УДК 616.89-008.441.13

УВЕЛИЧЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВОССТАНОВЛЕННОЙ ФОРМЫ ГЛУТАТИОНА В ТКАНИ ПЕЧЕНИ КАК ВОЗМОЖНЫЙ ФАКТОР ТОКСИЧНОСТИ ЭТАНОЛА

Жукова Ольга Юрьевна1, Диденко Кристина Николаевна2
1Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Омский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, старший преподаватель кафедры биохимии, кандидат медицинских наук
2Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Омский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, лаборант кафедры биохимии

Аннотация
В статье отражена информация о внутриклеточном уровне восстановленного глутатиона, параметрах железо-индуцированной хемилюминесценции, активности антиоксидантных ферментов в ткани печени крыс в условиях экспериментального моделирования острой алкогольной интоксикации. По результатам проведенного анализа и статистической обработки данных обсуждается влияние введения этилового алкоголя на показатели, отражающие про- и антиоксидантный статус клеток.

Ключевые слова: активные формы кислорода, алкоголизм, алкоголь, алкогольная интоксикация, антиоксиданты, гепатоциты, глутатион, печень, свободные радикалы, сульфгидрильные группы, хемилюминесценция, этанол


THE INCREASE OF THE REDUCED FORM GLUTATHIONE IN THE LIVER TISSUE AS A POSSIBLE FACTOR ETHANOL TOXICITY

Zhukova Olga Yuryevna1, Didenko Kristina Nikolaevna2
1Federal State Funded Educational Institution for Higher Education Omsk State Medical University Ministry of Public Health Russian Federation, senior lecturer, PhD in Medical sciences
2Federal State Funded Educational Institution for Higher Education Omsk State Medical University Ministry of Public Health Russian Federation, laboratory assistant

Abstract
In this article, information about the intracellular level of re-duced glutathione, the parameters of iron-induced chemiluminescence activity of antioxidant enzymes in the liver tissue of rats in conditions of experimental modeling of acute alcohol intoxication. Discussed the impact of introduction of ethyl alcohol in the indicators reflecting the pro- and antioxidant status of cells.

Keywords: : antioxidants, alcohol, alcohol intoxication, alcoholism, chemiluminescence, ethanol, free radicals, glutathione, liver hepatocytes, reactive oxygen species, sulfhydryl groups


Рубрика: 03.00.00 БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Жукова О.Ю., Диденко К.Н. Увеличение содержания восстановленной формы глутатиона в ткани печени как возможный фактор токсичности этанола // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 10 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2016/10/72891 (дата обращения: 19.11.2016).

Наряду с профилактическими [1] мерами и мерами административного характера [2] в отношении алкоголизма необходимой видится оценка биологического аспекта алкогольной интоксикации. В этом аспекте значительная роль отводится алкоголь-индуцированной гиперпродукции различных форм соединений свободнорадикального характера, выявляемой физическими методами у пациентов, животных [3, с. 127-131], оцениваемой по уровню стабильных метаболитов в тканях и биологических жидкостях [4, с. 78-80], отмечаемой при острой алкогольной интоксикации [5, с. 46-49], алкогольной зависимости [6, с. 45-49], развитии осложненного алкогольного абстинентного синдрома [7, с. 778-781]. Отчетлива сопряженность интенсификации образования свободных радикалов с нарушением эффективности функционирования ферментативной [8, с. 184-186] и неферментативной [9, с. 139-143; 10,с. 53-56] составляющих антиокислительной системы. Суммарно, в результате данных процессов, внутри- и внеклеточно формируется состояние, описываемое как окислительный стресс, которое характерно для большого числа различных нозологических форм [11, с. 130-132], типовых патологических процессов [12, с. с. 9, 10] и состояний, связанных с изменением естественного функционирования структур организма [13, с. 52-56; 14, с. 108-110].

По одним данным при моделировании действия этанола и при алкогольной зависимости снижается уровень антиоксидантных резервов печени, особенно обусловленных действием основного тиолового, внутриклеточного антиоксиданта – восстановленного глутатиона [15, с. 9-12]. В тоже время другими авторами демонстрируется противоположный эффект алкоголизации. Показано, что при оценке влияния этанола на метаболические процессы путем форсированной алкоголизации, происходит статистически значимое увеличение содержания небелковых сульфгидрильных групп в ткани печени. Число общих сульфгидрильных групп при этом не меняется. Увеличение уровня восстановленного глутатиона авторы считают адаптивным и связывают с повышением функциональной активности ферментов биосинтеза глутатиона [16,с. 36]. Неоднозначность фактических данных определяет необходимость дальнейшей проработки вопросов негативного влияния этилового спирта на свободнорадикальные процессы.

 

Цель исследования

Установление закономерностей, описывающих роль увеличения содержания небелковых сульфгидрильных групп, в механизмах токсического действия алкоголя.

 

Материалы и методы исследования

В экспериментальных исследованиях использовали белых беспородных крыс-самцов. Животным однократно, интраперитонеально вводили 20%-й раствор этилового спирта в дозе 2г/кг массы животного. Контрольным животным вводили физиологический раствор. Через сутки проводили взятие биологического материала.

Выделяли надмитохондриальную и митохондриальную фракции гомогената ткани печени. Исследовали параметры Fe2+ – индуцированной хемилюминесценции по Ю.А. Владимирову (1989).

Надмитохондриальная фрация гомогенатов печеночной ткани использовалась для определения активности ферментов антиоксидантной системы: супероксиддисмутазы, каталазы, глутатионпероксидазы, глутатионтрансферазы, глутатионредуктазы.

Концентрацию восстановленного глутатиона и количество сульфгидрильных групп определяли в цельных гомогенатах ткани печени.

В сыворотке крови исследовали количество доступных HS-групп на 1г белка, активность гамма-глутамилтранспептидазы и величину светосуммы пероксид-индуцированной хемилюминесценции за 1 минуту. Статистическая обработка данных осуществлялась с использованием программы SPSS 11.5. Оценка значимости различий проводилась с использованием непараметрического критерия Манна-Уитни (U). Связь двух переменных оценивали с помощью корреляционного анализа по Спирмену. Для выявления нелинейных связей использовали регрессионный анализ.

Через сутки после введения этанола в печени животных выявлена интенсификация свободнорадикальных процессов, которая заключалась в 1) укорочении латентного периода (r) хемилюминесценции надмитохондриальной фракции на 27,5%,(рU=0,034); 2) высокой амплитуде быстрой вспышки (h) хемилюминесценции надмитохондриальной жидкости (в 5,44 раза превышает данные контроля, рU <0,001) и митохондрий в 2 раза (рU =0,01); 3) увеличении светосуммы (S) хемилюминесценции митохондрий на 22,9% (рU=0,049) и скорости окисления, зависящей от прооксидантов (tgα) на 50,8% (рU =0,005).

Накопление гидроперекисей (по показателю h) при алкоголизации сопровождается повышением активности каталазы на 25,2% (рU=0,034), а рост способности липидов к переокислению (по показателю S) — низкой активностью цитозольной изоформы глутатионпероксидазы печени (на 7,4% ниже контрольной группы, рU=0,011).

Активация свободнорадикальных процессов сочетается с инициацией использования антиоксидантных резервов митохондрий: удлинением r на 45,1% (рU=0,021) и повышением внутриклеточной концентрации восстановленного глутатиона на 45,1% (рU=0,003). Возможно адаптивное привлечение тиолов в печень из крови (у=0,105Х+2,19, рU=0,01; рU <0,001, где у – доступные НS-группы сыворотки, Х – S хемилюминесценции надмитохондриальной жидкости) в результате снижения уровня доступных HS-групп в печени при активации свободнорадикального окисления (у=-47,0Х+1020,2; рU=0,003, рU<0,001, где у – доступные НS-группы печени, Х – S хемилюминесценции надмитохондриальной жидкости; у=-0,001Х+3,74, где у – HS-группы сыворотки, Х – HS-группы печени, рU<0.001).

Увеличение содержания восстановленной формы глутатиона также может быть следствием угнетения глутатионпероксидазы. В этом случае участие глутатиона в антиоксидантной защите сводится, главным образом, к неферментативной нейтрализации свободных радикалов. При этом глутатион окисляется, образуя окисленный глутатион и промежуточные формы. Глутатион, как неферментативный антиоксидант, эффективно работает только кратковременно, в начале развития окислительного стресса, затем накапливаются продукты неполного окисления глутатиона — тиильные радикалы.

Считают, что повышение уровня глутатиона в условиях алкогольной интоксикации обусловлено высокой интенсивностью работы ферментов образования глутатиона через влияние оксида азота, в формировании которого принимает участие индуцибельная изоформа фермента NO-синтазы [16,с. 36].

Возможно проявление одного из токсических действий оксида азота — образование моно- и дитиольных комплексов с глутатионом, способных индуцировать апоптоз и некроз. Концентрация глутатиона имеет значение для выбора пути гибели клетки. Чем больше глутатиона, тем вероятнее образование мононитрозотиолов, индуцирующих апоптоз, чем меньше — тем более вероятно образование динитрозотиолов, индуцирующих некроз. Данное обстоятельство, по-видимому, объясняет существование отрицательной зависимости активности γ-глутамилтрансферазы сыворотки крови (маркера повреждения клеток путем некроза) от уровня восстановленной формы глутатиона в печени: у=-2,16Х+50,6, р=0,046, р=0,007.

Одной из возможностей внутриклеточного резервирования оксида азота является наличие нитрозоглутатиона. Для него характерна высокая химическая стабильность по сравнению с другими эндогенными формами нитрозотиолов, в частности с S-нитрозо-цистеинилглицином. S-нитрозо-цистеинилглицин выделяется при катаболизме глутатиона вместе с глутаминовой кислотой под каталитическом действии гамма-глутамилтранспептидазы. В связи с этим, возможно рассмотрение активности гамма-глутамилтранспептидазы как регуляторного фактора, определяющего внутриклеточную концентрацию оксида азота.

Корреляционный и регрессионный анализ показывает, что наблюдаемое увеличение содержания глутатиона в печени алкоголизированных животных неблагоприятно: доступные сульфгидрильные группы сыворотки крови способны усиливать липопероксидацию в надмитохондриальной фракции (у=8,01Х-16,8; р=0,01; р=0,024, где у – S хемилюминесценции надмитохондриальной жидкости, Х – доступные HS-группы сыворотки), а избыток внутриклеточного глутатиона — липопероксидацию в митохондриях (у=0,077Х+7,42; р=0,012; р=0,003, где у – S хемилюминесценции митохондрий, Х – GSH, мкмоль/г белка) и подавлять активность каталазы (у=-0,148Х+41,2; р=0,048; р<0,001, где у – активность каталазы, Х – GSH, мкмоль/г белка). Активность глутатионредуктазы печени положительно коррелирует с интенсивностью хемилюминесценции сыворотки крови (k=0,855; р=0,001).

Таким образом, накопление восстановленного глутатиона без адекватной активации третьей линии ферментативной антиоксидантной защиты (глутатионпероксидазы, глутатионтрансферазы), потребляющей его в реакциях обезвреживания вторичных радикалов, может быть одним из факторов токсического действия алкоголизации.


Библиографический список
  1. Агеева Н.А. Корпоративная здоровьесберегающая деятельность: проблемы и пути решения // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 6 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2016/06/67905 (дата обращения: 28.06.2016).
  2. Супонина Е.А. О проблемах оптимизации антиалкогольного законодательства в России // Политика, государство и право. 2016. № 2 [Электронный ресурс]. URL: http://politika.snauka.ru/2016/02/3658 (дата обращения: 17.07.2016).
  3. Ефременко Е.С., Высокогорский В.Е. Железо-индуцированная хемилюминесценция и обмен глутатиона при экспериментальном синдроме отмены этанола // Омский научный вестник. ‒ 2006. ‒ № 3 (37). ‒ С. 127-131.
  4. Захарова А.Н. Карбонильные производные и малоновый диальдегид как предикторы при алкоголизме // Таврический журнал психиатрии. ‒ 2012. ‒ Т. 16, № 4 (61). ‒ С. 78-80.
  5. Бохан Н.А., Иванова С.А. Окислительный стресс при алкоголизме: возможности метаболической коррекции на этапе формирования ремиссии // Таврический журнал психиатрии. ‒ 2010. ‒ Т. 9, № 10. ‒ С. 45-49.
  6. Лелевич А.В. Кислородтранспортная функция крови и прооксидантно-антиоксидантный статус эритроцитов при острой и хронической алкогольной интоксикации крыс // Журнал Гродненского государственного медицинского университета. ‒ 2008. ‒ № 4 (24). ‒ С. 46-49.
  7. Цейликман В.Э., Бабин К.А., Виноградов Д.Б., Шатрова Ю.М., Изаровский Б.В., Манухина Е.Б., Дауни Г.Ф., Цейликман О.Б., Мингазов А.Х. Особенности окислительного стресса у больных алкогольным делирием, инфицированных вирусами гепатита С и иммунодефицита человека // Казанский медицинский журнал. ‒ 2013. ‒ Т. 94, № 5. ‒ С. 778-781.
  8. Ефременко Е.С., Высокогорский В.Е., Лопухов Г.А. Модификация обмена глутатиона при алкогольной абстиненции // Астраханский медицинский журнал. ‒ 2012. ‒ Т. 7, № 2. ‒ С. 184-186.
  9. Жидко Е.В., Терехина Н.А., Терехин Г.А. Влияние сорбентов на показатели антиоксидантной защиты при алкогольной интоксикации // Биохимические научные чтения памяти академика РАН Е.А. Строева материалы Всероссийской научно-практической конференции студентов и молодых специалистов с международным участием. ‒ 2016. ‒ С. 139-143.
  10. Ефременко Е.С., Высокогорский В.Е. Свободнорадикальное окисление при развитии алкогольной абстиненции // Омский научный вестник. ‒ 2008. ‒ № 1 (65). ‒ С. 53-56.
  11. Свободнорадикальное окисление и старение В.Х. Хавинсон, В.А. Баринов, А.В. Арутюнян, В.В. Малинин; [Отв. ред. А.Д. Ноздрачев]; Рос. акад. наук. Геронтол. о-во, Рос. акад. мед. наук. Сев.-зап. отд-ние. С.-Петерб. ин-т биорегуляции и геронтологии. СПб., 2003.
  12. Окислительный стресс: патологические состояния и заболевания Меньщикова Е.Б., Зенков Н.К., Ланкин В.З., Бондарь И.А., Труфакин В.А. Новосибирск, 2008.
  13. Боярская Л.А., Турчанинов Д.В., Ефременко Е.С., Богдашин И.В., Вильмс Е.А., Юнацкая Т.А. Изучение глутатиона и ферментов его метаболизма при воздействии обогащенных кисломолочных продуктов профилактического назначения в условиях окислительного стресса, вызванного чрезмерными физическими нагрузками // Гигиена и санитария. ‒ 2015. ‒ Т. 94, № 8. ‒ С. 52-56.
  14. Никоноров А.А., Никоноров А.А. мл., Алябьева И.В., Сафронов А.А. Роль свободнорадикального окисления в стрессиндуцированном нарушении структурно-функционального состояния биомембран при травматологической операции (открытая репозиция, остеосинтез костей голени) // Омский научный вестник. ‒ 2012. ‒ № 1 (108). ‒ С. 108-110.
  15. Высокогорский В.Е., Ефременко Е.С., Быков Д.Е., Жукова О.Ю., Лопухов Г.А. Нарушение обмена глутатиона при алкоголизме // Омский научный вестник. ‒ 2011. ‒ № 1 (104). ‒ С. 9-12.
  16. Панченко Л.Ф., Н.В. Гуляева, Д.И. Перегуд, М.В. Онуфриев, С.В. Пирожков активность синтазы оксида азота и окислительный стресс в печени крыс в условиях форсированной алкоголизации // Омский научный вестник. ‒ 2002. ‒ № S 21. ‒ С. 34-37.


Все статьи автора «Жукова Ольга Юрьевна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация