Антиоксидантный статус мозга и крови животных в условиях нарушения мозгового кровообращения
ART 85407
Авторы:
Л.
А. Даудова, Т.
Н. Даудова
Л.
А. Даудова, Т.
Н. Даудова Библиографическое описание статьи для цитирования:
Даудова
Л.
А.,
Даудова
Т.
Н. Антиоксидантный статус мозга и крови животных в условиях нарушения мозгового кровообращения // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2015. – Т. 13. – С.
2031–2035. – URL:
http://e-koncept.ru/2015/85407.htm.
Аннотация. Ишемия и гипоксия мозга являются факторами патогенеза большинства заболеваний центральной нервной системы различной природы. Высокая эффективность перехватчиков свободных радикалов и других антиоксидантов в качестве средств профилактики и терапии повреждений мозга, возникающих при его ишемии/реперфузии, косвенно подтверждает патогенетическую роль окислительного стресса при ишемии мозга. Однако вопросы развития и динамики этих процессов у больных с нарушением мозгового кровообращения в зависимости от основного этиологического фактора и неврологической симптоматики мало изучены. Поэтому выяснение механизмов развития ишемических повреждений мозга и поиск путей коррекции нарушений мозгового кровообращения весьма актуальны. В связи с этим представляет интерес изучение состояния глутатионовой системы для оценки антиоксидантного статуса мозга и крови животных, находящихся в условиях нарушения мозгового кровообращения.
Ключевые слова:
ишемия, окклюзия, реоксигенация, глутатионовая система, реперфузия, свободные радикалы, антиоксидантная система
Текст статьи
Даудова Татьяна Николаевна,Кандидат биологических наук, доцент кафедры технологии продуктов и организацииобщественного питанияДагестанского государственного технического университета, г. Махачкала
Даудова Лейла Абдулмуслимовна,Кандидат биологических наук, доцент кафедры товароведения, технологии продуктов и организации общественного питания Дагестанского государственного аграрного университета имени М.М. Джамбулатова, г. Махачкалаn.nazima@mail.ru
Антиоксидантный статус мозга и крови животных
в условиях нарушения мозгового кровообращения
Аннотация.Ишемия и гипоксия мозга являются факторами патогенеза большинства заболеваний центральной нервной системы различной природы. Высокая эффективность перехватчиков свободных радикалов и других антиоксидантов в качестве средств профилактики и терапии повреждений мозга, возникающих при его ишемии/реперфузии, косвенно подтверждает патогенетическую роль окислительного стресса при ишемии мозга. Однако вопросы развития и динамики этих процессов у больных с нарушением мозгового кровообращения в зависимости от основного этиологического фактора и неврологической симптоматики мало изучены. Поэтому выяснение механизмов развития ишемических повреждений мозга и поиск путей коррекции нарушений мозгового кровообращения является весьма актуальным.В этой связи представляет интерес изучение состояния глутатионовой системы для оценки антиоксидантного статуса мозга и крови животных, находящихся в условиях нарушения мозгового кровообращении.Ключевые слова:ишемия, окклюзия, реоксигенация, глутатионовая система, реперфузия, свободные радикалы, антиоксидантная система.
Профилактика илечение остройишемии органов является одной из наиболее актуальных проблеммедицины.Это связано не только увеличением во всем мире числа сердечнососудистых заболеваний, но и расширением оперативных вмешательств на органах, требующих временного прекращения в них кровотока, а также внедрением в клинику трансплантации органов [1].В настоящее время существуетчеткоепредставление об ишемии как комплексного двух этапного процесса, в котором повреждения, возникающие при острой ишемии, часто приобретают необратимый характер при восстановлении кровообращения в органе[2]. Ишемия и гипоксия мозга являютсяфакторами патогенеза большинства заболеваний центральной нервной системы различной природы. Высокая эффективность перехватчиков свободных радикалов и других антиоксидантов в качестве средств профилактики и терапии повреждений мозга, возникающих при его ишемии/реперфузии, косвенно подтверждает патогенетическую роль окислительного стресса при ишемии мозга. Однако вопросы развития и динамики этих процессов у больных с нарушением мозгового кровообращения в зависимости от основного этиологического фактора и неврологической симптоматики мало изучены. Поэтому выяснение механизмов развития гипоксических повреждений мозга и поиск путей коррекции нарушений мозгового кровообращения является весьма актуальным[3].В этой связи представляет интерес изучение состояния глутатионовой системы для оценки антиоксидантного статуса мозга и крови животных, находящихся в условиях нарушения мозгового кровообращения[4].
Материалы и методы исследования.Исследование проведено на 96 белых беспородных половозрелых крысахсамцах в возрасте 6ти месяцев, массой 200250 г. Животных содержали в условиях вивария при температуре +18 +20°С на стандартном рационе питания. Опыты проводили в весенние месяцы: март апрель. В зависимости от поставленной задачи животные были разделены на6 групп:1я группа ложнооперированные крысы, животных при этом обездвиживали введением 1,2 мл 1% раствора барбамила на 100 г массы животного(контроль),все хирургические процедуры проводили стерильно;2я группа
интактные животные, которых обездвиживали введением барбамилового наркоза и проводили перевязку правой сонной артерии на 3 минуты с последующей 24часовой реоксигенацией;3я группа
животные, которым проводили перевязку левой сонной артерии на 24 часа в условиях барбамилового наркоза;4я группа животные, которым проводили перевязку правой сонной артерии на 3 минуты (с последующей 24часовой реоксигенацией) и левой сонной артерии на 24 часа.Через 24 часа после операций животных декапитировали, кровь собирали в центрифужные гепаринизированные пробирки (25 ЕД/мл), мозг извлекали на холоду и выделяли кору больших полушарий и стволовые структуры. Для получения 20%х гомогенатов тканей навески мозга после предварительного размельчения гомогенизировали в стеклянном гомогенизаторе с тефлоновым пестиком в 5 кратном объёме (вес ткани/объём) физиологического раствора. Часть полученных гомогенатов обрабатывали тритоном Х100 (конечная концентрация 0,1 %) и инкубировали в течение 10 мин при 37 °С, в супернатантах определяли активность ферментов антиоксидантной системы. Результаты ишемического повреждения мозга сравнивали с контрольной группой животных.Во всех сериях эксперимента определяли :активность глутатионсодержащих ферментов глутатионпероксидазы, глутатионредуктазы и глутатион8 трансферазы, а также количество восстановленного глутатиона в гемолизате эритроцитов и структурах мозга.Результаты и обсужденияИзвестно, что Seсодвржащая глутатионпероксидаза (КФ 1.11.1.9) представляет собой важный антиокислительный фермент, служащий для инактивации Н202в клетках.В результате проведенного анализа изменения активности глутатионпероксидазы при трехминутной окклюзии правой сонной артерии с последующей 24часовой реоксигенацией были получены следующие результаты (табл. 1).
Таблица 1.Активность глутатионпероксидазы в мозге (мкмоль/мин. г белка) и гемолизате (мкмоль/мин г НЬ) в условиях окклюзии сонных артерий, (М±т)
В коре больших полушарий 2й группы активность глутатионпероксидазы возросла на +59% (р<0,05), тогда как в стволовых структурах и плазме крови активность данного фермента, напротив, значительно понижалась, соответственно, на 56% (р<0,05)и 75% (р<0,05) относительно значений ложнооперированных животных.При хронической окклюзии левой сонной артерии отмечалось более значительное снижение активности глутатионпероксидазы в стволовых структурах и гемолизате крови по сравнению со 2й группой животных, а также менее выраженное понижение активности глутатионпероксидазы в гемисферах коры.Втом числе, изменение активности фермента в коре больших полушарий составило 72% (р<0,05), в столовых структурах 77% (р<0,05), а в гемолизате крови 89% (р<0,05) относительно контроля. Следовательно, хроническое нарушение мозгового кровообращения является фактором более высокой интенсивности, при котором в большей степени повышаются процессы пероксидации, приводящие к нарушению клеточных структур, по сравнению со 2й группой.При двусторонней окклюзии сонных артерий (4я группа) в мозге отмечено возрастание активности глутатионпероксидазы (в коре больших полушарий на +31%; р<0,05, в стволовых структурах на +56%; р<0,05) тогда как в гемолизате активность глутатионпероксидазы была снижена на 59% (р<0,05) по сравнению с 1й группой. По сравнению со 2й и 3й группами активность глутатионпероксидазы в мозге и гемолизате крови была выше, что можно рассматривать как компенсаторную реакцию организма, направленную на поддержание восстановленного глутатиона, усиленно расходуемого при стрессе.Известно, что активный центр Seсодержащей глутатионпероксидазы содержит четыре ковалентно связанных атома Sе в форме селеноцистеина. Функциональной единицей фермента является димер,связанный с 1 молекулой восстановленного глутатиона[5].Поскольку реакции дисмутации супероксидных анионов и разложения перекиси водорода, катализируемые супероксиддисмутазой и каталазой, экзотермичны, то эти ферменты не нуждаются в кофакторах, что делаетих работу автономной, не зависящей от функционирования других клеточных структур. В то же время для работы глутатионзависимых ферментов необходим восстановленный глутатион, который синтезируется (преимущественно в печени) глутатионсинтетазой Структуры мозга,кровь/группы1 группаКонтроль2 группа(3мин. оккл. ПСА)3группа(24ч.оккл. ЛСА)4 группа(3м.оккл.ПСА+ 24ч.оккл.ЛСА)Гемисфера коры46,79±2,0274,18±3,42*13,29±0,61*,* *61,26±2,75*,* **, ** ** Стволовые структуры62,05±2,9827,11±1,37*14,47±0,70*,96,94±4,38*,** *,** **Плазма крови24,28±1,435,98±0,21*2,68±0,11*,**9,89±3,22*,***,** **Условные обозначения: * достоверные отличия показателей по отношению к контролю; ** достоверные отличия показателей 3й группы относительно 2й; *** достоверные отличия показателей 4й группы относительно 2й; **** достоверные отличия показателей 4й группы относительно 3й.или восстанавливается в реакции с глутатионредуктазой. В эритроцитах восстановленный глутатион синтезируется в клетках предшественниках и не проникает через мембрану эритроцитов извне.Нарушение мозгового кровообращения, моделируемое в нашем эксперименте 3минутнойперевязкой правой сонной артерии, способствовалоизменению содержания восстановленного глутатиона только в стволовых структурах (41%; р<0,05), тогда как в коре больших полушарий и плазме крови содержание восстановленного глутатиона было на уровне контроля (табл. 2). Таблица 2. Содержание восстановленного глутатиона в мозге (мкмоль/мин.г белка)и гемолизате(мкмоль/мин г НЬ)в условиях окклюзии сонных артерий, (М±т)
При хронической окклюзии левой сонной артерии (3я группа) содержание восстановленного глутатиона было снижено в коре больших полушарий (49%; р<0,05) и стволовых структурах (36%; р<0,05) относительно 1й группы животных. В гемолизате содержание фермента оставалось на уровне контроля.В условиях двусторонней окклюзии сонных артерий снижение уровня восстановленного глутатиона в коре больших полушарий (52%; р<0,05), стволовых структурах (78%; р<0,05) и гемолизате крови (33%; р<0,05) свидетельствовало о наиболее выраженном повреждении антиоксидантной глутатионовой системы организма.Известно, что глутатион выполняет в организме многообразные и важные функции. Глутатион защищает организм от активных кислородных соединений, восстанавливает и изомеризует дисульфидные связи, влияет на активность многочисленных ферментов и белков, биосинтез нуклеиновых кислот,а также поддерживает функции и структуру мембран, выполняет коферментные функции, участвует в обмене эйкозаноидов, метаболизме ксенобиотиков, является резервом цистеина, повышает резистентность клеток к вредным воздействиям, влияет на пролиферацию и является стабилизатором генетического аппарата клеток[6].Таким образом, в условиях двусторонней окклюзии сонных артерий наиболее высок риск нарушения структуры мембран, повышения уровня токсичных продуктов свободнорадикального окисления и негативного воздействия на геном клеток.Обратное восстановление окисленного глутатиона происходит в реакции с глутатионредуктазой (КФ 1.6.4.2), который является очень специфичным ферментом, восстанавливающим только окисленный глутатион. Это сложный белок с молекулярной массой 115118 кД, имеющий структуру димера и содержащий 2 молекулы ФАД. Глутатионредуктаза локализована в цитоплазме клеток всех тканей и органов млекопитающих.Активности глутатионредуктазы в условиях нарушения мозгового кровообращения представлены в таблице 3.
Структуры мозга,кровь/группы1 группаКонтроль2 группа(3мин. оккл. ПСА)3группа(24ч.оккл. ЛСА)4 группа(3м.оккл.ПСА+ 24ч.оккл.ЛСА)Гемисфера коры0,79±0,030,80±0,040,40±0,01*,**0,38±0,01*, ***Стволовые структуры2,17±0,101,28±0,05*1,39±0,04*0,47±0,02*,***,** **Плазма крови2,38±0,112,18±0,092,36 ±0,081,59±0,06*,***,** **
Так, при 3минутной окклюзии правой сонной артерии активность этого фермента снижалась в гемисферах коры (28%; р<0,05) и стволовых структурах (40�%;р<0,05), а в гемолизате крови, напротив, возрастала на +148% (р<0,01) по сравнению с группой ложнооперированных крыс (табл. 3). Следовательно, при переходящем нарушении мозгового кровообращения происходит снижение процесса восстановления окисленного глутатиона в структурах мозга (особенностволовых структурах), тогда как в плазме обнаружена обратная тенденция.При хроническом пережатии левой сонной артерии значительное возрастание активности глутатионредуктазы наблюдалось в стволовых структурах (+372%; р<0,01). В гемолизате активность фермента, восстанавливающего окисленный глутатион, также была выше контроля (+51%; р<0,05), хотя и не столь значительно, как во 2й группе.В 4й группе двусторонняя окклюзия способствовала лишь снижению активности глутатионредуктазы в гемолизате крови (17%; р<0,05) относительно контрольного значения, тогда как активность фермента в структурах мозга была на уровне 1 й группы животных, возможно за счет чего наблюдалось снижение содержания восстановленного глутатиона в мозге животных.В клетках всех тканей млекопитающих наряду с глутатионпероксидазой выявлено семейство мультифункциональных белков глутатионтрансфераз (КФ 2.5.1.18), использующих восстановленный глутатион для конъюгации с гидрофобными соединениями и восстановления органических перекисей. Основная функция глутатионтрансферазы защита клеток от ксенобиотиков и продуктов перекисного окисления липидов посредством их восстановления, присоединения к субстрату молекулы восстановленного глутатиона или нуклеофильного замещения гидрофобных групп. В отличие от Seсодержащей глутатионпероксидазы, для которой лучшими субстратами служат гидрофильные гидропероксиды с малым размером молекулы, глутатионSтрансфераза не взаимодействуют с Н202и в то же время эффективно восстанавливают гидрофобные гидропероксиды с большим объемом молекулы: гидроперекиси полиненасыщенных жирных кислот линолевой и арахидоновой, фосфолипидов, а также гидропероксиды мононуклеотидов и ДНК, участвуя тем самым в их репарацииПри трехминутной окклюзии правой сонной артерии в мозге животных отмечалось значительное возрастание активности глутатионтрансферазы. В том числе, в коре больших полушарий увеличение активности фермента составило +67% (р<0,05), а стволовых структурах +71% (р<0,05). В то же время, снижение активности глутатионSтрансферазы в гемолизате (94%; р<0,05) свидетельствует в пользу накопления в крови токсичных продуктов свободнорадикального окисления (табл. 4).Таблица 3.Активность глутатионредуктазы в мозге (мкмоль/мин. г белка) и гемолизате (мкмоль/мин г НЬ) в условиях окклюзии сонных артерий, (М ± т)
Структуры мозга,кровь/группы1 группаКонтроль2 группа(3мин. оккл. ПСА)3 группа(24ч.оккл. ЛСА)4 группа(3м.оккл.ПСА+ 24ч.оккл.ЛСА)Гемисфера коры30,93±1,2722,42±1,34*25,92±1,2627,64±1,12Стволовые структуры28,56±1,0917,20±0,61*134,79±5,81*,**26,38±0,95***,** **Плазма крови7,32±0,3218,18±0,54*11,06±0,52*,**6,07±0,28***,** **
При 24часовой окклюзии левой сонной артерии в коре больших полушарий так же, как и во 2й группе, происходило возрастание активности ГТ (+28%; р<0,05), тогда как в стволовых структурах отмечалось некоторое снижение активности данного фермента (17%; 0,1<р<0,05). В гемолизате сниженная процессов в крови, хотя и не столь значительных, как во 2й группе. активность глутатиоцтрансфераз (40%; р<0,05) относительно контроля также отражала недостаточность детоксикационныхПри двусторонней окклюзии в мозге (преимущественно в стволовых структурах) обнаружено возрастание активности глутатионтрансфераз, тогдакак в гемолизате, напротив, снижение (р<0,05).Таким образом в результате проведенных исследований установлено, что нарушение мозгового кровообращения связано со снижением антиоксидантной емкости глутатионзависимой системы, причем трехминутная окклюзияправой сонной артерии с последующей 24часовой реоксигенацией в большей степени влияет на биохимические системы крови, тогда как хроническое пережатие сонной артериина структуры мозга.Раскрытие регуляторных механизмов глутатионовой системы безусловно, позволяет понять многие вопросы цереброваскулярной патологии, что очень важно в поиске фармакологических средств для снижения последствий ишемических повреждений мозга [6].С учетом вышеизложенного целью работы явилось исследование в сравнительном аспекте изменений активности глутатионсодержащих ферментов и глутатиона в крови и структурах мозга крыс в модели двусторонней окклюзии сонных артерий.
Ссылки на источники1.СоловьеваЭ.Ю. Хроническая ишемия мозга и окислительный стресс. Клиникопатогенетическиеи прогностические аспекты: автореф. дис. . дра мед. наук: 14.00.13 / Элла Юрьевна Соловьева. М., 2009. 50 с.2.Справочник по формулированию клинического диагноза болезней нервной системы./ Под ред. В.Н.Штока, О.С. Левина. М: ООО «Медицинское информационное агентство».2006.520 с.
3.СтародубцеваМ.Н. Механические свойства мембран эритроцитов человека при действии пероксинитрита / М.Н. Стародубцева, Т.Г.Кузнецова, С.Н. Черенкевич // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2007. Т.143, №2. с. 227230.4.СтарчинаЮ.А. Когнитивные расстройства при цереброваскулярных заболеваниях: диагноз и лечение / Ю.А. Старчина, В.А.Парфенов// Русский медицинский журнал. 2008. Т. 16, № 12. с.16501652.5.Стресс. Адаптация. Репродуктивная система: монография / H.A.Агаджанян, Д.И. Рыжаков, Т.Е. Потемина, И.В.Радыш.Н. Новгород: Издво НижГМА, 2009.296 с.6.СудаковК.В. Итоги и перспективы развития теориифункциональных систем / К.В. Судаков // Вестник РАМН. 2009. №8. с.311.Таблица 4.
Активность глутатион8трансферазы в мозге(моль/мин. г белка)и гемолизате(моль/мин. гНЬ) крыс в условиях окклюзии сонных артерий,(М±т)Структуры мозга,кровь/группы1 группаКонтроль2 группа(3мин. оккл. ПСА)3 группа(24ч.оккл. ЛСА)4 группа(3м.оккл.ПСА+ 24ч.оккл.ЛСА)Гемисфера коры7,80±0,2513,03±0,55*10,01±0,4810,61±0,37*Стволовые структуры7,07±0,3112,91±0,60*5,89±0,2312,22±0,52*,****Плазма крови15,72±0,630,97±0,04*9,36±0,18*6,99±0,20*, ***,****
Даудова Лейла Абдулмуслимовна,Кандидат биологических наук, доцент кафедры товароведения, технологии продуктов и организации общественного питания Дагестанского государственного аграрного университета имени М.М. Джамбулатова, г. Махачкалаn.nazima@mail.ru
Антиоксидантный статус мозга и крови животных
в условиях нарушения мозгового кровообращения
Аннотация.Ишемия и гипоксия мозга являются факторами патогенеза большинства заболеваний центральной нервной системы различной природы. Высокая эффективность перехватчиков свободных радикалов и других антиоксидантов в качестве средств профилактики и терапии повреждений мозга, возникающих при его ишемии/реперфузии, косвенно подтверждает патогенетическую роль окислительного стресса при ишемии мозга. Однако вопросы развития и динамики этих процессов у больных с нарушением мозгового кровообращения в зависимости от основного этиологического фактора и неврологической симптоматики мало изучены. Поэтому выяснение механизмов развития ишемических повреждений мозга и поиск путей коррекции нарушений мозгового кровообращения является весьма актуальным.В этой связи представляет интерес изучение состояния глутатионовой системы для оценки антиоксидантного статуса мозга и крови животных, находящихся в условиях нарушения мозгового кровообращении.Ключевые слова:ишемия, окклюзия, реоксигенация, глутатионовая система, реперфузия, свободные радикалы, антиоксидантная система.
Профилактика илечение остройишемии органов является одной из наиболее актуальных проблеммедицины.Это связано не только увеличением во всем мире числа сердечнососудистых заболеваний, но и расширением оперативных вмешательств на органах, требующих временного прекращения в них кровотока, а также внедрением в клинику трансплантации органов [1].В настоящее время существуетчеткоепредставление об ишемии как комплексного двух этапного процесса, в котором повреждения, возникающие при острой ишемии, часто приобретают необратимый характер при восстановлении кровообращения в органе[2]. Ишемия и гипоксия мозга являютсяфакторами патогенеза большинства заболеваний центральной нервной системы различной природы. Высокая эффективность перехватчиков свободных радикалов и других антиоксидантов в качестве средств профилактики и терапии повреждений мозга, возникающих при его ишемии/реперфузии, косвенно подтверждает патогенетическую роль окислительного стресса при ишемии мозга. Однако вопросы развития и динамики этих процессов у больных с нарушением мозгового кровообращения в зависимости от основного этиологического фактора и неврологической симптоматики мало изучены. Поэтому выяснение механизмов развития гипоксических повреждений мозга и поиск путей коррекции нарушений мозгового кровообращения является весьма актуальным[3].В этой связи представляет интерес изучение состояния глутатионовой системы для оценки антиоксидантного статуса мозга и крови животных, находящихся в условиях нарушения мозгового кровообращения[4].
Материалы и методы исследования.Исследование проведено на 96 белых беспородных половозрелых крысахсамцах в возрасте 6ти месяцев, массой 200250 г. Животных содержали в условиях вивария при температуре +18 +20°С на стандартном рационе питания. Опыты проводили в весенние месяцы: март апрель. В зависимости от поставленной задачи животные были разделены на6 групп:1я группа ложнооперированные крысы, животных при этом обездвиживали введением 1,2 мл 1% раствора барбамила на 100 г массы животного(контроль),все хирургические процедуры проводили стерильно;2я группа
интактные животные, которых обездвиживали введением барбамилового наркоза и проводили перевязку правой сонной артерии на 3 минуты с последующей 24часовой реоксигенацией;3я группа
животные, которым проводили перевязку левой сонной артерии на 24 часа в условиях барбамилового наркоза;4я группа животные, которым проводили перевязку правой сонной артерии на 3 минуты (с последующей 24часовой реоксигенацией) и левой сонной артерии на 24 часа.Через 24 часа после операций животных декапитировали, кровь собирали в центрифужные гепаринизированные пробирки (25 ЕД/мл), мозг извлекали на холоду и выделяли кору больших полушарий и стволовые структуры. Для получения 20%х гомогенатов тканей навески мозга после предварительного размельчения гомогенизировали в стеклянном гомогенизаторе с тефлоновым пестиком в 5 кратном объёме (вес ткани/объём) физиологического раствора. Часть полученных гомогенатов обрабатывали тритоном Х100 (конечная концентрация 0,1 %) и инкубировали в течение 10 мин при 37 °С, в супернатантах определяли активность ферментов антиоксидантной системы. Результаты ишемического повреждения мозга сравнивали с контрольной группой животных.Во всех сериях эксперимента определяли :активность глутатионсодержащих ферментов глутатионпероксидазы, глутатионредуктазы и глутатион8 трансферазы, а также количество восстановленного глутатиона в гемолизате эритроцитов и структурах мозга.Результаты и обсужденияИзвестно, что Seсодвржащая глутатионпероксидаза (КФ 1.11.1.9) представляет собой важный антиокислительный фермент, служащий для инактивации Н202в клетках.В результате проведенного анализа изменения активности глутатионпероксидазы при трехминутной окклюзии правой сонной артерии с последующей 24часовой реоксигенацией были получены следующие результаты (табл. 1).
Таблица 1.Активность глутатионпероксидазы в мозге (мкмоль/мин. г белка) и гемолизате (мкмоль/мин г НЬ) в условиях окклюзии сонных артерий, (М±т)
В коре больших полушарий 2й группы активность глутатионпероксидазы возросла на +59% (р<0,05), тогда как в стволовых структурах и плазме крови активность данного фермента, напротив, значительно понижалась, соответственно, на 56% (р<0,05)и 75% (р<0,05) относительно значений ложнооперированных животных.При хронической окклюзии левой сонной артерии отмечалось более значительное снижение активности глутатионпероксидазы в стволовых структурах и гемолизате крови по сравнению со 2й группой животных, а также менее выраженное понижение активности глутатионпероксидазы в гемисферах коры.Втом числе, изменение активности фермента в коре больших полушарий составило 72% (р<0,05), в столовых структурах 77% (р<0,05), а в гемолизате крови 89% (р<0,05) относительно контроля. Следовательно, хроническое нарушение мозгового кровообращения является фактором более высокой интенсивности, при котором в большей степени повышаются процессы пероксидации, приводящие к нарушению клеточных структур, по сравнению со 2й группой.При двусторонней окклюзии сонных артерий (4я группа) в мозге отмечено возрастание активности глутатионпероксидазы (в коре больших полушарий на +31%; р<0,05, в стволовых структурах на +56%; р<0,05) тогда как в гемолизате активность глутатионпероксидазы была снижена на 59% (р<0,05) по сравнению с 1й группой. По сравнению со 2й и 3й группами активность глутатионпероксидазы в мозге и гемолизате крови была выше, что можно рассматривать как компенсаторную реакцию организма, направленную на поддержание восстановленного глутатиона, усиленно расходуемого при стрессе.Известно, что активный центр Seсодержащей глутатионпероксидазы содержит четыре ковалентно связанных атома Sе в форме селеноцистеина. Функциональной единицей фермента является димер,связанный с 1 молекулой восстановленного глутатиона[5].Поскольку реакции дисмутации супероксидных анионов и разложения перекиси водорода, катализируемые супероксиддисмутазой и каталазой, экзотермичны, то эти ферменты не нуждаются в кофакторах, что делаетих работу автономной, не зависящей от функционирования других клеточных структур. В то же время для работы глутатионзависимых ферментов необходим восстановленный глутатион, который синтезируется (преимущественно в печени) глутатионсинтетазой Структуры мозга,кровь/группы1 группаКонтроль2 группа(3мин. оккл. ПСА)3группа(24ч.оккл. ЛСА)4 группа(3м.оккл.ПСА+ 24ч.оккл.ЛСА)Гемисфера коры46,79±2,0274,18±3,42*13,29±0,61*,* *61,26±2,75*,* **, ** ** Стволовые структуры62,05±2,9827,11±1,37*14,47±0,70*,96,94±4,38*,** *,** **Плазма крови24,28±1,435,98±0,21*2,68±0,11*,**9,89±3,22*,***,** **Условные обозначения: * достоверные отличия показателей по отношению к контролю; ** достоверные отличия показателей 3й группы относительно 2й; *** достоверные отличия показателей 4й группы относительно 2й; **** достоверные отличия показателей 4й группы относительно 3й.или восстанавливается в реакции с глутатионредуктазой. В эритроцитах восстановленный глутатион синтезируется в клетках предшественниках и не проникает через мембрану эритроцитов извне.Нарушение мозгового кровообращения, моделируемое в нашем эксперименте 3минутнойперевязкой правой сонной артерии, способствовалоизменению содержания восстановленного глутатиона только в стволовых структурах (41%; р<0,05), тогда как в коре больших полушарий и плазме крови содержание восстановленного глутатиона было на уровне контроля (табл. 2). Таблица 2. Содержание восстановленного глутатиона в мозге (мкмоль/мин.г белка)и гемолизате(мкмоль/мин г НЬ)в условиях окклюзии сонных артерий, (М±т)
При хронической окклюзии левой сонной артерии (3я группа) содержание восстановленного глутатиона было снижено в коре больших полушарий (49%; р<0,05) и стволовых структурах (36%; р<0,05) относительно 1й группы животных. В гемолизате содержание фермента оставалось на уровне контроля.В условиях двусторонней окклюзии сонных артерий снижение уровня восстановленного глутатиона в коре больших полушарий (52%; р<0,05), стволовых структурах (78%; р<0,05) и гемолизате крови (33%; р<0,05) свидетельствовало о наиболее выраженном повреждении антиоксидантной глутатионовой системы организма.Известно, что глутатион выполняет в организме многообразные и важные функции. Глутатион защищает организм от активных кислородных соединений, восстанавливает и изомеризует дисульфидные связи, влияет на активность многочисленных ферментов и белков, биосинтез нуклеиновых кислот,а также поддерживает функции и структуру мембран, выполняет коферментные функции, участвует в обмене эйкозаноидов, метаболизме ксенобиотиков, является резервом цистеина, повышает резистентность клеток к вредным воздействиям, влияет на пролиферацию и является стабилизатором генетического аппарата клеток[6].Таким образом, в условиях двусторонней окклюзии сонных артерий наиболее высок риск нарушения структуры мембран, повышения уровня токсичных продуктов свободнорадикального окисления и негативного воздействия на геном клеток.Обратное восстановление окисленного глутатиона происходит в реакции с глутатионредуктазой (КФ 1.6.4.2), который является очень специфичным ферментом, восстанавливающим только окисленный глутатион. Это сложный белок с молекулярной массой 115118 кД, имеющий структуру димера и содержащий 2 молекулы ФАД. Глутатионредуктаза локализована в цитоплазме клеток всех тканей и органов млекопитающих.Активности глутатионредуктазы в условиях нарушения мозгового кровообращения представлены в таблице 3.
Структуры мозга,кровь/группы1 группаКонтроль2 группа(3мин. оккл. ПСА)3группа(24ч.оккл. ЛСА)4 группа(3м.оккл.ПСА+ 24ч.оккл.ЛСА)Гемисфера коры0,79±0,030,80±0,040,40±0,01*,**0,38±0,01*, ***Стволовые структуры2,17±0,101,28±0,05*1,39±0,04*0,47±0,02*,***,** **Плазма крови2,38±0,112,18±0,092,36 ±0,081,59±0,06*,***,** **
Так, при 3минутной окклюзии правой сонной артерии активность этого фермента снижалась в гемисферах коры (28%; р<0,05) и стволовых структурах (40�%;р<0,05), а в гемолизате крови, напротив, возрастала на +148% (р<0,01) по сравнению с группой ложнооперированных крыс (табл. 3). Следовательно, при переходящем нарушении мозгового кровообращения происходит снижение процесса восстановления окисленного глутатиона в структурах мозга (особенностволовых структурах), тогда как в плазме обнаружена обратная тенденция.При хроническом пережатии левой сонной артерии значительное возрастание активности глутатионредуктазы наблюдалось в стволовых структурах (+372%; р<0,01). В гемолизате активность фермента, восстанавливающего окисленный глутатион, также была выше контроля (+51%; р<0,05), хотя и не столь значительно, как во 2й группе.В 4й группе двусторонняя окклюзия способствовала лишь снижению активности глутатионредуктазы в гемолизате крови (17%; р<0,05) относительно контрольного значения, тогда как активность фермента в структурах мозга была на уровне 1 й группы животных, возможно за счет чего наблюдалось снижение содержания восстановленного глутатиона в мозге животных.В клетках всех тканей млекопитающих наряду с глутатионпероксидазой выявлено семейство мультифункциональных белков глутатионтрансфераз (КФ 2.5.1.18), использующих восстановленный глутатион для конъюгации с гидрофобными соединениями и восстановления органических перекисей. Основная функция глутатионтрансферазы защита клеток от ксенобиотиков и продуктов перекисного окисления липидов посредством их восстановления, присоединения к субстрату молекулы восстановленного глутатиона или нуклеофильного замещения гидрофобных групп. В отличие от Seсодержащей глутатионпероксидазы, для которой лучшими субстратами служат гидрофильные гидропероксиды с малым размером молекулы, глутатионSтрансфераза не взаимодействуют с Н202и в то же время эффективно восстанавливают гидрофобные гидропероксиды с большим объемом молекулы: гидроперекиси полиненасыщенных жирных кислот линолевой и арахидоновой, фосфолипидов, а также гидропероксиды мононуклеотидов и ДНК, участвуя тем самым в их репарацииПри трехминутной окклюзии правой сонной артерии в мозге животных отмечалось значительное возрастание активности глутатионтрансферазы. В том числе, в коре больших полушарий увеличение активности фермента составило +67% (р<0,05), а стволовых структурах +71% (р<0,05). В то же время, снижение активности глутатионSтрансферазы в гемолизате (94%; р<0,05) свидетельствует в пользу накопления в крови токсичных продуктов свободнорадикального окисления (табл. 4).Таблица 3.Активность глутатионредуктазы в мозге (мкмоль/мин. г белка) и гемолизате (мкмоль/мин г НЬ) в условиях окклюзии сонных артерий, (М ± т)
Структуры мозга,кровь/группы1 группаКонтроль2 группа(3мин. оккл. ПСА)3 группа(24ч.оккл. ЛСА)4 группа(3м.оккл.ПСА+ 24ч.оккл.ЛСА)Гемисфера коры30,93±1,2722,42±1,34*25,92±1,2627,64±1,12Стволовые структуры28,56±1,0917,20±0,61*134,79±5,81*,**26,38±0,95***,** **Плазма крови7,32±0,3218,18±0,54*11,06±0,52*,**6,07±0,28***,** **
При 24часовой окклюзии левой сонной артерии в коре больших полушарий так же, как и во 2й группе, происходило возрастание активности ГТ (+28%; р<0,05), тогда как в стволовых структурах отмечалось некоторое снижение активности данного фермента (17%; 0,1<р<0,05). В гемолизате сниженная процессов в крови, хотя и не столь значительных, как во 2й группе. активность глутатиоцтрансфераз (40%; р<0,05) относительно контроля также отражала недостаточность детоксикационныхПри двусторонней окклюзии в мозге (преимущественно в стволовых структурах) обнаружено возрастание активности глутатионтрансфераз, тогдакак в гемолизате, напротив, снижение (р<0,05).Таким образом в результате проведенных исследований установлено, что нарушение мозгового кровообращения связано со снижением антиоксидантной емкости глутатионзависимой системы, причем трехминутная окклюзияправой сонной артерии с последующей 24часовой реоксигенацией в большей степени влияет на биохимические системы крови, тогда как хроническое пережатие сонной артериина структуры мозга.Раскрытие регуляторных механизмов глутатионовой системы безусловно, позволяет понять многие вопросы цереброваскулярной патологии, что очень важно в поиске фармакологических средств для снижения последствий ишемических повреждений мозга [6].С учетом вышеизложенного целью работы явилось исследование в сравнительном аспекте изменений активности глутатионсодержащих ферментов и глутатиона в крови и структурах мозга крыс в модели двусторонней окклюзии сонных артерий.
Ссылки на источники1.СоловьеваЭ.Ю. Хроническая ишемия мозга и окислительный стресс. Клиникопатогенетическиеи прогностические аспекты: автореф. дис. . дра мед. наук: 14.00.13 / Элла Юрьевна Соловьева. М., 2009. 50 с.2.Справочник по формулированию клинического диагноза болезней нервной системы./ Под ред. В.Н.Штока, О.С. Левина. М: ООО «Медицинское информационное агентство».2006.520 с.
3.СтародубцеваМ.Н. Механические свойства мембран эритроцитов человека при действии пероксинитрита / М.Н. Стародубцева, Т.Г.Кузнецова, С.Н. Черенкевич // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2007. Т.143, №2. с. 227230.4.СтарчинаЮ.А. Когнитивные расстройства при цереброваскулярных заболеваниях: диагноз и лечение / Ю.А. Старчина, В.А.Парфенов// Русский медицинский журнал. 2008. Т. 16, № 12. с.16501652.5.Стресс. Адаптация. Репродуктивная система: монография / H.A.Агаджанян, Д.И. Рыжаков, Т.Е. Потемина, И.В.Радыш.Н. Новгород: Издво НижГМА, 2009.296 с.6.СудаковК.В. Итоги и перспективы развития теориифункциональных систем / К.В. Судаков // Вестник РАМН. 2009. №8. с.311.Таблица 4.
Активность глутатион8трансферазы в мозге(моль/мин. г белка)и гемолизате(моль/мин. гНЬ) крыс в условиях окклюзии сонных артерий,(М±т)Структуры мозга,кровь/группы1 группаКонтроль2 группа(3мин. оккл. ПСА)3 группа(24ч.оккл. ЛСА)4 группа(3м.оккл.ПСА+ 24ч.оккл.ЛСА)Гемисфера коры7,80±0,2513,03±0,55*10,01±0,4810,61±0,37*Стволовые структуры7,07±0,3112,91±0,60*5,89±0,2312,22±0,52*,****Плазма крови15,72±0,630,97±0,04*9,36±0,18*6,99±0,20*, ***,****
