тиоктовой кислоты на свободнорадикальный гомеостаз в тканях крыс при патологиях, сопряженных с оксидативным стрессом"
Актуальность проблемы. Свободнорадикальное окисление (СРО) и система антиоксидантной защиты (АОЗ), имея универсальный характер, оказывают значительное влияние на гомеостаз организма при действии экстремальных факторов и определяют возможность развития патологии. Как правило, избыток свободных радикалов вызывает структурные и функциональные повреждения биологических мембран. В результате этого в клеточных мембранах происходит формирование каналов проницаемости, что нарушает жизнедеятельность клеток и приводит к их гибели. Повреждение свободными радикалами белковых структур, молекул ДНК и липидов лежит в основе развития многих заболеваний [76, 171, 224]. Наиболее распространенными патологиями, приводящими к высокой смертности и инвалидизации населения, являются сердечно-сосудистые и цереброваскулярные заболевания, токсические поражения печени.
При нарушении кровоснабжения миокарда возникает дисбаланс между энергоснабжением сердца и его метаболическими потребностями. Это приводит к снижению уровня высокоэнергетических фосфатов, накоплению потенциально токсичных продуктов метаболизма, включая, свободные кислородные радикалы, приводящие к морфологическому повреждению и, в конце концов, к гибели кардиомиоцитов [22, 58, 82].
Значимость изучения проблемы токсических гепатитов обусловлена высокой чувствительностью печени к химическим соединениям. Большинство ксенобиотиков подвергается в организме биотрансформации в микросомальных системах печени, и некоторые вещества в процессе метаболизма могут трансформироваться в активные промежуточные продукты, которые токсичны в отношении различных органов [36, 84, 108]. К числу ксенобиотиков с наиболее высокой степенью избирательной гепатотоксичности относятся хлорированные углеводороды, типичным представителем которых является тетрахлорметан (СС14). Исследования, проведенные ранее в нашей лаборатории, показали, что развитие СС14-гепатита сопряжено с интенсификацией СРО [5, 78].
В основе ишемического повреждения мозга лежит резкое усиление окислительных процессов при нарушении работы системы антиоксидантной защиты, приводящее к развитию оксидативного стресса [16, 18, 129]. Особая опасность развития оксидативного стресса в ЦНС определяется значительной интенсивностью окислительного метаболизма мозга. Дополнительными факторами развития оксидативного стресса в ткани мозга являются высокое содержание в ней липидов, являющихся преимущественными субстратами пероксидного окисления липидов (ПОЛ) [39]. Вместе с тем, особенностью нарушения мозгового кровообращения является значимый вклад реперфузии как в процесс сохранения клеток, так и в их повреждение. Восстановление кровотока включает новые и усиливает старые механизмы повреждения [16].
В связи с вышесказанным актуальным является поиск средств, способных повышать резистентность организма к повреждающему действию свободных радикалов при данных патологических состояниях. Перспективной в этом отношении является тиоктовая кислота (ТК). Известно, что ТК выступает в качестве универсального антиоксиданта и все чаще применяется при различных заболеваниях. Антиоксидантный эффект ТК обусловлен наличием двух тиоловых групп в молекуле, а также способностью связывать радикалы и ионы металлов, предотвращая их участие в СРО [98, 230, 271, 273]. Будучи активным метаболитом, ТК имеет широкий спектр биологического и фармакологического действия. Это обусловлено её участием в качестве кофермента в процессах окислительного декарбоксилирования пировиноградной и кетоглутаровой кислот, протекающем в матриксе митохондрий [67, 144, 230]. Но вопрос изучения её кардио-, гепато- и церебропротекторного действия до сих пор остается открытым. В этой связи представляет значительный интерес исследование влияния ТК на свободнорадикальный гомеостаз организма при патологиях сопряженных с развитием окислительного стресса, позволяющее оценить её возможное протекторное действие.
Цели и задачи исследования. Целью настоящей работы было исследование влияния ТК на свободнорадикальный гомеостаз и оценка её протекторного эффекта при патологиях, сопряженных с окислительным стрессом (адреналиновый миокардит, токсический гепатит, ишемия-реперфузия головного мозга). В связи с поставленной целью решались следующие задачи:
1. Оценка влияния ТК на активность маркерных ферментов повреждения сердечной мышцы и интенсивность СРО при адреналиновом миокардите у крыс;
2. Исследование влияния ТК на ферментативное и неферментативное звенья антиоксидантой системы (АОС) при адреналиновом миокардите;
3. Исследование влияния ТК на активность ферментов окислительного метаболизма, способных лимитировать интенсивность свободнорадикальных процессов при повреждении миокарда (АГ, Г6ФДГ, НАДФ-ИДГ);
4. Оценка влияния ТК на активность маркерных ферментов - показателей цитолиза гепатоцитов, и интенсивность свободнорадикальных процессов при токсическом поражении печени крыс;
5. Исследование воздействия ТК на активность компонентов антиоксидантной защиты организма (АОЗ) при развитии СС14-гепатита;
6. Оценка влияния ТК на активность ферментов окислительного метаболизма, функционирование которых сопряжено с АОС при токсическом повреждении печени;
7. Исследование воздействия ТК на некоторые показатели энергетического обмена, содержание первичных продуктов ПОЛ и параметры биохемилюминесценции, отражающие интенсивность СРО при развитии ишемии-реперфузии головного мозга крыс;
8. Изучение влияния ТК на функционирование системы АОЗ при повреждении головного мозга крыс;
9. Изучение воздействия ТК на активность аконитатгидратазы (АГ) и некоторых НАДФН-генерирующих ферментов при разитии ишемии-реперфузии головного мозга;
10. Создание гипотетической модели участия ТК в регуляции свободнорадикалыюго гомеостаза при патологиях, сопряженных с оксидативным стрессом.
Научная новизна. Впервые проведены комплексные исследования влияния ТК на интенсивность СРО и активность ферментативных и неферментативных компонентов А ОС при ряде патологических состояний, сопряженных с развитием оксидативного стресса (адреналиновый миокардит, токсический гепатит, ишемия-реперфузия головного мозга). Установлено, что введение ТК на фоне развития патологии сопровождается торможением свободнорадикальных процессов, что влечет за собой снижение степени мобилизации ферментативных и неферментативных звеньев антиоксидантной защиты организма. Наряду с этим, показано, что введение ТК при развитии ишемии-реперфузии головного мозга нормализует показатели энергетического обмена. Результаты работы углубляют и расширяют существующие представления об изменениях структурно-функциональной организации метаболизма при патологиях, сопряженных с развитием оксидативного стресса. Полученные данные представляют собой основу для выявления показателей, наиболее информативно отображающих действие антиоксидантных препаратов, и в частности ТК. Предложена гипотетическая схема влияния ТК на свободнорадикальный гомеостаз организма на фоне развития окислительного стресса.
Практическая значимость. Выявленные изменения показателей СРО и системы АОЗ при развитии исследуемых патологических состояний могут быть использованы для создания ферментных констелляций, применяемых в диагностических целях. Полученные данные о позитивном воздействии ТК на свободнорадикальный гомеостаз представляют собой основу для рекомендаций по её активному включению в антиоксидантную терапию при лечении больных с токсическим гепатитом, миокардитом и ишемическим повреждением головного мозга. Результаты работы вносят вклад в решение проблемы по выявлению нарушений метаболизма и поиску оптимальных путей их коррекции в патологическом состоянии.
Материалы работы используются в учебном процессе на биолого-почвенном факультете Воронежского государственного университета при чтении курсов «Биохимия человека», «Свободнорадикальные процессы», а также спецкурсов по аналитической и клинической биохимии и энзимологии. Кроме того, они используются при проведении практикумов, выполнении курсовых, дипломных работ и магистерских диссертаций студентами Воронежского госуниверситета.
Результаты работы использованы при выполнении проекта по ведомственной целевой программе Министерства образования и науки РФ -«Развитие научного потенциала высшей школы РНП. 2.1.1.4429», а также гранту РГНФ (07-06-5 6605-а/Ц).
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на: 9-ой и 10-ой Пущинских школах-конференциях молодых ученых «Биология -наука XXI века» (Пущино, 2005, 2006); Международной научной конференции «Актуальные проблемы экологической физиологии, биохимии и генетики животных» (Саранск, 2005); 2-й и 3-й Всероссийской научно-методической конференции «Пути и формы совершенствования фармацевтического образования» (Воронеж 2005, 2006); научной конференции молодых ученых, посвященной 60-летию Института хирургии им. А.В. Вишневского РАМН «Современные методы диагностики и лечения заболеваний в клинике и в эксперименте» (Москва, 2005); Российской научной конференции с международным участием «Медико-биологические аспекты мультифакториальной патологии» (Курск, 2006); I Всероссийской молодежной медицинской конференции «Экстремальные и терминальные состояния» (Омск, 2006); научно-практической конференции «Новая технологическая платформа биомедицинских исследований» (Ростов-на-Дону, -2006); Всероссийской научной конференции «Механизмы индивидуальной адаптации» (Томск, 2006); 2-м Международном форуме «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2006); региональной научно-практической конференции «Достижения, проблемы и перспективы фармацевтической науки и практики» (Курск, 2006); ежегодной научной отчетной конференции преподавателей и сотрудников Воронежского госуниверситета (Воронеж, 2007).
Публикации. Основные результаты настоящей диссертационной работы изложены в 22 публикациях - 16 статьях и 6 тезисах.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Выявлено протекторное действие ТК при ряде моделируемых на экспериментальных животных патологических состояниях, сопровождающихся оксидативным стрессом (адреналиновом миокардите, токсическом гепатите, ишемии-реперфузии мозга). Экзогенная ТК приводит к улучшению маркерных показателей при исследуемых заболеваниях и способствует торможению свободнорадикальных процессов, значительно интенсифицирующихся при развитии патологии.
2. Введение ТК животным при развитии патологических состояний приводит к снижению степени мобилизации АОС организма и приближению ряда показателей АОЗ к контрольным значениям.
3. Под влиянием ТК происходит изменение в сторону нормы активности ряда ферментов окислительного метаболизма (АГ, Г6ФДГ, НАДФ-ИДГ), способных оказывать лимитирующее воздействие на интенсивность СРО.
4. На основе полученных данных предложена гипотетическая схема, отражающая участие ТК в регуляции свободнорадикального гомеостаза организма при развитии патологий, сопряженных с оксидативным стрессом.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 203 страницах текста и состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части и обсуждения результатов (5 глав), списка литературы (298 источников) и приложения. Иллюстрационный материал включает 16 рисунков и 16 таблиц. В приложении содержатся 30 рисунков и 3 таблицы.
Заключение Диссертация по теме "Биохимия", Макеева, Анна Витальевна
выводы
1. Введение ТК животным с экспериментальным адреналиновым миокардитом приводило к изменению в сторону нормы маркерных показателей повреждения миокарда (АсАТ и КК-МВ), что сопровождалось снижением параметров, отражающих интенсивность СРО по сравнению с животными с патологией сердца. Показатели БХЛ: S и Imax, отражающие скорость свободнорадикальных процессов, снижались при введении ТК в сердце в 1,6 и 4,0 раза, в сыворотке крови в 1,9 и 2,7 раза соответственно. Наряду с этим при введении ТК выявлено падение tga2, характеризующего общую антиоксидантную активность, в ткани сердца в 5,6 раза, в сыворотке крови в 3,0 раза относительно данного показателя у животных с патологией. Уровень ДК под воздействием ТК снижался в 2,2 раза в сердце и в 2,5 раза в крови экспериментальных животных.
2. Показано, что введение ТК при адреналиновом миокардите приводит к снижению степени мобилизации АОЗ. Так, активности СОД и каталазы снижались в 1,4 и 1,5 раза в ткани сердца ив 1,6 и 1,5 раза в сыворотке крови крыс. Активности ГП и ГР, также изменялись в сторону контрольных значений при введении ТК экспериментальным животным с патологией.
3. Под воздействием ТК происходила нормализация уровня неферментативных компонентов АОЗ организма. Было выявлено снижение содержания GSH в ткани сердца 1,7 раза, а в сыворотке крови в 1,6 раза относительно данного значения у животных с адреналиновым миокардитом. Содержание цитрата уменьшалось в 1,9 раза в сердце и в 1,5 раза в сыворотке крови экспериментальных животных. Увеличивалось содержание а-токоферола, уровень которого снижался при патологии за счет избыточного расходования, сопряженного с накоплением продуктов СРО.
4. При введении ТК наблюдалось увеличение активности АГ, выступающей в качестве критической мишени действия свободных радикалов при патологии, в ткани сердца в 2,4 раза и в 4,1 раза в сыворотке крови крыс по сравнению со значениями при патологии. Под влиянием ТК на фоне развития адреналинового миокардита активности НАДФНгенерирующих ферментов (Г6ФДГ и НАДФ-ИДГ) изменялись в сторону контрольных значений.
5. Под воздействием ТК при ЭТГ наблюдалось снижение активности маркерных ферментов - АлАТ и АсАТ, показателей цитолиза гепатоцитов, значительно возрастающих при патологии печени. Наряду с этим, наблюдалось снижение показателей БХЛ, таких как S и Imax в 2,0 и 1,8 раза в ткани печени ив 1,8 и 2,1 раза в сыворотке крови экспериментальных животных. Значение tga2, характеризующее антиоксидантную активность, также снижалось в 2,2 раза в печени и в 2,7 раза в крови при введении ТК животным с ЭТГ. Уровень ДК под влиянием ТК снижался в 1,5 раза относительно значений при патологии.
6. Введение ТК при развитии ЭТГ приводило к снижению активностей СОД и каталазы, являющихся важнейшими компонентами АОЗ, в 1,6 раза, как в ткани печени, так и в своротке крови экспериментальных животных. Активности ГП и ГР под воздействием ТК также снижались в 2,7 и 1,5 раза в ткани печени. Аналогичные изменения активности ГП и ГР были выявлены и в сыворотке крови экспериментальных животных.
7. Показано, что введение ТК на фоне развития патологии печени приводило к снижению уровня GSH почти в 2,0 раза, как в печени, так и в крови экспериментальных животных. Также наблюдалось уменьшение содержания цитрата в 1,4 раза в печени и в 1,7 раза в сыворотке крови при введении ТК крысам с ЭТГ. При введении ТК было выявлено изменение содержания a-токоферола в сторону контрольных значений.
8. При введении ТК наблюдалась нормализация активностей Г6ФДГ и НАДФ-ИДГ, способных лимитировать интенсивность свободнорадикальных процессов. Вместе с тем, выявлено увеличение активности АГ под воздействием ТК при ЭТГ в ткани печени в 1,8 раза и в 2,1 раза в сыворотке крови экспериментальных животных.
9. Введение ТК при развитии ишемии-реперфузии головного мозга приводило к восстановлению показателей энергетического обмена -содержания лактата и пирувата до уровня, приближающегося к контрольным значениям. Это сопровождалось снижением параметров БХЛ и содержания
ДК, отражающих интенсивность СРО, по сравнению с животными с патологией мозга.
10. Под воздействием ТК наблюдалось снижение активностей СОД и каталазы в 2,3 и 1,8 раза относительно значений при патологии головного мозга. Активности ГП и ГР при введении ТК также снижались в 1,7 и 2,4 раза по сравнению с животными с ишемией-реперфузией мозга, что свидетельствует об антиоксидантном эффекте действия ТК на основные ферментативные компоненты АОЗ организма.
11. Показано, что под влиянием ТК содержание GSH снижалось почти в 2,0 раза, как в ткани мозга, так и в сыворотке крови животных с ишемией-реперфузией мозга. Содержание цитрата уменьшалось в 2,3 раза в мозге и в 2,7 раза в крови животных при введении ТК на фоне развития патологии головного мозга. Кроме этого, выявлено увеличение содержания а-токоферола при введении ТК более чем в 2,5 раза по сравнению с животными с патологией.
12. Введение ТК животным с ишемией-реперфузией мозга приводило к снижению активностей Г6ФДГ и НАДФ-ИДГ в 1,5 раза по сравнению со значениями при патологии. Выявлена нормализация активности АГ под влиянием ТК при патологии мозга.
13. На основании проведенных исследований предложена гипотетическая схема участия ТК в регуляции свободнорадикального гомеостаза организма при патологических состояниях организма, сопряженных с развитием оксидативного стресса.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Актуальность использования экзогенных антиоксидантов при патологических состояниях, сопряженных с развитием оксидативного стресса, основана на современных воззрениях, согласно которым в основе патогенеза ряда заболеваний лежит дисбаланс между чрезмерной интенсификацией СРО и недостаточностью функционирования АОС организма [50, 70, 171,224].
Результаты проведенных исследований показали, что активности маркерных ферментов повреждения сердечной мышцы - АлАТ и КК-МВ, возрастающие при патологии почти в 6,0 раз, при введении ТК животным с адреналиновым миокардитом изменяются в сторону контрольных значений. Это может быть свидетельством стабилизации мембран кардиомиоцитов и позитивного влиянии ТК на общее состояние миокарда.
Важным фактором в патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний, сопряженных с развитием окислительного стресса, является в той или иной степени выраженная гипоксия, при которой нарушается генерация и утилизация свободных радикалов [58, 60, 77]. Установлено, что при введении ТК крысам с адреналиновым миокардитом происходит нормализация параметров БХЛ - светосуммы и интенсивности максимальной вспышки, отражающих уровень СРО. Наряду с этим, при введении ТК животным с патологией миокарда наблюдалось снижение величины tga,2, характеризующей общую антиоксидантную активность, более чем в 3,0 раза в сыворотке крови и почти в 5,0 раз в ткани сердца. Кроме этого, при введении ТК наблюдается снижение содержания первичных продуктов ПОЛ, уровень которых возрастает при адреналиновом миокардите. Под воздействием ТК при адреналиновом миокардите было выявлено снижение активности антиоксидантных ферментов - СОД и каталазы почти в 1,5 раза по сравнению с животными с патологией. Данные изменения свидетельствуют об антиоксидантном эффекте действия ТК, проявляющемся в уменьшении образования свободных радикалов, которые в условиях недостаточности эндогенной АОС оказывают прямое повреждающее действие на кардиомиоциты, нарушая структурно-функциональные свойства биологических мембран.
Показано, что введение ТК животным с адреналиновым миокардитом приводит к снижению почти в 1,5 раза удельной активности ГП, действие которой направлено на обезвреживание гидроперекисей липидов. Содержание GSH под воздействием ТК также снижалось в 1,7 раза в сердце и в 1,5 раза в крови животных с патологией сердечной мышцы. При снижении потребности в GSH под влиянием ТК уменьшалась и удельная активность ГР в 1,4 раза. Активность глутатионзависимых ферментов, выраженная в виде Е/г сырой массы снижалась при введении ТК ещё в большей степени. Уменьшение активности глутатионовой АОС под действием ТК может быть следствием снижения уровня СРО и сопутствующего уменьшения степени мобилизации общей антиоксидантной активности организма. Полученные данные согласуются с имеющимися предположениями, что протективное действие ТК может быть связано с гомеостазом в системе глутатиона [98].
Существенную роль в защите от токсичных форм кислорода играет также неферментативная АОС, центральное место в которой занимает а-токоферол, обладающий способностью перехватывать свободные радикалы [216, 254]. Введение ТК животным на фоне развития адреналинового миокардита приводило к увеличению содержания а-токоферола в 2,6 раза в сердце и в 1,6 раза в сыворотке крови экспериментальных животных. Это, очевидно, может быть связано со способностью ТК осуществлять рецикл витамина Е [252, 271]. Важным компонентом неферментативной АОС организма является цитрат, способный выполнять антиоксидантную функцию за счет хелатирования Fe [26, 278]. При введении ТК наблюдалось снижение концентрации цитрата, уровень которого значительно возрастал в патологическом состоянии, в 1,5 раза в сыворотке крови и в 2,0 раза в ткани миокарда. Полученные результаты свидетельствует о позитивном действии ТК на неферментативное звено АОЗ организма.
Показано, что введение ТК при развитии адреналинового миокардита приводило также к изменению активности ферментов окислительного метаболизма, способных лимитировать интенсивность свободнорадикальных процессов, в сторону контрольных значений. Полученные нами результаты о снижении активности АГ при адреналиновом миокардите согласуются с данными литературы [192, 298]. Необходимо отметить, что при введении ТК животным с адреналиновым миокардитом наблюдалось увеличение активности АГ, связанное, вероятно, со снижением уровня СРО и реконструкцией железосерного кластера молекулы данного фермента. Необходимость поставки восстановительных эквивалентов для усиленной работы глутатионовой АОС в условиях оксидативного стресса приводит к увеличению активности Г6ФДГ и НАДФ-ИДГ при развитии адреналинового миокардита. Введение ТК приводило к снижению удельной активности Г6ФДГ в 2,4 раза в сердце и в 2,2 раза в сыворотке крови экспериментальных животных. Также под воздействием ТК наблюдалось снижение активности НАДФ-ИДГ в 1,9 раза в сердце и в 2,9 раза в крови. Очевидно, действие ТК, направленное на снижение нагрузки на глутатионовую АОС, способствует нормализации активности ферментов ответственных за поставку НАДФН необходимых для работы данного звена АОЗ организма.
Выявлено, что введение ТК экспериментальным животным при развитии ЭТГ приводило к снижению более чем в 2 раза активностей маркерных ферментов - АсАТ и АлАТ, отражающих степень повреждения ткани печени и, как показано ранее, возрастающих при патологии печени почти в 8 раз [5, 78]. Оценка влияния ТК на интенсивность СРО при развитии токсического гепатита выявила значительное снижение параметров БХЛ и содержания ДК, но в меньшей степени, чем при адреналиновом миокардите. Введение ТК животным с ЭТГ приводило к снижению удельной активности СОД и каталазы, отвечающих за элиминацию первичных АФК и являющихся важнейшими компонентами АОЗ, более чем в 1,5 раза относительно группы животных с патологией печени. Изменение активности СОД и каталазы при введении ТК на фоне развития ЭТГ, очевидно, может быть обусловлено способностью ТК связывать радикалы 02* и Н202. Результаты исследований показали, что ТК оказывает позитивный эффект на функционирование глутатионовой АОС при развитии ЭТГ, причем значительно более выраженный, чем при адреналиновом миокардите. Введение ТК при ЭТГ приводило к снижению содержания GSH в 2,0 раза, а удельные активности ГП и ГР снижались в 1,5 и 2,5 раза по сравнению с группой животных с патологией. При введении ТК животным с ЭТГ наблюдалось незначительное увеличение содержания а-токоферола. В ткани печени уровень а-токоферола увеличивался - на 14 %, в сыворотке крови - на 35 % относительно данного показателя у животных с патологией. Кроме этого, под воздействием ТК при токсическом гепатите происходило увеличение активноти АГ, участвующей в лимитировании уровня АФК при СС14-гепатите [5], хотя и в меньшей степени, чем при адреналиновом миокардите. Изменение активности АГ при введении ТК было сопряжено со снижением содержания цитрата в ткани печени в 1,4 раза и в сыворотке крови экспериментальных животных в 1,7 раза по сравнению с животными с патологически измененной печенью. Снижение содержания цитрата под влиянием ТК при патологии, вероятно, может быть сопряжено с усилением его утилизации в реакции, катализируемой АГ. Кроме этого, способность ТК включать ионы каталитически активного железа в хелатное кольцо, препятствуя образованию ОН' в реакции Фентона [287], могла способствовать снижению нагрузки на работу одного из компонентов неферментативного звена АОЗ -цитрата.
Введение ТК при ишемии-реперфузии головного мозга приводило к снижению содержания лактата и увеличению содержания пирувата, что препятствовало развитию метаболического ацидоза. При введении ТК животным с постишемической реперфузией головного мозга наблюдалась нормализация параметров БХЛ. Также было выявлено снижение содержания ДК при введении ТК в 1,5 раза в ткани мозга и в 1,8 раза в сыворотке крови экспериментальных животных, что, очевидно, свидетельствует о способности ТК способствовать торможению развития ПОЛ при патологии. Наибольший антиоксидантный эффект действия ТК, проявляющийся в снижении активности главных ферментов АОЗ организма - СОД и каталазы, был выявлен при ишемии-реперфузии головного мозга. Введение ТК на фоне развития данной патологии приводило к снижению активности СОД в 2,3 раза и активности каталазы в 1,8 раза относительно показателей для животных с патологией. Под воздействием ТК наблюдалась нормализация работы глутатионовой АОС, что проявлялось в значительном снижении активностей ГП и ГР, а также восстановлении содержания GSH до исходного уровня. Кроме этого, при развитии ишемиии-реперфузии, был выявлен наибольший позитивный эффект действия ТК, по сравнению с другими патологиями, связанный с восстановлением уровня а-токоферола. Показано, что при введении ТК содержание а-токоферола увеличивалось в 2,9 раза в ткани мозга и в 3,9 раза в сыворотке крови экспериментальных животных. Введение ТК при ишемии-реперфузии мозга приводило также к стабилизации активности АГ и изменению содержания цитрата в сторону контрольных значений.
На основании проведенных исследований была предложена гипотетическая модель участия ТК в регуляции сободнорадикального гомеостаза при патологических состояниях, сопряженных с оксидативным стрессом. Согластно данной схеме, представленной на рис. 16, воздействие экстремальных факторов инициирует развитие свободнорадикальных процессов, приводящих к нарушению структурно-функционального состояния биологических мембран, увеличению их проницаемости и в конечном итоге к смерти клетки [16, 18].
Введение токсической дозы адреналина приводит к сужению кровеносных сосудов, увеличению ритма сердечных сокращений и в последствии к развитию гипоксического состояния, сопряженного с оксидативным стрессом.
Известно, что гепатотропный токсин - ССЦ является субстратом цитохрома Р45о в гепатоцитах, на котором происходит образование ССЦ' -продукта радикальной природы. Эти радикалы обладают высокой реакционной активностью и способны эффективно взаимодействовать как с белками, так и с липидами, инициируя СРО [10, 131]. В этой связи интересно отметить, что существуют предположения, что ТК способна оказывать регулирующее воздействие на редуктазу Р450 [98].
Ишемическое повреждение головного мозга влечет за собой нарушение энергетического обмена и, как следствие, развитие лактат-ацидоза.
Восстановление кровотока усиливает механизмы повреждения клеточных структур. Возможное снижение содержания лактата под влиянием ТК при ишемическом повреждении ткани, связано с тем, что ТК способствует трансформации лактата в пируват, и действует как кофермент окислительного декарбоксилирования пирувата и 2-оксоглутарата, что способствует торможению развития метаболического ацидоза.
Согласно полученным результатам ТК, проявляя свои антиоксидантные свойства, обусловленные наличием активных сульфгидрильных групп в молекуле, а также способностью связывать радикалы (02*~, Н202, НОС1), способствует ослаблению нагрузки на основное ферментативное звено АОЗ организма - СОД и каталазу. Кроме этого, способность ТК включать в хелатное кольцо ряд инов металлов, в том числе и Fe3+, способствует снижению интенсивности протекания реакции Фентона и процессов ПОЛ в клеточных компартментах.
Как показано рядом авторов, ТК не только обладает самостоятельным антиоксидантным потенциалом, но и обеспечивает мощную поддержку работы других антиоксидантных звеньев в организме [230, 271, 273], в этом отношении её протективное действие тесно связано с гомеостазом в системе глутатиона. Очевидно, выступая донором сульфгидрильных групп и, замещая GSH, ТК способствует поддержанию физиологического равновесия в системе глутатиона.
Уникальность ТК обусловлена её низким потенциалом восстановления, меньшим, чем у глутатиона. В этой связи, в редуцированном состоянии она может обеспечивать ферментативную регенерацию витамина С, который, в свою очередь, обеспечивает регенерацию витамина Е [252, 271].
Таким образом, благодаря своим структурно-функциональным особенностям ТК может рассматриваться как мощный фактор, регулирующий свободнорадикальный гомеостаз на различных уровнях, и как потенциальный терапевтический агент для лечения патологических состояний, сопряженных с развитием оксидативного стресса.
Йятеичпфцвщш (ТО
Нарутенпе
МСТЛ00.1И ЧССК1К
Процесс
Гибель
К.1С 1101
И,у!£Н+ цлтш ми > у I
Ф1'Hill О "Ml /| t ii-j^/l пищиграт
2-ОКОГНТ Г;ф;1Т \
ТЯрИН! роду мы адреналин ликгя!
Рис 16. Гипотетическая схема участия ТК в регуляции свободнораднкального гомеостаза при патологических состояниях,сопряженных с оксидативным стрессом. Обозначения протекторных эффектов ТК:
- регуляция функционирования реду кташ Р4«,: д-[> - участие ТК как кофермента в окислительном декарбоксплпровашш пиру вата и 2-оксоглутарата. 7 > - анхиокепдантнып эффект действия ТК (способность свя 1ывать радикалы О;" . Н^СК HOCI);
- способность ТК хелатпровать ионы Fe ■ - способность осуществлять рецикл а-токоферол; посредством других антиоксидантов.
- способность выступать донором сульфг ид рштьных групп. сужение кровеносных сосудов 1 увеличение ptlrsin q сердечных сокращении
Цшпопли ша
Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Макеева, Анна Витальевна, Воронеж
1. Активированные кислородные метаболиты в монооксидазных реакциях / В.В. Ляхович и др.. // Бюллетень СО РАМН. - 2005. - Т. 4, № 118. -С. 7-12.
2. Актуальные проблемы анестезиологии и реаниматологии / Под ред. Э.В. Недашковского. Архангельск: Тромсе, 1997. - 351 с.
3. Андреев А.Ю. Метаболизм активных форм кислорода в митохондриях / А.Ю.Андреев, Ю.Е. Кушнарева, А.А. Старков // Биохимия. 2005. -Т.70, №2. - С.246-264.
4. Андреев С.В. Моделирование заболеваний / С.В. Андреев ; под ред. С.В. Андреева. -М.: Медицина, 1972. 199 с.
5. Антиоксидантная система, онтогенез и старение / О.Н. Воскресенский и др. // Вопр. мед. химии. 1982. - № 1. - С. 14-27.
6. Антиоксиданты в кардиологии: характеристика наиболее применяемых средств / Л.В. Деримедведь и др. // Провизор. 1998. - № 13. - С.64-67.
7. Антиоксиданты и антигипоксанты в комплексном лечении больных хроническим бронхитом / Е.А. Уклистая и др. // Южно-российский журнал. 1998. - № 4. - С. 94-98.
8. Антоненков В.Д. Дегидрогеназы пентозного цикла в пероксисомах печени крыс / В.Д. Антоненков // Биохимия. 1984. - Т.49. - С. 11591165.
9. Арчаков А.И. Окисление чужеродных соединений и проблемы токсикологии / А.И. Арчаков, И.И. Карузина // Вестн. АМН СССР. -1988.-№ 1.-С. 14-24.
10. Афанасьев В.Г. К микрометоду определения лимонной кислоты в сыворотке крови с помощью фотоэлектроколориметра / В.Г. Афанасьев, B.C. Зайцев, Т.И. Вольфсон // Лаб. дело. 1973. - N1. - С. 115-116.
11. Балаболки М. И. Альфа-липоевая кислота (Эспа-липои) в комплексном лечении диабетической нейропатии/ М.И. Балаболки, Э.Р. Хасанова,
12. A.M. Мкртумян //Клиническая фармакология и терапия. 1998. - Т. 7, № 2 - С. 78-82.
13. Балаболкин М.И. Роль окислительного стресса в патогенезе сосудистых осложнений диабета / М.И. Балаболкин, Е.М. Клебанова // Проблемы эндокринологии. 2000. - Т. 46, № 6. - С. 29-34.
14. Барабой В.А. Механизмы стресса и перекисное окисление липидов /
15. B.А. Барабой // Успехи современной биологии. 1991. - Т. 111, вып. 6. -С. 21-28.
16. Березов Т.Т. Биологическая химия / Т.Т. Березов, Б.Ф. Коровкин. М.: Медицина, 1998. -704 с.
17. Боголепов Н.К. Церебральные кризисы и инсульт / Н.К. Боголепов. -М. : Медицина, 1971. 392 с.
18. Болдырев А.А. Окислительный стресс и мозг / А.А. Болдырев // Соросовский образовательный журнал. 2001. - Т.7, № 4. - С.21-28.
19. Бурд Г.С. Дыхательная недостаточность у больных с острыми нарушениями мозгового кровообращения : автореф. дис. . д-ра мед. Наук/Г.С. Бурд. М., 1983.-387 с.
20. Буреш Я. Методики и основные эксперименты по изучению мозга и поведения / Я. Буреш, О. Бурешова, Д.П. Хьюстон. М.: Медицина, 1991.- 167 с.
21. Верткин A.J1. Диабетическая автономная нейропатия / A.JI. Верткин, J1.M. Ибрагимова, Ю.С. Полупанова // (http://www.rmj.ru/articles 3918.htm).
22. Вихерт A.M. Патологическая анатомия ишемической болезни сердца: руководство по кардиологии / A.M. Вихерт. М.: Медицина, 1982. -512 с.
23. Вишневская Е.К. Клетки синусоидных сосудов печени / Е.К. Вишневская // Морфология. 1993. - Т. 104, №3-4. - С. 135-147.
24. Владимиров Ю.А. Свечение, сопровождающее биохимические реакции / Ю.А. Владимиров // Соросовский образовательный журнал. -1999.-№6. -С. 25-32.
25. Владимиров Ю.А. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах / Ю.А. Владимиров, А.И. Арчаков. М.: Наука, 1980 - 320с.
26. Владимиров Ю.А. Свободные радикалы и антиоксиданты / Ю.А. Владимиров // Вестник РАМН. 1998. - №7. - С.43-51.
27. Владимиров Ю.А. Физико-химические основы фотобиологических процессов / Ю.А. Владимиров, А.Я. Потапенко. М.: Высш. шк., 1989. -254 с.
28. Влияние мелатонина на оксидативный статус, содержание цитрата и активность аконитатгидратазы в печени крыс при токсическом гепатите / А.Н. Пашков и др. // Проблемы эндокринологии. 2005. -Т.51, № 6. - С. 41-43.
29. Влияние мелатонина на активность каталазы в сыворотке крови и печени крыс при токсическом гепатите / С.С. Попов и др. // Студенческая медицинская наука XXI века : материалы IV Международной конференции, Витебск, 27-29 окт. 2004 г. С.27-28.
30. Влияние препаратов биоантиоксидантов на систему крови у животных с синдромом пероксидации / Г.А. Лобань и др. // Биоантиоксидант. -Черноголовка, 1986. Т.1. - С.57.
31. Габриэлян Н.И. Методы определения витамина Е в сыворотке крови / Н.И. Габриэлян, Э.Г. Левицкий, О.И. Щербакова // Тер. архив. 1983. -№6.-С. 76-78.
32. Гаспарян С.А. Вопросы экспериментальной и клинической хирургии печени и поджелудочной железы / С.А. Гаспарян, Ю.А. Владимиров, А.П. Шаров. М.: Медицина, 1970. - 222 с.
33. Герасимов А.И. Биохимическая диагностика в травматологии и ортопедии /А.И. Герасимов, Л.Н. Фурцева М.: Медицина, 1986. - 236 с.
34. Гершенович З.С. Мочевина в живых организмах / З.С. Гершенович, А.А. Кричевская, А.И. Лукаш. Ростов на Дону: изд-во Ростовского гос. ун-та, 1970. - 84 с.
35. Губский Ю.И. Коррекция химических поражений печени / Ю.И. Губский. Киев: Здоровье, 1989. - 156 с.
36. Гулак ГТ.В. Гепатоцит: функционально-метаболические свойства / П.В. Гулак, A.M. Дудченко, В.В. Зайцев. М.: Наука, 1985. -268 с.
37. Гусев Е. И. Механизмы повреждения ткани мозга на фоне острой фокальной ишемии мозга / Е. И. Гусев, В.И. Скворцова, А.В. Коваленко, М.А. Соколов // Журн. невропатологии и психиатрии им. С. С. Корсакова. 1999. - Т. 99, № 2. - С. 65-70.
38. Гусев Е.И. Ишемия головного мозга / Е.И. Гусев, В.И. Скворцова. М: Медицина, 2001.-312 с.
39. Гусев Е.И. Сосудистые заболевания головного мозга / Е.И. Гусев, Г.С. Бурд, Н.Н. Боголепов ; под ред. Е.И. Гусева. М. : Медицина, 1979. -142 с.
40. Делянин Н.В. Механизмы антиоксидантной защиты организма при изменении режима кислородного обеспечения / Н.В. Делянин, A.M. Герасимов // Материалы международной научной конференции. -Гродно, 1993.-С. 18-19.
41. Држевецкая И.А. Основы физиологии обмена веществ и эндокринной системы / И.А. Држевецкая. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1994.-256с.
42. Дубинина Е.Е. Биологическая роль супероксидного анионрадикала и супероксиддисмутазы в тканях организма / Е.Е. Дубинина // Успехи современной биологии. 1989. - Т.108, №1. - С.3-12.
43. Дубченко А. М. Активность ферментов митохондрий и содержание метаболитов энергитического обмена в коре головного мозга крыс, обладающих различной чувствительностью к гипоксии : дис. . д-ра мед. наук / А. М. Дубченко. М., 1976. - 289 с.
44. Жеребцов Н.А. Биохимия: учебник / Н.А. Жеребцов, Т.Н. Попова, В.Г. Артюхов. Изд-во ВГУ, 2002. - 696 с.
45. Зайцев В.Г. Свободнорадикальные процессы в живых организмах / В.Г. Зайцев // Электронная монография on-line. (http://froxi.nm.ru)
46. Заклян С.М. Выявление локализации глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы в фибробластах полевок, и в миобластах крысы с помощью моноклональных антител против глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы / С.М. Заклян // Цитология. 1993. - Вып. 35, № 2. - С.81-85.
47. Звягина JI. А. Применение альфа-липоевой кислоты (препарат Эспа-липон) для лечения больных с хроническим нарушением мозгового кровообращения/ JI. А. Звягина // Фармакология. 2000. - № 6. - С. 2224.
48. Зенков Н.К. Окислительный стресс. Биохимические и патофизиологические аспекты / Н.К. Зенков, В.З. Лапкин, Е.Б. Меньшикова. М.: Наука, 2001. - 343 с.
49. Зильбер А.П. Медицина критических состояний / А.П. Зильбер. -Петрозаводск: Изд-во ПГУ, 1995. 359 с.
50. Зозуля Ю.А. Свободнорадикалыюе окисление и антиоксидантная защита при патологии головного мозга / Ю.А. Зозуля, В.А. Барабой, Д.А. Сутковой ; под ред. Ю.А. Зозуля. М. : Знание - М, 2000. - 344 с.
51. Ивашкина Н.Ю. Все ли мы знаем о лечебных возможностях антиоксидантов / Н.Ю. Ивашкина, Ю.О. Шульпекова // (http://medi.ru/doc/144402.htm).
52. Интенсивность свободнорадикальных процессов и регуляция активности цитоплазматической NADP-изоцитратдегидрогеназы в кардиомиоцитах крысы в норме и при ишемии / Л.В. Медведева и др. // Биохимия. 2002. - Т. 67, № 6. - С. 838-849.
53. Казимирко В.И. Свободнорадикалыюе окисление и антиоксидантная терапия / В.И. Казимирко, В.И. Бутылин, Н.И. Горобец.- К.: Морион, 2004.-160 с.
54. Калинина Т.С. Количественное определение степени фрагментации ДНК / Т.С. Калинина, А.В. Баннова, Н.Н. Дыгало // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2002. - Т. 134, № 12. - С. 641 -644.57,58
-
Макеева, Анна Витальевна
-
кандидата биологических наук
-
Воронеж, 2007
-
ВАК 03.00.04
- Регуляция свободнорадикального гомеостаза при хронической алкогольной интоксикации у крыс
- Экспрессия глутатионпероксидазы и глутатионредуктазы при оксидативном стрессе различной этиологии
- Влияние мелатонин-корригирующих препаратов-мелаксена и вальдоксана, на свободнорадикальный гомеостаз при синдроме тиреотоксикоза
- Цитокины в регуляции окислительных и антиоксидантных процессов в структурах головного мозга у крыс при остром эмоциональном стрессе
- Регуляция активности НАД- и НАДФ-изоцитратдегидрогеназ в печени крыс при индукции апоптоза и действии гепатопротекторов
