<<
>>

Параметры оценки процессов окислительной модификации белков в клинико-биохимическом мониторинге эндотоксикоза.

Развитие процессов интоксикации проявляется стереотипными реакциями организма на воздействие токсиканта, приводящими к активации процессов свободно-радикального окисления и окислительной модификации белков плазмы крови.

Считается, что нарушение структуры белков, вызванное их окислительной модификацией при активации свободно-радикальных процессов - один из неспецифических механизмов развития интоксикации. (Л.М. Обухова, 2010.)

В патогенезе системных цитотоксических поражений при эндогенной интоксикации сопоставимое участие принимают оксидативный стресс и гипоксия. (Э.И. Начкина, 2011.)

Активация процессов свободно-радикального окисления (СРО) является типовым процессом дезорганизации структур и функций органов и систем при различных видах патологии. (В.З. Ланкин и соавт., 2001, 2007; В.В. Ляхович и соавт., 2005, 2006; Е.Е. Дубинина, 2006; Н.П. Чеснокова и соавт., 2006; Е.Е. Дубинина, А.В. Пустыгина, 2007; Zs.-Nagy I., 2001; Dean J.T., 2002; Rahman I., Biswas S.K., 2004; Deminice R._et al., 2010; Rytter E. et al., 2010; Burlakova E.B. et al., 2011.)

Многие жизненно важные метаболические процессы, протекающие в организме, тесно связаны со свободно-радикальным окислением. Свободно-радикальное окисление влияет на физико-химические свойства биологических мембран, их проницаемость, структуру, что отражается на обмене веществ, функциональном состоянии клеток и организма в целом. (Д.М. Габитова и соавт., 2006.)

Реакции свободно-радикального окисления инициируются активными формами кислорода (АФК), приводящими к химической модификации биомолекул. Благодаря наличию в организме сложных

ферментных комплексов со специфическими электронтранспортными простетическими и коферментными группировками процесс восстановления кислорода протекает по многоступенчатому механизму, что сводит к минимуму возможность образования высокореакционных промежуточных соединений кислорода.

В условиях оксидантного стресса или усиленного образования активных форм кислорода может происходить нарушение функционирования ферментов антиоксидантной системы. (Л.Т. Рязанцева, 2011.)

Свободно-радикальное окисление постоянно протекает во всех клетках в норме и считается одним из способов метаболической регуляции. Повышение уровня окислительных процессов может наблюдаться при различных патологических состояниях, сопровождающихся изменением баланса активности антиоксидантной и оксидантной систем. Это может приводить к усилению генерации активных форм кислорода (АФК), способных оказывать модифицирующее действие на липиды и белки мембран. (Ю.А. Владимиров, 2000; Ю.В. Медведев, А.Д. Толстой, 2000; Н.К. Зенков и соавт., 2001; В.Г. Подопригорова, 2004; Е.Б. Меньщикова и соавт., 2006; Е.Л. Мальцева, 2011; Gutteridge J.M., Halliwell B., 2000; Droge W., 2001; Mal'tseva E.L. et al., 2002; Ostdal H. et al., 2002; Lankin V.Z. et al., 2003; Niki E., 2008; Parihar

A. et al., 2008.)

Нарушение сбалансированности процессов свободно-радикального окисления и антиоксидантной защиты может привести к формированию

окислительного стресса, характеризующегося патобиохимическими
последствиями взаимодействия активных форм кислорода с
биомолекулами. Накопление модифицированных АФК биомолекул

является причиной развития тяжелых, а порой и необратимых нарушений процессов и структур, поддерживающих гомеостаз организма. (В.Г.

Зайцев, О.В. Островский, 2008; В.А. Чистяков, 2011; Ermak G., Davies K.J., 2002; Ray S.D. et al., 2004.)

Одним из видов биомолекул, чувствительных к усилению процессов свободно-радикального окисления, являются белки. Состояние окислительного стресса, в комплексе с другими метаболическими проявлениями, сопровождается повышенным уровнем ОМБ. (Г.А. Рябов и соавт., 2000; И.Н.

Пасечник и соавт., 2002; Т.В. Жаворонок и соавт., 2007; Л.Е. Муравлева и соавт., 2010; Boscia F. et al., 2000; Chevion M. et al., 2000; Conrad C.C. et al., 2000; Griffiths H.R., 2000; Peng J. et al., 2000; Stadman E.R. et al., 2000; Chen S.S. et al., 2001; Levine R.L. et al., 2000, 2001; Requena

J.R. et al., 2001; Choi J. et al., 2002; Korolainen M.A. et al., 2002; Mirzaei H. et al., 2008.)

АФК рассматриваются одними из основных индукторов ОМБ, наряду с увеличением содержания свободного железа, продуктов ПОЛ при снижении уровня антиоксидантной защиты. При действии АФК происходит нарушение нативной конформации белков с образованием крупных белковых агрегатов или фрагментация белковой молекулы. Наиболее важным следствием окислительной модификации белков является инактивация ферментов. (Л.Е. Муравлева и соавт., 2010.)

Для определения продуктов ОМБ обычно используется метод оценки уровня карбонильных соединений, реагирующих с 2,4- динитрофенилгидразином с образованием 2,4-динитрофенилгидразонов основного и нейтрального характера в условиях спонтанного и/или металлкатализируемого окисления (Е.Е. Дубинина и соавт., 1995). В результате реакции окисления белков могут образовываться альдегидные и кетонные группировки аминокислотных остатков, которые и взаимодействуют с 2,4-динитрофенилгидразином (Т.В. Копытова и соавт., 2009).

Одним из вариантов металлкатализируемого окисления белков, часто используемых на практике, может служить медь-зависимая индукция ОМБ.

Изучена ОМБ тимуса крыс в условиях применения нанопорошков меди как модулятора биохимических процессов. Установлено, что в условиях данной модели дозозависимо повышается окислительная модификация протеинов с преобладанием процессов фрагментации белковых молекул. Соотношение альдегид-динитрофенилгидразонов и кетон-динитрофенилгидразонов зависело от изменения уровня свободной меди в организме в сторону преобладания первичных маркеров окислительного стресса. Воздействие меди в ультрадисперсной форме сопровождается сайт-специфическим окислительным повреждением белков в области остатков триптофана.

Глубокие окислительные повреждения белков в условиях данной модели способствуют снижению возможности обновления белков ткани тимуса, что, вероятно, связано со снижением активности клеточных протеазных систем. (Ю.В. Абаленихина и соавт., 2012.)

Молекулярные процессы, происходящие в организме при окислительном стрессе, тесно взаимосвязаны с реакциями карбонильного стресса. В комплексе они способны вызывать структурные и функциональные изменения биомолекул. Основной результат карбонильного стресса - гликирование и гликоокисление белков под действием активных карбонильных соединений, в том числе малонового диальдегида. (К.Б. Шумаев, 2010.)

Е.Ю. Кравцовой и соавт. (2011, 2012) обследованы пациенты трудоспособного возраста в остром периоде инсульта с изучением динамики окислительной модификации белков и показано, что данный тест может использоваться в качестве маркера прогноза течения

заболевания. Установленная взаимосвязь восстановления неврологи­ческого дефицита с регрессом степени выраженности оксидантного стресса при разных подтипах ишемического инсульта позволяет исполь­зовать динамические показатели ОМБ, отмечая наибольшую их чувствительность в диапазоне альдегидо- и кетонопроизводных динитрофенилгидразонов основного характера (III и IV волны) в качестве маркера прогноза течения заболевания. Отмечается, что отсутствие полной нормализации показателей ОМБ к 15-му дню заболевания на фоне приема этилметилгидроксипиридина сукцината, обусловленное значительным нарушением оксидантной системы при инсульте, обосновывает необходимость длительной антиоксидантной терапии и раз­работки лекарственных средств с целенаправленным устранением процессов окислительной модификации белков в диапазоне альдегидо - и кетонопроизводных динитрофенилгидразонов основного характера.

В формировании ответной реакции организма на стрессорное воздействие большую роль играет система крови. Это одна из биологических сред организма, в которой наиболее информативно определение параметров антиоксидантной и оксидантной систем в оценке эндогенной интоксикации.

Кровь - реактивная система, чутко реагирующая на различные воздействия на организм. Единство и целостность системы крови, ее саморегулирующиеся адаптационные механизмы позволяют организму поддерживать гомеостаз, а метаболический статус крови служит интегральным показателем его состояния, в том числе реакции на стресс. (Г.И. Козинец и соавт., 2008.)

В критических состояниях наблюдается значительное повышение уровня окислительной модификации белков (ОМБ) крови. Повреждающее действие АФК на белки может играть существенную роль в механизмах

формировании и развития критических состояний (Г.А. Рябов и соавт., 2000).

Сывороточные белки подвергаются окислительной модификации при различной патологии, степень которой может быть соотнесена с тяжестью заболевания, а также может быть использована в качестве контроля лечения и проведения антиоксидантной терапии. Метод оценки ОМБ сыворотки крови по уровню карбонильных групп, определяемых в реакции с 2,4-динитрофенилгидразином, может быть использован в клинической практике, так как соответствует критериям аналитической надежности. Интерпретация полученных с применением этого метода результатов должна проводиться на основе представлений о зависимости степени ОМБ от концентрации в среде АФК и от типа белка. Содержание карбонильных групп в белках сыворотки крови - показатель, характеризующий выраженность «окислительного стресса» и глубину окислительного повреждения белков. (М.Ю. Фролова, 2003.)

Показана возможность ранней диагностики доброкачественных и злокачественных опухолей яичников путем идентификации карбонильных групп белков в сыворотке крови и эндометриальных смывах обследуемых пациенток. Установлена патогенетическая роль продуктов окислительной модификации белков в формировании опухолей яичников. Высокий уровень карбонильных групп белков в указанных биологических жидкостях может рассматриваться как возможный биохимический маркер развития данной патологии. (Е.Г. Шварев и соавт., 2011.)

Продукты ОМБ могут служить причиной вторичного повреждения других биомолекул.

В процессе формирования критических состояний ОМБ, наряду с перекисным окислением липидов (ПОЛ), становится важным фактором нарушения нормального функционирования организма.

Процессы перекисного окисления липидов и окислительной

модификации белков тесно взаимосвязаны. Различные составляющие ОМБ, оцениваемые по уровням альдегиддинитрофенилгидразонов и кетондинитрофенилгидразонов характеризуют не только наличие СРО, но и его этапность и свидетельствуют о резервных способностях организма. ОМБ - обобщающий термин: различные его составляющие по-разному реагируют на стресс, проявляя в зависимости от вида белков либо антиоксидантные, либо прооксидантные свойства. (О.В. Занозина и соавт., 2009.)

В норме в организме человека между системами генерации АФК и системой антиоксидантной защиты существует равновесие, обеспечивающее функционирование субклеточных структур и органов в целом. При различных патологических состояниях это равновесие (баланс) может нарушаться. (И.Н. Пасечник, 2001, 2004; Mal'tseva E.L., 2003.)

Установлено, что развитие окислительного стресса отмечается при сахарном диабете 2 типа вследствие дисрегуляции системы «проантиоксиданты - антиоксиданты», более выраженного при декомпенсированной форме. Рост окислено-модифицированных липопротеидов обусловлен усилением их окислительной модификации за счет как неферментативного гликолизирования апо-белков, так и в результате повреждения их липидного компонента активными формами кислорода. (З.И. Микашинович и соавт., 2010.)

Показано, что в реализации механизмов защиты белков от окислительной модификации в нейтрофилах крови при окислительном стрессе in vitro и развивающемся при остром воспалении играет важную роль тиолдисульфидная система. В условиях действия протектора SH- групп 1,4-дитиоэритритола в нейтрофильных лейкоцитах крови пациентов с внебольничной пневмонией и при экспериментальном окислительном стрессе отмечено снижение содержания карбонильных производных

белков. При инкубировании клеток с ингибитором каталазы или ингибитором синтеза глутатиона выявлено, что дефицит восстановленного глутатиона и нарушение образования белково-связанного глутатиона в нейтрофилах у больных внебольничной пневмонией и при экспериментальном окислительном стрессе приводит к активации окислительной модификации белков. (Е.А. Степовая и соавт., 2010.)

Исследована динамика процессов ОМБ в плазме крови при стрессогенном воздействии и при фармакологической коррекции (введение а-токоферол-ацетата, циклоферона) у половозрелых крыс. У стрессированных крыс достоверно повысилось количество 2,4- динитрофенилгидразонов, по сравнению с контролем. При введении а- токоферол-ацетата и циклоферона наблюдалось достоверное снижение в плазме крови количества альдегиддинитрофенилгидразонов основного характера. Выявленное повышение интенсивности ОМБ плазмы крови у стрессированной группы животных отображало общую направленность свободнорадикальных процессов. Выраженный антиоксидантный эффект оказывал комплекс «а-токоферол-ацетата + циклоферон» на стрессированных крыс. В условиях стресса циклоферон, вероятно, оказал протективное действие на антиоксидантную систему. (Л.К. Хужахметова, Л.Г. Сентюрова, 2011.)

Ряд других экспериментальных исследований также свидетельствуют о том, что ОМБ - один из маркерных тестов, чувствительных к изменению степени проявлений окислительного стресса (С.С. Артемьева и соавт., 2002; М.Д. Дубровская и соавт., 2004; И.Р. Кулмагамбетов и соавт., 2009; Т.И. Бондаренко и соавт., 2012; К.В. Кулакова и соавт., 2012; З.С. Толочко, В.К. Спиридонов, 2012).

Процессы свободно-радикального окисления рассматриваются как одно из ключевых звеньев метаболизма, нарушение регуляции которого

является ранним, универсальным механизмом развития различных заболеваний. (Д.М. Габитова и соавт., 2006.)

Таким образом, антиоксидантно-оксидантный баланс организма определяется уровнями процессов образования АФК и состоянием антиоксидантной защиты. При патологии может иметь место нарушение антиоксидантно-оксидантного баланса организма, проявляющегося, в том числе, изменениями динамики ОМБ.

Процессы ОМБ изучены недостаточно, хотя, по данным проанализированной литературы, они могут служить одними из информативных биохимических тестов, отражающих выраженность эндогенной интоксикации. В комплексе с показателями пула МСМ, тесты ОМБ будут способствовать увеличению прогностической значимости клинико-биохимического мониторинга эндотоксикоза.

1.3.

<< | >>
Источник: Рубцов Георгий Константинович. МОДЕЛЬНАЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЖЕЛТОЧНЫХ ЛИПОПРОТЕИДОВ: ПАРАМЕТРЫ СПОНТАННОЙ И Ие2+-ИНИЦИИРОВАННОЙ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ МОДИФИКАЦИИ БЕЛКОВ В КОМПЛЕКСЕ С УРОВНЕМ МОЛЕКУЛ СРЕДНЕЙ МАССЫ. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Пенза - 2014. 2014

Еще по теме Параметры оценки процессов окислительной модификации белков в клинико-биохимическом мониторинге эндотоксикоза.:

  1. Содержание
  2. Параметры оценки процессов окислительной модификации белков в клинико-биохимическом мониторинге эндотоксикоза.
  3. Комплексный подход к изучению параметров окислительной модификации белков и уровня молекул средней массы в клинико­биохимическом анализе эндогенной интоксикации.
- Акушерство и гинекология - Анатомия - Андрология - Биология - Болезни уха, горла и носа - Валеология - Ветеринария - Внутренние болезни - Военно-полевая медицина - Восстановительная медицина - Гастроэнтерология и гепатология - Гематология - Геронтология, гериатрия - Гигиена и санэпидконтроль - Дерматология - Диетология - Здравоохранение - Иммунология и аллергология - Интенсивная терапия, анестезиология и реанимация - Инфекционные заболевания - Информационные технологии в медицине - История медицины - Кардиология - Клинические методы диагностики - Кожные и венерические болезни - Комплементарная медицина - Лучевая диагностика, лучевая терапия - Маммология - Медицина катастроф - Медицинская паразитология - Медицинская этика - Медицинские приборы - Медицинское право - Наследственные болезни - Неврология и нейрохирургия - Нефрология - Онкология - Организация системы здравоохранения - Оториноларингология - Офтальмология - Патофизиология - Педиатрия - Приборы медицинского назначения - Психиатрия - Психология - Пульмонология - Стоматология - Судебная медицина - Токсикология - Травматология - Фармакология и фармацевтика - Физиология - Фтизиатрия - Хирургия - Эмбриология и гистология - Эпидемиология -