Активность прооксидантных и антиоксидантных ферментов крови у крыс с гипокортикоидными и гиперкортикоидными состояниями
Автор: Синицкий Антон Иванович, Комелькова Мария Владимировна, Козочкин Денис Александрович, Мишарина Мария Евгеньевна, Цейликман Ольга Борисовна, Цейликман Вадим Эдуардович, Лапшин Максим Сергеевич
Журнал: Человек. Спорт. Медицина @hsm-susu
Рубрика: Проблемы здравоохранения
Статья в выпуске: 1 т.14, 2014 года.
Бесплатный доступ
Целью работы является изучение активности ферментов крови, вовлеченных в регуляцию свободнорадикального окисления при гипо- и гиперкортикоидных состояниях. Исследование выполнено на 84 белых беспородных крысах. Гиперкортикоидное состояние моделировалось путем ежедневных трехчасовых иммобилизаций с интервалом между воздействиями 3 ч. Гипокортикоидное состояние моделировали путем введения глюкокортикостероидного препарата пролонгированного действия триамцинолона ацетонида (кеналог, Veb Berlin-Chemie, Германия, доза: 2 мг/кг). В цельной крови определяли активность ксантиноксидазы, супероксиддисмутазы, глутатионпероксидазы. При гиперкортикоидном состоянии, вызванном ежедневными иммобилизациями, наблюдалось увеличение активности ксантиноксидазы, при одновременном увеличении активностей глутатионпероксидазы и каталазы. Гипокортикоидное состояние, вызванное введением триамцинолона ацетонида, сопровождалось снижением активности ксантиноксидазы и миелопероксидазы при одновременном увеличении активности каталазы в крови. При изученном гиперкортикоидном состоянии наблюдалось повышение активности как прооксидантных, так и антиоксидантных ферментов крови, а при гипокортикоидном состоянии их снижение за исключением глутатионпероксидазы. Это свидетельствует об участии глюкокортикоидов в регуляции экспрессии этих ферментов.
Стресс, глюкокортикоиды, антиоксиданты
Короткий адрес: https://sciup.org/147153198
IDR: 147153198
Текст научной статьи Активность прооксидантных и антиоксидантных ферментов крови у крыс с гипокортикоидными и гиперкортикоидными состояниями
Подавляющее большинство метаболических процессов в организме позвоночных животных регулируется глюкокортикоидными (ГКГ) гормонами [14]. Уникальное разнообразие и распространенность эффектов ГКГ, очевидно, связаны с их основной функцией: эндокринной регуляцией стресса и адаптационных процессов. Известно, что ГКГ принимают участие и в регуляции процессов свободнорадикального окисления. Сегодня известно о глюкокортикоидной регуляции NO-синтазы [9], глутатионпероксидазы [13], каталазы [10], скорости продукции АФК [3, 8], НАДФH-оксидазы [12], мо-ноаминоксидазы [15]. Следовательно, от функционального состояния гипоталамо-гипофизарная адреналовая система (ГГАС), которое в свою очередь, определяется, прежде всего, частотой, длительностью, кратностью, и характером действующих стрессоров, могут зависеть и многие особенности свободнорадикального окисления. Дестабилизация ГГАС с последующим развитием гипо- или гиперкортикоидного состояния зачастую является основой для развития большого количества различных заболеваний. При этом весьма вероятным последствием такой дестабилизации является развитие окислительного стресса. В данной работе мы изучали активность ферментов крови, вовлеченных в регуляцию свободнорадикального окисления, при гипо-и гиперкортикоидных состояниях.
Материалы и методы . Исследование выполнено на 84 белых беспородных крысах. Гиперкортикоидное состояние моделировалось путем ежедневных трехчасовых иммобилизаций с интервалом между воздействиями 3 ч [2]. Дополнительно оценивалась индивидуальная чувствительность к гипоксии и уровень микросомального окисления животных [2]. Гипокортикоидное состояние моделировали путем введения глюкокортикостероидного препарата пролонгированного действия триамцинолона ацетонида (кеналог, Veb Berlin-Chemie, Германия, доза: 2 мг/кг) [7]. В цельной крови определяли активность ксантиноксидазы [11], глутатионпероксидазы [1], каталазы [4]. Содержание молекулярных продуктов ПОЛ определяли по методике И.А. Волчегорского и соавт. [6], а содержание карбонилированных белков – по методике Е.Е. Дубининой и соавт. [5]. Статистическую значимость различий между несколькими группами определяли с помощью критерия Крас-келла – Уолиса, между двумя группами по критерию Манна – Уитни.
Результаты и обсуждение. При гиперкортикоидном состоянии, вызванном ежедневными иммобилизациями, наблюдалось увеличение активности ксантиноксидазы, при одновременном увеличении активностей глутатионпероксидазы и каталазы (табл. 1).
Таблица 1
Уровень активности ферментов у нестрессированных и стрессированных крыс
|
Фермент |
Контроль (n = 18) |
Стресс (n = 17) |
|
Миелопероксидаза в крови, Мкм/мин/л |
43,06 ± 2,4 Р = 0,009 U |
63,34 ± 5,67 |
|
Ксантиноксидаза в крови, mU/min/g Hb |
0,34 ± 0,01 Р = 0,004 U |
0,47 ± 0,02 |
|
Каталаза в крови, кат |
19,52 ± 0,96 Р = 0,0002 U |
15,35 ± 0,55 |
|
Каталаза в крови, кат/г Гб |
111,81 ± 4,8 Р = 0,04 U |
98,45 ± 3,5 |
|
Глутатионтрансфераза, мкм/мин/л |
1,38 ± 0,09 Р = 0,02 U |
0,98 ± 0,11 |
Примечание. U – критерий Манна – Уитни; различия считали статистически значимыми при р < 0,05; Р – статистическая значимость различий между группами контроль и стресс.
Таблица 2
Влияние триамцинолона ацетонида на уровень активности прооксидантных и антиоксидантных ферментов крови, содержание молекулярных продуктов перекисного окисления липидов и уровень окислительной модификации белков
|
Показатель |
Контроль (n = 18) |
Триамцинолона ацетонид (n = 16) |
|
Каталаза, мкмоль /мл /мин |
5,97 ± 0,86 |
* 9,36 ± 0,89 |
|
Глутатионпероксидаза, ммоль/мл/мин |
7,71 ± 0,46 |
* 1,58 ± 0,67 |
|
Глутатионтрансфераза, ммоль/мл/мин |
10,11 ± 1,91 |
* 3,09 ± 0,8 |
|
Ксантиноксидаза, ЕД/л |
6,67 ± 0,66 |
* 1,14 ± 0,69 |
|
Миелопероксидаза, мкмоль/л/мин |
37,65 ± 2,16 |
* 30,17 ± 1,41 |
|
Окислительная модификация белка, мкмоль/ г белка |
4,472 ± 0,316 |
* 6,246 ± 0,689 |
|
Окислительная модификация белка, (индукция Fe2+/H2O2), мкмоль / г белка |
12,97 ± 27,07 |
11,24 ± 11,08 |
|
Диеновые конъюгаты (гептановая фаза), е.о.и. |
0,967 ± 0,022 |
0,966 ± 0,025 |
|
Кетодиены и сопряжённые триены (гептановая фаза), е.о.и. |
0,264 ± 0,018 |
* 0,367 ± 0,041 |
|
Шиффовы основания (гептановая фаза), е.о.и. |
0,021 ± 0,021 |
0,007 ± 0,007 |
|
Диеновые конъюгаты (изопропанольная фаза), е.о.и. |
0,612 ± 0,036 |
* 0,315 ± 0,069 |
|
Кетодиены и сопряжённые триены (изопропанольная фаза), е.о.и. |
0,323 ± 0,010 |
* 0,464 ± 0,099 |
|
Шиффовы основания (изопропанольная фаза), е.о.и. |
0,011 ± 0,010 |
0,012 ± 0,012 |
Примечание. * – статистически значимые отличия от соответствующих показателей контрольной группы; е.о.и. – единицы окислительного индекса.
На этом фоне у стрессированных животных отмечено повышение содержания изопропанол-растворимых кетодиенов и сопряженных триенов в плазме крови. Однако на эту тенденцию оказывало влияние исходная устойчивость животных к гипоксии. Обнаружено, что у стрессированных высокоустойчивых (ВУ) животных по сравнению с контролем наблюдалось снижение активности ксантиноксидазы. В отличие от ВУ крыс стресси- рование НУ крыс привело к повышению активностей миелопероксидазы и ксантиноксидазы. Кроме того, у стрессированных НУ животных наблюдалось снижение активности каталазы. На этом фоне у стрессированных НУ крыс наблюдалось повышение содержания изопропанол-растворимых диеновых конъюгатов. Данные изменения не зависели от исходных различий по уровню микросомального окисления.
Гипокортикоидное состояние, вызванное введением триамцинолона ацетонида, сопровождалось снижением активности ксантиноксидазы и миелопероксидазы в крови. Активность глутатионпероксидазы и глутатионтрансферазы также была снижена (табл. 2). Но при этом наблюдалось увеличение активности каталазы, что свидетельствует о некотором увеличении антиоксидантной защиты в крови. Указанные изменения активностей про- и антиоксидантных ферментов сопровождались накоплением вторичных продуктов перекисного окисления липидов и усилением спонтанной и металл-катализируемой окислительной модификации белков. При этом статистически значимо уменьшалось содержание изопропанол-растворимых диеновых конъюгатов, что указывает на преобладание среди продуктов свободнорадикального окисления карбонильных производных.
Таким образом, у ВУ крыс при стрессе наблюдалось снижение активности как проокси-дантных, так и антиоксидантных ферментов. Это может отражать уменьшение кислородного запроса тканей, что является одним из признаков толерантной стратегии адаптации. Напротив, у НУ животных, также как и в общей выборке стрессированных животных, наблюдалось усиление активности таких прооксидантных ферментов, как ксантиноксидаза и миелопероксидаза, при одновременном снижении активности каталазы. Таким образом, одно и то же стрессорное воздействие привело к различным изменениям баланса проок-сидантных и антиоксидантных ферментов. Только у НУ крыс по этим параметрам наблюдались признаки оксидативного стресса в зависимости от устойчивости к гипоксии. Анализ взаимоотношения между глюкокортикоидами и процессом свободнорадикального окисления позволяет рассматривать гормоны коры надпочечников в качестве кон-дициональных факторов, у которых эффективность и последствия действия определяются условиями, в которых они находятся. В этом контексте можно рассматривать влияние глюкокортикоидов на активность антиоксидантных и проок-сидантных ферментов как основной механизм их регуляции свободнорадикального окисления. Влияние глюкокортикоидов на самые разнообразные ферменты сводятся к непосредственному влиянию гормонов на их активность и влияние гормонов на их экспрессию.
Заключение. При изученном гиперкортикоидном состоянии наблюдалось повышение активности как прооксидантных, так и антиоксидантных ферментов крови, а при гипокортикоидном состоянии их снижение за исключением глутатионпероксидазы. Это свидетельствует об участии глюкокортикоидов в регуляции экспрессии этих ферментов.
Исследование поддержано грантом РФФИ 14-04-01381.
Список литературы Активность прооксидантных и антиоксидантных ферментов крови у крыс с гипокортикоидными и гиперкортикоидными состояниями
- Власова, С.Н. Активность глутатионзависимых ферментов в эритроцитах при хронических заболеваниях печени у детей/С.Н. Власова, Е.И. Шабунина, И.А. Переслегина//Лаб. дело. -1990. -№ 8. -С. 19-22.
- Грек, О.Р. Гипобарическая гипоксия и метаболизм ксенобиотиков/О.Р. Грек, А.В. Ефремов, В.И. Шарапов. -М.: ГЭОТАР-Медиа, 2007. -120 с.
- Дубинина, Е.Е. Продукты метаболизма кислорода в функциональной активности клеток (жизнь и смерть, созидание и разрушение). Физиологические и клинико-биохимические аспекты/Е.Е. Дубинина. -СПб.: Мед. пресса, 2006. -397 с.
- Королюк, М.А. Метод определения активности каталазы/М.А. Королюк, Л.И. Иванова, И.Г. Майорова//Лаб. дело. -1988. -№ 1. -С. 16-19.
- Окислительная модификация белков сыворотки крови человека, метод её определения/Е.Е. Дубинина, С.О. Бурмистров, Д.А. Ходов и др.//Вопросы мед. химии. -1995. -№ 41. -С. 24-26.
- Сопоставление различных подходов к определению продуктов перекисного окисления липидов в гептан-изопропанольных экстрактах крови/И.А. Волчегорский, А.Г. Налимов, Б.Г. Яровинский, Р.И. Лифшиц//Вопросы мед. химии. -1989. -№ 1. -С. 127-131.
- Экспериментальное моделирование и лабораторная оценка адаптивных реакций организма/И.А. Волчегорский, И.И. Долгушин, О.Л. Колесников, В.Э. Цейликман. -Челябинск: Изд-во ЧГПУ, 2000. -167 с.
- Glucocorticoid receptor agonist compound K regulates dectin-1-dependent inflammatory signaling through inhibition of reactive oxygen species/T.T. Cuong, Y. Chul-Su, Y. Jae-Min et al.//Life Sciences. -2009. -Vol. 85. -Р. 625-633.
- Glucocorticoid response elements and 11βhydroxysteroid dehydrogenases in the regulation of endothelial nitric oxide synthase expression/Y. Liu, D. Mladinov, J.L. Pietrusz et al.//Cardiovascular Research. -2009. -Vol. 81. -P. 140-147.
- Glucocorticoid treatment skews human monocyte differentiation into a hemoglobin-clearance phenotype with enhanced heme-iron recycling and antioxidant capacity/F. Vallelian, C.A. Schaer, T. Kaempfer et al.//Blood. -2010. -Vol. 116 (24). -Р. 5347-5356.
- Hashimoto, S. A new spectrophotometric Assay Method of Xantineoxidase in Grude Tissue Homogenate/S. Hashimoto//Analytical biochemistry. -1974. -Vol. 62. -Р. 426-435.
- NADPH Oxidase Mediates Depressive Behavior Induced by Chronic Stress in Mice/J.S. Seo, J.Y. Park, J. Choi et al.//The Journal of Neuroscience. -2012. -Vol. 32 (28). -Р. 9690-9699.
- Patel, R. Disruptive effects of glucocorticoids on glutathione peroxidase biochemistry in hippocampal cultures/R. Patel, L. McIntosh, J. McLaughlin//Journal of Neurochemistry. -2002. -Vol. 82. -Р. 118-125.
- Sapolsky, R. How do glucocorticoids influence stress responses? Integrating permissive, suppressive, stimulatory, and preparative actions/R.M. Sapolsky, M. Romero, A. Munck//Endocrine Revies. -2000. -№ 1. -Р. 55-82.
- Transcription factor E2F-associated phosphoprotein (EAPP), RAM2/CDCA7L/JPO2 (R1), and simian virus 40 promoter factor 1 (Sp1) cooperatively regulate glucocorticoid activation of monoamine oxidase B/K. Chen, X.M. Ou, J.B. Wu, J.C. Shih//Mol. Pharmacol. -2011. -Vol. 79(2). -Р. 308-317.
