Исследование свободно-радикальных модификаций биомолекул как механизм генотоксичности ксенобиотиков

Свободнорадикальные модификации биомолекул (липиды, белки и нуклеиновые кислоты) являются основным механизмом реализации генотоксического действия ксенобиотиков.

Ксенобиотики – это чужеродные вещества, включая различные препараты, которые способны под действием метаболизма усиливать процесс свободно-радикального окисления (СРО), т. е. вызывать нарушение биологических процессов. Особое место здесь отводится активным формам кислорода (АФК), которые являются активатора- ми данных «токсинов». Защита клетки от АФК осуществляется, в первую очередь, несколькими антиоксидантными ферментами: супероксиддисмутазой (СОД) и каталазой [3].

Современная токсикология является важной составляющей системы обеспечения химической безопасности, социально-гигиенического и экологического мониторинга. В настоящее время возникает необходимость внедрения в широкую медицинскую практику методов генотипирования ферментов ме-таболизмов лекарств.

Одни токсиканты биотрансформируются в активные электрофилы, которые считаются причинами модификаций, другие – могут привести к формированию оксидантов и эндогенных электрофилов, которые могут также модифицировать белки [4].

Первое звено в окислительной модификации биомолекул представлено липидами, которые способствуют разветвлению и вовлечению в сферу белков и нуклеиновых кислот. Если происходит повреждение на уровне биомембран, то нарушаются главным образом функции липидов (изменение проведения сигнала в клетку) и белков. Все это приводит к нарушению функций ферментов, которые способствуют изменению генетических процессов, например, репарации [2]. Таким образом, происходят окислительные модификации ДНК, т. е. генерализация последствий свободно-радиальных процессов в организме на клеточном уровне.

Одним из наиболее важных процессов для поддержания гомеостаза и коррекции интоксикационных явлений в организме является система перекисного окисления липидов (ПОЛ) [4–7]. Критериями оценки ПОЛ в нашем исследовании послужило качественное и количественное определение концентраций первичных (диены и триены) и вторичных (малоновый диальдегид (МДА)) продуктов ПОЛ, активности антиоксидантных ферментов (АОФ) (каталаза и СОД) [2].

Определение МДА проводили в кислой среде при нагревании, где он реагирует с тиобарбитуровой кислотой (ТБК) с образованием окрашенного комплекса [1]. Активность СОД определяли методом, основанном на способности фермента тормозить аэробное восстановление нитросинего тетра-золия с образованием формазана.

Об активности каталазы судили по количеству субстрата перекиси водорода, оставшейся в инкубационной среде и образующей с солями молибдена стойкий окрашенный комплекс.

Генетическая изменчивость ферментов антиоксидантной системы организма также является одной из задач нашей лаборатории. Изучая гены, кодирующие АОФ, мы можем говорить о том, какие изменения происходят как на клеточном, так и на молекулярном уровнях [9–11].

Рис.1. Определение концентрации МДА

Норма

Патология

Рис.2. Определение концентрации СОД

109 ед/мл                                                 мкмоль/л

Рис.3. Определение активности каталазы

Результаты анализа изменения активности ферментов АОС – каталазы и СОД и концентрации мутагена ПОЛ – МДА подтверждают наличие эндогенной интоксикации у больных, а исследованные характеристики являются маркером состояния клеток крови.

Показанные изменения в концентрации и активности ферментов могут быть связаны как с изменением структурного состояния клеток (секреция и высвобождение клеточных ферментов в плазму крови), с синтезом ферментов de novo в связи с изменением экспрессивной активности генов, так и с действием ксенобиотиков [8].

Если токсины настолько губительно действуют на всех уровнях, то лучше останавливать их влияние еще на процессе перекисного окисления липидов, чем на уровне ДНК.

БИБЛИОЃРАФИЧЕСЌИЙ СПИСОЌ

• 1.    Бессмельцев С. С., Царапкин И. М., Федорова З. Б. Новый способ оценки реологических свойств эритроцитов у хирургических больных с эндогенной интоксикацией / С. С. Бессмельцев, И. М. Царапкин, З. Б. Федорова // Вестн. хирургии им. Грекова. — 1997. — № 156. — С. 32-36.

• 2.    Владимиров Ю. А. Свободные радикалы и антиоксиданты / Ю. А. Владимиров // Вестн. РАМН. — 1998. — № 7. — С. 43—47.

• 3.    Зейналы Э. М., Абдуллаев Ѓ. М. Перекисное окисление липидов и антиоксиданты крови больных циррозом печени и железодефицитной анемией / Э. М. Зейналы, Г. М. Абдуллаев // Гематология и трансфузиология. — 1985. — № 9. — С. 15—18.

• 4.    Исаков С. А. Клинико-лабораторная диагностика перекисного окисления липидов и структурнофункционального состояния биомембран у больных хроническими дерматозами : материалы конф. / С. А. Исаков // Успехи современного естествознания. — 2004. — № 3. — С. 7—8.

• 5.    Ќумерова А. О. Возможность использования ферментов эритроцитов в качестве индикаторов, характеризующих течение болезни у больных гемобластозами / А. О. Кумерова // Гематология и трансфузиология. — 1996. — № 42. — С. 144—147.

• 6.    Муравлева Л. Е. Окислительная модификация белков: проблемы и перспективы исследования / Л. Е. Муравлева // Фундаментальные исследования. — 2010. — № 1. — С. 74—78.

• 7.    Нестеров А. С. Показатели эндогенной интоксикации у больных хроническими дерматозами / А. С. Нестеров // Инфекционные болезни. — 2006. — № 7. — С. 56—61.

• 8.    Пирузян Л. А. Прогностический фактор риска развития патологических процессов, основанный на полиморфизме ферментов метаболизма ксенобиотиков / Л. А. Пирузян // Физиология человека. – 2000. — Т. 26, № 2. — С. 115—123.

• 9.    Чеснокова Н. П., Понукалина Е. В., Бизенкова М. Н. Молекулярно-клеточные механизмы инактивации свободных радикалов в биологических системах / Н. П. Чеснокова, Е. В. Понукалина, М. Н. Бизенкова : материалы конф. «Успехи современного естествознания». — 2006. — № 7. — С. 29—36.

• 10.    Association of the Superoxide Dismutase (V16A) and Catalase (C262T) Genetic Polymorphisms with the Clinical Outcome of Patients with Acute Paraquat Intoxication / Joong-Rock Hong [et al.] // The Korean Journal of Internal Medicine. – 2010. – Vol. 25 (4). – Р. 422–428.

• 11.    Watkins P. B. Role of cytochromes P-450 in drug metabolism and hepatotoxicity / P. B. Watkins // Semin. Liver Dis. – 2005. – Vol. 10. – P. 235.

Поступила 08.06.2013 г.