Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Коррекция нарушений состава жирных кислот липидов эритроцитов алиментарными полиненасыщенными жирными кислотами при развитии сердечно-сосудистой патологии у мужчин

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Козычева, Елена Викторовна, Москва

51: дд-З/з ое - У

ВЛАДИВОСТОКСКИЙ ФИЛИАЛ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА ФИЗИОЛОГИИ И ПАТОЛОГИИ ДЫХАНИЯ СО РАМН - НИИ МЕДИЦИНСКОЙ КЛИМАТОЛОГИИ И ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО

ЛЕЧЕНИЯ.

На правах рукописи УДК 616.1-08-039.71-055.1:613.292:577.115.3

КОЗЫЧЕВА ЕЛЕНА ВИКТОРОВНА

КОРРЕКЦИЯ НАРУШЕНИЙ СОСТАВА ЖИРНЫХ КИСЛОТ

ЛИПИДОВ ЭРИТРОЦИТОВ АЛИМЕНТАРНЫМИ ПОЛИНЕНАСЫЩЕННЫМИ ЖИРНЫМИ КИСЛОТАМИ ПРИ РАЗВИТИИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ПАТОЛОГИИ У МУЖЧИН

03. 00. 04 - Биохимия

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

НАУЧНЫЕ РУКОВОДИТЕЛИ: доктор биологических наук СВЕТАШЕВ В.И.

доктор медицинских наук, профессор ИВАНОВ Е. М.

МОСКВА - 1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 6

Раздел I. Обзор литературы. 10

Раздел П. Собственные исследования. 48

Глава 1. Материалы и методы. 48

1.1. Материал исследования. 4 8

4

1.2. Клинико-биохимические методы определения показателей липидного обмена. ^

1.3. Анализ жирных кислот липидов эритроцитов крови. 48

1.4. Профилактические и лечебные комплексы. 5 0

1.5. Статистические методы исследования. 53 Глава 2. Клинико-биохимическая характеристика обследуемых групп.

54

2.1. Формирование групп наблюдения. 54 4 2.1.1 .Формирование контрольных групп. 55

2.1.2. Формирования групп риска. 56

2.1.3. Клиническая характеристика групп больных. 61

2.1.3.1. Группа больных ИБС. 61

2.1.3.2. Группа больных ИМ. 62

2.2. Состав ЖК липидов эритроцитов обследуемых групп. 65

2.2.1. Характеристика состава ЖК здоровых мальчиков и мужчин. 66

2.2.2. Характеристика состава ЖК мальчиков группы скрытого

72

* риска.

2.2.3. Характеристика состава ЖК мужчин групп риска. 82

2.2.4. Характеристика состава ЖК мужчин с сердечно-сосудистой

патологий.

2.2.5. Динамика (4 года) состояния липидного обмена и

клинической картины у мужчин группы скрытого риска.

Глава 3. Коррекция состава Ж5С липидов эритроцитов

101

алиментарными шЗ ПНЖК.

3.1. Состав ЖК диетического продукта. 101

3.2. Влияние алиментарных ПНЖК на состав липидов эритроцитов

102

обследуемых групп.

3.2.1. Влияние алиментарных юЗ ПНЖК на состав ЖК липидов

эритроцитов мальчиков с наследственной предрасположенностью по ГЪ и ИМ. 102

3.2.2. Влияние алиментарных соЗ ПНЖК на состав ЖК липидов

112

эритроцитов мужчин в группах риска.

3.2.3. Влияние алиментарных 0)3 ПНЖК на состав ЖК липидов

121

эритроцитов мужчин с ИБС и ИМ.

3.2.4. Динамика (4 года) изменений состава ЖК липидов эритроцитов мужчин группы скрытого риска под влиянием алиментарных ©3 ПНЖК. 132

ВЫВОДЫ 140

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 142

н

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ Список кратких обозначений некоторых жирных кислот

АГ - артериальная гипертония АД - артериальное давление 4» АК - арахидоновая кислота

АПБ - адилпереносящий белок

АС - атеросклероз

АТФ - аденозинтрифосфорная кислота

ГБ - гипертоническая болезнь

ДГК - докозагексаеновая кислота

ДНК - докозапентаеновая кислота

ЖК - жирные кислоты

ИБС - ишемичеекая болезнь сердца

г

ИМ - инфаркт миокарда ИН - индекс ненасыщенности ЛН - линолевая кислота ЛНК - линоленовая кислота

ЛП - липопротеиды

Л11Н11 - липопротеиды низкой плотности

НЦД - нейроциркулярная дистония

ПНЖК - полиненасыщенные жирные кислоты

Н

ПОЛ - перекисное окисление липидов ССЗ - сердечно-сосудистые заболевания ТГ - триглицериды ТХ - тромбоксан

ФАТ - фактор активации тромбоцитов ФЛ - фосфолипиды

ФС - фосфатидилсерии ФХ - фосфатидилхолин ФЭА - фосфатадилэтанолашш ХС - холестерин

ХС ЛПВП - холестерин липопротеидов высокой плотности

ХС ЛПВП - холестерин липопродеидов низкой плотности ЭКГ - электрокардиограмма

ЭПК - эйкозапентаеновая кислота

*

Краткое обозначение Тривиальное название

14:0 Миристиновая

16:0 Пальмитиновая

18:0 Стеариновая

16:1©7 Пальмитоолеиновая

18:1ю9 Олеиновая

18:2(06 Линолевая

18:ЗюЗ Альфа-линоленовая

18:4юЗ Октадекатриеновая

18:3ш6 Гамма-линоленовая

20:3ш6 Дигомогамма-линоленовая

20:4ш6 Арахидоновая

20:5юЗ Эйкозапентаеновая

22:4ю6 Докозатетраеновая

22:5гоЗ Докозапентаеновая

22:6шЗ Докозагексаеновая

ВВЕДЕНИЕ

В последние 15-20 лет наука переживает своеобразный «бум» эпидемиологических, экспериментальных и клинических исследований, ориентированных на выяснение физиологической роли эесенциальных жирных кислот (ЖК) и клинических проявлений их дисбаланса в организме. Возникли предположения о прямых причинно - следственных отношениях между использованием в диете жира морской рыбы и снижением риска основных сердечно - сосудистых заболеваний (ССЗ). Определенным подтверждением этому являются низкая заболеваемость атеросклерозом и высокая средняя продолжительность жизни в большом числе регионов мира, где население употребляет в пищу преимущественно морепродукты: в Японии, Норвегии, прибрежных районах Китая, Южной Корее, Австралии, Новой Зеландии [174, 277].

Сердечно-сосудистые заболевания сопровождаются нарушением в составе !ЖК клеточных мембран [87, 88, 166]. Структурные и функциональные свойства мембран зависят от природы фосфолипидов (ФЛ) и входящих в их состав ЖК [88, 166]. Среди мембранных воздействий важным направлением в диетологии является использование полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) семейства юЗ [30, 45, 46, 58, 138, 244]. Алиментарные ПНЖК эффективно инкорпорируются в ФЛ мембран различных клеток, увеличивая степень их ненасыщенности, что предопределило широкое использование в диетотерапии ССЗ источников этих ЖК, главным образом жиров морских рыб [10, 232].

Липидный состав морских рыб очень богат и разнообразен, в него входит более 200 жирных кислот, из них основную часть составляют ПНЖК 5-6 наименований. На них приходится до 60-90 процентов от общего содержания липидов.

Хорошо известно, что некоторые ПНЖК являются предшественниками эйкозаноидов - биологически активных веществ, к которым относятся iiростагландины, тромбоксаны и лейкотриены. Эйкозаноиды выполняют роль биологических месенджеров во многих биологических процессах как физиологической, так и патологической направленности [257].

В литературе можно найти большое количество работ, посвященных соЗ ПНЖК, их действию на различные системы и обмены, возможности использования препаратов на основе этих кислот для профилактики и реабилитации ССЗ [47, 53, 81, 232]. Однако многие вопросы, касающиеся влияния алиментарных ПНЖК на липидный состав крови при этих заболеваниях, остается неясными. Прежде всего это вопросы влияния ЖК диеты на состав ЖК клеточных мембран.

Анализ многочисленных клинических наблюдений отечественных и зарубежных авторов показал заметное увеличение распространения шпе-мической болезни сердца (ИБС) в более молодых возрастных группах [1, 78, 279]. Поэтому сейчас очень остро стоит проблема раннего выделения контингента лиц, которые находятся еще в фазе предболезни, либо имеют предрасположенность к развитию ИБС, так как только на раннем этапе патологического состояния, а еще лучше - до его развития, профилактические мероприятия оказываются наиболее эффективными [150]. В течении ряда лет коллективом лаборатории НИИ медицинской климатологии и восстановительного лечения проводятся исследования, направленные на поиск новых факторов риска развития ССЗ, методов воздействия на них с целью профилактики на популяционном и индивидуальном уровнях. Проводимые изыскания лаборатории в 90-ых годах позволили впервые обосновать возможность использования ЖК липидов эритроцитов в ранней, доклинической диагностике ИБС [39] и предложить способ диагностики ИБС [43]. В мировой литературе последних лет появилось достаточно много

сведений о значительных нарушениях в составе ЖК различных компонентов крови у больных ИБС [130,210]. В указанных работах речь прежде всего идет об эссенциальных ©6 и соЗ ЖК и их диагностической значимости. Но лишь единичные исследования посвящены использованию ЖК в ранней диагностике ИБС [269].

Несмотря на обилие работ по изучению состава ЖК клеток крови при ИБС, в этой проблеме имеется много белых пятен. Отсутствуют сведения не только о роли минорных компонентов (разветвленных ЖК, нормальных и изо- строения) в механизмах формирования патологического метаболизма, но и других ЖК ©6 и юЗ строения, кроме арахидоновой и эйкозапен-таеновой. Не дана характеристика состояния метаболических взаимоотношений ЖК как в общем для сердечно-сосудистой патологии, так и для каждого периода заболевания (доклинического, клинического, постклинического). Исследования в этом направлении способствуют установлению дифференцированной роли ЖК липидов эритроцитов крови (шб, юЗ) в механизмах формирования, прогрессирования и ремиссии сердечнососудистой патологии.

Данные литературы, а также результаты собственных исследований подтвердили наибольший риск развития сердечно-сосудистой патологии в популяции мужчин, что побудило более подробно изучить состояние метаболизма ЖК у лиц мужского пола, обосновать возможность коррекции нарушения состава и обмена ЖК на различных стадиях патологического процесса.

В связи с изложенной выше актуальностью проблемы целью настоящих исследований явилось: Изучить степень и длительность воздействия алиментарных ПНЖК морского происхождения на ЖК липидов эритроцитов у мужчин с факторами риска и больных ССЗ.

Задачи исследования:

1.Изучить качественный и количественный состав ЖК эритроцитов

крови здоровых и больных лиц мужского пола на разных стадиях ИБС .

2. Провести мониторинг состава ЖК эритроцитов мужчин с доклинической стадией ИБС.

3.Установить взаимосвязь прогрессирования нарушений метаболизма ЖК с развитием ИБС.

4. Изучить возможность коррекции выявленных нарушений в составе ЖК алиментарными ©3 ПНЖК у лиц мужского пола с факторами риска ИБС.

5. Изучить возможность коррекции выявленных нарушений ЖК алиментарными 0)3 ПНЖК у мужчин больных ССЗ.

6. Изучить отдаленные результаты эффективности коррекции через 3, 6 месяцев и 4 года у мужчин с доклинической стадией заболевания.

1

Раздел !. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Синтетические лекарственные препараты или лекарства природного происхождения чаще всего содержат вещества, которых в организме человека нет. Действующие начала лекарства связываются с рецепторами клеток, изменяют скорости, а иногда и направления ферментативных реакций или каким-то иным путем воздействуют на протекающие в организме процессы. Обычно такие лекарства в организме не накапливаются, а довольно быстро выводятся из него в неизменном виде или после простейших биохимических преобразований - частичного окисления, метилирования, гли-козилирования. шЗ ПНЖК отличаются от обычных лекарственных веществ тем, что, во-первых, они уже присутствуют в организме человека. Во-вторых, эти ПНЖК являются компонентами ряда обычных продуктов питания. Фактически при применении их препаратов просто увеличивают количества потребляемых человеком юЗ ПНЖК. В организме ©3 ПНЖК либо запасаются в отдельных органах и тканях, либо претерпевают различные превращения, самое главное из которых - биосинтез липидов с высокой биологической активностью - оксилипинов.

Процессы сорбции соЗ ПНЖК из препаратов или пищевых продуктов, их дальнейшая судьба зависят от присутствия других жирных кислот в пище и от состава липидов, находящихся в организме человека. Одна из важнейших сторон механизма действия шЗ ПНЖК - их влияние на обмен жирных кислот, прежде всего об и соЗ ЖК.

Главные жирные кислоты, номенклатура, биосинтез и превращения. В настоящее время насчитывается свыше 800 различных ЖК, выделенных из природных источников. Все главные ЖК являются алифатическими монокарбоновыми кислотами с неразветвленной цепью, четными, с карбоксильной [-СООН] группой с одного конца и метальной [-СН3] группой с противоположного конца (Рис.1).

СНз - (СН2)„ - сн2 - сн2 - соон

со р а

Рис. 1

Жирные кислоты могут быть названы в соответствии с систематической или тривиальной номенклатурой. Систематическая номенклатура описывает кислоты относительно метильного (о) конца и характеризует положение двойной связи молекулы. Часто при сокращенном обозначении положения двойной связи в молекуле жирной кислоты используется буква п, которая является синонимом (со). Систематическая номенклатура допускает в ряде случаев использовать показатель положения двойной связи с карбоксильного конца - значок (А) (таблица 1). Таким образом, систематическая номенклатура может показывать локализацию двойной связи, как относительно карбоксильной группы, так относительно метильной группы в молекуле жирной кислоты [159].

Помимо длины цепи, жирные кислоты различаются и по количеству двойных связей. Полностью насыщенные кислоты содержат максимальное количество атомов водорода в цепи. Жирные кислоты, которые имеют только одну ненасыщенную связь, т.е. удалены два атома водорода у рядом стоящих атомов углерода называются моноеновыми кислотами. И наконец, кислоты у которых в молекуле имеются две или более двойных связей называются полиненасыщенными. Максимальное количество связей в природных жирных кислотах не превышает 6. Двойные связи в большинстве случаев имеют ая-конфигурацию и, если связей в молекуле более одной, то они, как правило, разделены метиленовыми группами [-СН=СН-СН2~ СНСН-].

Природные жирные кислоты с одной или более двойных связей могут быть классифицированы в несколько семейств. Количество семейств по версиям различных исследователей отличаются и составляют до 12 [160].

Таблица 1.

Номенклатура жирных кислот С18 - С22 * _

Тривиальное Систематическая А- характеристика Насыщенность

название номенклатура

п(со)-характеристика

Стеариновая 18:0 н-октадеканоат 18:0 Насыщенная

Олеиновая 18:1п-9 г/мс-Д9-октадекадиеноат 18.-1Д9 Моноеновая

Линолевая 18:2п-6 цис,цис- Д9,Д12 18:2Д9,12 Полиеновая

октадекатриеноат

а-Линоленовая Полностью 1(ис-А9,АпА]5 18:ЗД9,12,15 Полиеновая

18:3п-3 октадекатр иеноат

Арахидоновая Полностью цис-А5,Д8,ДП,Д14 20:4Д5,8,11,14 Полиеновая

20:4п-6 эйкозатетраеноат

Эйкозапентаеновая Полностью цис-А5,А\Аи,Ам,А17 20:5Д5,8,11,14,17 Полиеновая

20:5п-3 эйкозапентаеноат

Докозагексаеновая Полностью г/мс-Д4,Д7,Д10,Д'-\Д1б,Д19 22:6Д4,7,10,13,16,19 Полиеновая

22:6п-3 докозагексаеноат

Тем не менее, большинство авторов считают, что наиболее важные для жизнедеятельности жирные кислоты объединены в четыре главных семейства полиненасыщенных жирных кислот (таблица 2) [145]. ПНЖК образованные в этих четырех семействах условно разделяют на эссенциальные и не эссенциальные. К эссенциальным ПНЖК относятся ЖК соЗ и соб ряда, в то время как к не эссенциальным ПНЖК относят кислоты со 7 и со9 рядов [101]. ЖК соЗ и соб рядов должны быть получены с пищей и не могут быть синтезированы в клеточных системах млекопитающих из простых углеродных предшественников. Первые кислоты данных рядов - а-линоленовая и линолевая кислоты должны быть получены только с пищей [145]. Синтез других ЖК соЗ и соб рядов, например ЭПК, ДГК и АК из а-линоленовой и линолевой кислот может проходить с разными скоростями в организме жи-

вотных. Не эссенциальные ПНЖК рядов со7 и со9 в следовых количествах присутствуют в тканях млекопитающих, например 20:3со9, 20:4со7 и при недостатке в диете эссенциальные ПНЖК могут замещать их в мембранных липидах [305].

Таблица 2.

Ш Основные семейства природных полиненасыщенных кислот

(метилен-разделенные)

п-3 семейство образованное из а-линоленовой кислоты (9,12,15-18:3)

16:3, 16:4, 18:4, 18:5, 20:2, 20:3, 20:4, 20:5, 21:5, 22:3, 22:5, 22:6 п-6 семейство образованное из линолевой кислоты (9,12-18:2)

16:2, 18:3, 20:2, 20:3, 20:4, 22:2, 22:3, 22:4, 22:5 п-7 семейство образованное из пальмитолеиновой кислоты ( 9-16:1)

16:2, 17:2, 18:3, 19:2 п-9 семейство образованное из олеиновой кислоты (9-18:1) * 17:2,18:2,20:2,20:3,22:3,22:4

Чтобы было более понятным, каким образом формируется пул жирных кислот в организме и как он, в свою очередь, может влиять на протекание важнейших биологических процессов, необходимо кратко остановиться каким образом происходит метаболизм этого важнейшего класса соединений.

Биосинтез ЖК является комплексом ряда интегрированных реакций, в которых субстраты конкурируют за доступность к ферментам, активность которых контролируется многими факторами [185]. Ключевыми ферментами имеющими прямое отношение к синтезу жирных кислот de novo, т.е. превращение ацетата в жирные кислоты, являются ацетил-СоА карбокси-лаза (ЕС 6.4.1.2) и синтетаза жирных кислот. Первичным звеном при биосинтезе жирных кислот служит ацетил-СоА, который под действием аце-тил-СоА карбоксилазы карбоксилируется до малонил-СоА. Эта необрати-

мая реакция представляет собой решающий этап в синтезе жирных кислот. В качестве простетической группы этот фермент содержит биотин и реакция проходит в две стадии: сначала за счет АТФ образуется промежуточный продукт - карбоксибиотин-Е, который затем передает активированную СОг-группу на ацетил-СоА с образованием малонил-СоА [90]. Связывание субстратов с ферментом и освобождение продуктов происходит со специфической последовательностью (Рис. 2 ).

АТФ НССЬ

АДФ Р1 Ацетил-СоА

Малонил-СоА

БИОТИН-Е

Карбоксибиотин-Е

БИОТИН-Е

Рис. 2. Пос