Статья посвящена оценке прооксидантно-антиоксидантного статуса мозга и печениразновозрастных крыс. Обнаружено, что у крыс группы «старые» наблюдается падение активности супероксиддисмутазы, каталазы и глутатионредуктазы в мозге при одновременном снижении интенсивности процессов перекисного окисления липидов (по уровню накопления малонового диальдегида). В печени «старых» крыс обнаружено интенсификация процессов ПОЛ (по накоплению диеновых конъюгатов) на фоне снижения активности таких антиоксидантных ферментов как супероксиддисмутаза и каталаза.
Ключевые слова: старение, тиол-дисульфидный обмен, перекисное окисление липидов, ферменты антиоксидантной защиты.
Obtained experimental results show decreasing of antioxidant activity of such enzymes as superoxide dismutase, catalase, glutathione reductase in brain of «old» group rats. At the same moment accumulation of lipid peroxidation products (malonic dialdehyde) become reduced, and the activity of superoxide dismutase andcatalase in liver of the «old» rats decreases simultaneously with the increasing of the diene conjugates’ level. The results of this research can be used in studying of bioorganic chemistry, biological chemistry, normal and pathological physiologies.
Keywords:Senescense, lipid peroxidation, thiol disulfide compounds, antioxidant protection system enzymes.
Старение — закономерно возникающие в процессе развития особи возрастные изменения, начинающиеся задолго до старости и приводящие к постепенно нарастающему сокращению адаптационно-компенсаторных возможностей организма: механизмов регуляции окислительно-восстановительных процессов, проницаемости клеточных мембран, свертывания крови, клеточного деления, роста и размножения, обмена нуклеиновых кислот, функционирования нервной, эндокринной систем и ряда других важных физиологических процессов, которые связаны с тиоловыми соединениями белковой и небелковой природы [1].
Химической особенностью тиол-дисульфидных соединений, обуславливающей их уникальные биологические свойства, является наличие в составе молекул одной или нескольких сульфгидрильных функциональных групп, обладающих высокой реакционной способностью и возможностью вступать в разнообразные химические превращения. Благодаря этим свойствам тиоловые соединения легко вступают в реакции окисления, взаимодействия со свободными радикалами, перекисями и другими окислителями, с тяжелыми металлами и их соединениями, с органическими кислотами, альдегидами, кетонами, спиртами [2,3].
Существует мнение, что тиолы в концентрациях, обычно применяемых для защиты клеток от окислительного стресса, могут давать и неожиданный повреждающий эффект. Это обусловлено их двойственной природой, в частности, способностью глутатиона, цистеина и других низкомолекулярных тиолов генерировать активные формы кислорода в реакции с ионами переходных металлов (Fe, Cu), либо с другими радикалами и самим становиться тиольными радикалами, что в итоге ведет к альтерации [4].
Критические состояния любого генеза сопровождаются активацией свободнорадикальных процессов в тканях и органах больного. Основные формы активных радикалов являются нормальными компонентами клеточного метаболизма и выполняют определенные биологические функции. Их реактивная агрессивность сдерживается мощной антиоксидантной системой, но с возрастом этот баланс нарушается в сторону неконтролируемой генерации активных форм кислорода, что приводит к формированию окислительного стресса и является одним из факторов, определяющих развитие и прогрессирование патологических процессов. Индуцированные реакции свободно-радикального окисления оказывают влияние как на входящие в состав липидов полиненасыщенные жирные кислоты, так и на белки, в результате модификации аминокислотных остатков [1,2].
Поскольку тиол-дисульфидные соединения имеют непосредственное отношение к функционированию прооксидантно-антиоксидантной систем клетки, то представляется необходимым наряду с изучением реакций тиольного обмена исследование процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) и антиоксидантного статуса организма.
В связи со всем вышесказанным нам было интересно исследовать интенсивность процессов перекисного окисления липидов и активность ферментной системы антиоксидантной защиты, участвующих в регуляции тиол-дисульфидного обмена в возрастном аспекте.
Материалы и методы.
Работа была выполнена на белых нелинейных крысах-самцах массой 210–450 г., содержащихся в стандартных условиях освещения и пищевого режима вивария БГМУ.
Эксперимент был поставлен на 12 животных, разделенных на 2 группы: 1 группа(контрольная) — «молодые»крысы, возрастом 3–4 месяца; 2 группа — «старые»крысы, возрастом 1 год и 3 месяца.
Животные снимались с эксперимента под тиопенталовым наркозом (60–80 мг/кг) забором крови из сонной артерии. Забор органов производился при температуре 0°С.
Интенсивность процессов ПОЛ в тканях оценивали по наработке малонового диальдегида (МДА) [5] и диеновых конъюгатов (ДК) [6]. Спектрофотометрическое определение диеновых конъюгатов ненасыщенных жирных кислот основано на их экстракции из биологического материала смесью равных количеств гептана и изопропанола. После очистки спиртовой фазы от воды и водорастворимых соединений определяли оптическую плотность при длине волны 230 нм. Метод определения содержания МДА основан на цветной реакции между тиобарбитуровой кислотой, другими низкомолекулярными соединениями и МДА. Оптическую плотность измеряли при длине волны 532 нм.
Активность ферментов антиоксидантной защиты (СОД, каталазы, ГП, ГР) определялась в гомогенатах, центрифугированных при 3000 об/мин в течение 10 минут.
Активность СОД оценивали с помощью химической системы продукции супероксидного радикала, обеспечивающей одноэлектронное восстановление растворенного в воде кислорода в результате катализируемого феназинметасульфатом окисления [7,8]. Активность каталазы определяли по методу, основанному на способности перекиси водорода образовывать с солями молибдена стойкий окрашенный комплекс. Расчет активности производили по калибровочному графику [9]. Активность ГР оценивали по методу P. Z. Wendell, модифицированному применительно к серийным исследованиям: реакция окисленного глутатиона, катализируемая глутатионредуктазой, останавливась 96 %-ным этиловым спиртом в четырехкратном объеме [10].
Полученные данные обрабатывались с помощью программы Statsoft Statistika 10.0 с достоверным уровнем значимости p<0,05.
Результаты и их обсуждение.
В мозге «старых» животных наблюдалось достоверное снижение процессов ПОЛ, о чем свидетельствует падение уровня МДА по отношению к контрольной группе на 19,31 %. Со стороны изученных антиоксидантных ферментов мозга крыс, у «старых» животных отмечалось достоверное снижение активности СОД на 29,1 %, каталазы на 46 % и ГР на 56 % относительно группы «молодые».
В печени экспериментальных животных группы «старые» наблюдалось достоверное увеличение интенсивности процессов ПОЛ, о чем свидетельствует возрастание уровня ДК по отношению к группе «молодые» на 8 %. При изучении активности ферментов антиоксидантной защиты в печени «старых» животных наблюдалось достоверное снижение активности СОД и каталазы на 25,1 % и 17,1 % соответственно.
Таким образом, в изученных тканях животных группы «старые» было обнаружено падение активности антиоксидантных ферментов: СОД, каталазы и ГР в мозге при одновременном снижении накопления продуктов перекисного окисления липидов (МДА); СОД и каталазы в печени на фоне повышения уровня диеновых конъюгатов.
Литература:
1. Чантурия, А. В Старение (Патофизиологические аспекты) // А. В. Чантурия, Ф. И. Висмонт / Учеб.-метод. пособие. — Минск, 2004. — 26 с.
2. Гончаров,Н. Г. Корреляция показателей тиол-дисульфидной системы с проявлением неопластических процессов в эпителии желез толстой кишки / Н. Г. Гончаров [и др.] // Амбулаторная хирургия. − 2001. − № 4 (28). − С. 61.
3. Кулинский, В. И. Система глутатиона / В. И. Кулинский, Л. С. Колесниченко// Биомедицинская химия. − Т.55, № 4. − 2009.− С. 365–379.
4. Фасхутдинова, А. А. Прооксидантное и цитотоксическое действие тиолов в комбинации с витамином B12b на опухолевые клетки in vitro // А. А. Фасхутдинова / Автореф. дис.... канд. биол. наук / Пущино, 2008. — 23 с.
5. Asakawa T. Coloring conditions of thiobarbituricacid test, for detecting lipid hydroperoxides // Asakawa T., Matsushita S. / Lipids. — Vol.15. — 1980. — P. 137–140.
6. Костюк, В. А. Спектрофотометрическое определение диеновых конъюгатов // В. А. Костюк, А. И. Потапович, Е. Ф. Лунец / Вопросы медицинской химии. — Т.ХХХ. — № 4. — 1984. — С. 125–127.
7. Nishikimi M. N. The occurrence of superoxide anione in the reaction of reduced phenazine methosulfate and molecular oxygen // M. N. Nishikimi, R. Appaji, K. Yagi / Biochim. Biophis. Research.Communs.– V. 46.– № 2. — 1972. — P. 849–854.
8. Чумаков, В. Н. Количественный метод определения активности цинк-, медь-зависимой супероксиддисмутазы в биологическом материале // В. Н. Чумаков, Л. Ф. Осинская / Вопросы мед. химии. — Т. ХХIII. — № 6. — 1977. — С. 712–716.
9. Королюк, М. А. Метод определения активности каталазы // М. А. Королюк, А. И. Иванова, И. Г. Майорова / Лаб. дело.– № 1. — 1988. — С. 16–19.
10. Wendell P. Z. Biochim. Biophis. Acta. — V. 159. — № 1. — 1968. — P. 179–181.
