Тиреоидный статус и его влияние на активность окислительных ферментов

Любые отклонения в деятельности щитовидной железы, связанные с увеличением или снижением продукции гормонов, сопровождаются нарушениями энергетического обмена. Важная роль в энергетике клетки принадлежит циклу трикарбоновых кислот (ЦТК). Цикл Кребса – общий конечный пункт окисления ацетильных групп (в виде ацетил-КоА), в которые превращается в процессе катаболизма большая часть органических молекул, играющих роль «клеточного топлива»: углеводов, жирных кислот и аминокислот [1]. При изучении активности дегидрогеназ ЦТК в головном мозге и печени у крыс при экспериментальном гипотиреозе установлено более выраженное нарушение активности исследованных окислительных ферментов ЦТК в митохондриях печени по сравнению с теми же ферментами в головном мозге. Указанные ферменты участвуют в осуществлении первых и заключительных актов ЦТК и их пониженную активность следует рассматривать как одну из существенных причин угнетения окислительных процессов при гипотиреозе.

Многие авторы отмечают сложные связи между эффектами тиреоидных гормонов и функцией митохондрий [2]. Морфологические и биохимические изменения, возникающие в митохондриях при гипо- и гипертиреозе, настолько очевидны, что гипертиреоз был назван болезнью «митохондрий». Морфофункциональные изменения в митохондриях, по мнению тиреоидологов, обуславливаются широким спектром биологических эффектов тиреоидных гормонов. Так, по мнению одного из авторов, тироксин ингибирует малатдегидрогеназу и может препятствовать таким образом синтезу оксалоацетата, который ингибирует сукцинатдегидрогеназу [3,  4]. При выяснении возможных причин изменения активности исследованных дегидрогеназ исследователи учитывают целый ряд факторов. ЦТК контролируется концентрацией субстратов, соотношением АТФ/АДФ, окислительно-восстановительным состоянием коферментов, а также скоростью транспорта интермедиантов через митохондриальные мембраны.

Материалы и методы исследования. Исследования проводились на крысах-самцах массой 180-220 г. Экспериментальные животные были разделены на две группы: первая - контрольная, у животных 2-й группы вызывали гипотиреоз ежедневным внутрижелудочным введением мерказолила в дозе 2,5 мг/100 г массы тела в течение 3-х недель. После воспроизведения модели гипотиреоза осуществляли забой декапитацией под эфирным наркозом. Гомогенат печени готовили на 0,25 М растворе сахарозы, содержащей 1 мМ ЭДТА, 0,01 М трис-НС1 (рН 7,4) с помощью механического гомогенизатора Поттера (тефлон-стекло). Митохондриальную фракцию гомогената печени получали методом дифференциального центрифугирования по Джонсону и Ларди. Все процедуры по приготовлению гомогената и выделению субклеточных фракций проводили при температуре от 0 до +4 ⁰С. В митохондриальной фракции определяли активность сукцинат- и малатдегидрогеназ. Активность сукцинатдегидрогеназы (СДГ, КФ 1.3.99.1.) определялась по регистрации восстановления феррицианида калия, малатдегидрогеназы (МДГ, КФ 1.1.37) - кинетическим методом по скорости восстановления НАД⁺ при длине волны 340 нм [5]. Статистическую обработку результатов производили, рассчитывая среднее арифметическое значение, стандартные отклонения и ошибки средних по группам животных. Достоверность различий оценивали с помощью t -критерия Стьюдента. Статистически значимыми считали различия при р < 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение. Ферменты энергетического обмена являются звеном метаболизма, наиболее чувствительным к изменениям тиреоидного статуса организма. В литературе имеется немало свидетельств о снижении активности окислительных ферментов энергообразования при самых различных моделях гипотиреоза - от гипофиз- и тиреоидэктомии до введения тиреостатиков. В то же время, эксперименты с введением тиреоидных гормонов как эу-, так и гипотиреоидным животным, как правило, сопровождаются активацией окислительных ферментов - дегидрогеназ, флавопротеидов и дыхательных структур. Наиболее ярко эти изменения прослеживаются в ткани печени - одной из главных мишеней тиреоидных гормонов.

С учетом всего вышесказанного неудивительно было обнаружить и в использованной нами модели мерказолилового гипотиреоза значительное снижение активности одного из митохондриального фермента печени -малатдегидрогеназы (таблица №1). Как видно из таблицы, активность малатдегидрогеназы - одного из регуляторных ферментов основного энергопоставляющего процесса клетки - цикла Кребса - в печени гипотиреоидных животных составляла лишь 68,4 % от уровня активности контрольных животных (ρ ≤ 0,05). Однако, одновременно с выраженным снижением активности пиридиновой дегидрогеназы обнаружена значительная активация флавинового фермента – сукцинатдегидрогеназы. Активность ее у животных, получавших мерказолил, составила 169,3 % от контроля (ρ ≤ 0,05).

Учитывая особую роль сукцинатного пути в адаптации митохондрий к гипоэргозу, полученные данные позволяют сделать вывод, что использованная модель гипотиреоза (мерказолил в дозе 2,5 мг/100 г массы тела в течение 3-х недель) не сопровождается срывом универсальной компенсаторной реакции митохондрий с переключением на более мощный сукцинатный путь окисления.

1. Результаты исследования активности митохондриальных ферментов энергетического обмена печени крыс с экспериментальным гипотиреозом (М ± m, n = 12)

Примечание: ^* - различие с контролем статистически значимо (ρ ≤ 0,05)

Как указывалось выше, классические методы моделирования гипотиреоза – тиреоидэктомия, большие дозы тиреостатиков, как правило, сопровождаются снижением активности окислительных ферментов энергетического обмена. Так, например, сообщается о снижении активности ферментов цикла трикарбоновых кислот - изоцитрат-, малат- и сукцинатдегидрогеназ после введения мерказолила в дозе 20 мг/100 г массы тела в течение 18 дней. В этой связи хочется отметить, что эксперименты с использованием малых «щадящих» доз тиреостатитков могут представлять особый интерес особенно, принимая во внимание, большую распространенность частично компенсированных, субклинических форм гипотиреоза по сравнению с тотальным снижением функции щитовидной железы, наблюдаемым при манифестном гипотиреозе.

При обсуждении механизмов изменений активности ферментов в условиях гипотиреоза на первый план выступает анаболический эффект тиреоидных гормонов - контроль ими белоксинтезирующего аппарата клетки. Необходимо также учесть и аллостерический контроль – влияние на активность дегидрогеназ энергетического обмена соотношений НАД+/НАДН, АДФ/АТФ. В связи с этим в последующем представляет интерес определение уровня окисленной и восстановленной форм пиридиновых нуклеотидов, а также концентрации адениловых нуклеотидов в условиях мерказолилового гипотиреоза. Таким образом, результаты проведенных экспериментов свидетельствуют о том, что использованная модель мерказолилового гипотиреоза (3-х недельное введение тиреостатика в дозе 2,5 мг на 100 г массы тела) сопровождается снижением в ткани печени активности основного энергопоставляющего митохондриального фермента – малатдегидрогеназы на фоне увеличения активности флавинзависимого фермента сукцинатдегидрогеназы. Обнаруженные сдвиги позволяют отнести ферменты цикла Кребса к тиреоидзависимым звеньям метаболизма.

ЛИТЕРАТУРА: 1. Березов Т.Т., Б.Ф. Коровкин Биологическая химия. – М.: Медицина, 2004. – 704 с. 2. Теппермен Дж. Физиология обмена веществ и эндокринной системы. – М.: Мир, 1989. – 656 с. 3. Глушакова Н.Е., Е.М. Мисюк, Таранович Г.Л. Активность дегидрогеназ цикла трикарбоновых кислот и содержание адениловых нуклеотидов в головном мозге и печени при экспериментальном гипотиреозе / Проблемы эндокринологии.-1976.- Т.22, № 1. – С. 50-53. 4. Лукьянова Л.Д., Дунченко А.М. и др. Регуляторная роль митохондриальной дисфункции при гипоксии и ее взаимодействие с транскрипционной активностью / Вестник Российской АМН. -2007. - №2. – С. 3-10. 5. Прохорова М.И. Методы биохимических исследований (липидный и энергетический обмен). - Л: Изд-во ЛГУ, 1982. – 272 с.

ТИРЕОИДНЫЙ СТАТУС И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА АКТИВНОСТЬ ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ

Лобырева О.В.

Резюме

В статье представлены результаты исследования активности ферментов энергетического обмена печени крыс с мерказолиловым гипотиреозом. Установлено, что экспериментальный гипотиреоз сопровождался снижением активности митохондриальных ферментов, в частности малатдегидрогеназы с одновременным повышением активности сукцинатдегидрогеназы. Результаты проведенных исследований позволяют отнести ферменты цикла Кребса к тиреоидзависимым звеньям метаболизма.

THYROID STATUS AND ITS INFLUENCE ON OXIDATIVE ENZYMES ACTIVITY

Lobyryeva O.V.