Изменения окислительного статуса и активности оксидоредуктаз в органах детоксикации при экспериментальной термической травме

2016, том 18 [7]

—--—

УДК 61:577.3

ИЗМЕНЕНИЯ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТАТУСА И АКТИВНОСТИ ОКСИДОРЕДУКТАЗ В ОРГАНАХ ДЕТОКСИКАЦИИ

ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ТРАВМЕ

О.В. Костина, А.Г. Соловьева, С.П. Перетягин

ФГБУ «Нижегородский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии» г. Нижний Новгород, Россия

Аннотация. Работа посвящена изучению особенностей перекисного окисления липидов и активности оксидоредуктаз в органах детоксикации в различные сроки после экспериментального термического ожога. Выявлено угнетение окислительных процессов в почках и их усиление в печени на фоне компенсаторной активации антиоксидантной защиты. Отмечены разнонаправленные изменения активности аль-дегиддегидрогеназы и алкогольдегидрогеназы в прямой реакции: в печени активность ферментов уменьшается, тогда как в почках возрастает. Удельная активность алкогольдегидрогеназы в обратной реакции снижается во всех исследованных органах.

Ключевые слова: ожог, перекисное окисление липидов, антиоксидантная активность, альдегиддегидро-геназа, алкогольдегидрогеназа.

Введение. Термическая травма является тяжелой формой патологии и проявляется не только развитием локальных стереотипных сосудисто-тканевых изменений, но и формированием синдрома системного воспалительного ответа, сопровождающегося усилением образования активных форм кислорода. В числе последствий активации свободнора-дикальных механизмов — перекисное окисление липидов (ПОЛ) биологических мембран, направленное на адаптивное в условиях гиперметаболизма повышение клеточной про-

ницаемости. Однако в связи с безудержной инициацией ПОЛ может происходить альтерация клеточной стенки. Окислительный стресс приводит к накоплению высокотоксичных альдегидов, которые образуют аддукты с белками, нуклеиновыми кислотами, вмешиваются в энергетический обмен, изменяют клеточные функции [1]. Известно, что основными ферментами, участвующими в утилизации альдегидов, являются альдегиддегидроге-наза (АлДГ) и алькогольдегидрогеназа (АДГ). В то же время ожоговая болезнь сопровож-

—--—

..... 10 ~

Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

—--—

дается нарушением активности многих ферментов [2]. Все вместе это способствует системному поражению органов и тканей. Отрицательное влияние эндогенных токсинов, к которым относятся и продукты ПОЛ, на функционирование главным образом органов выделения отражает наиболее существенное звено в патогенетическом механизме интоксикации.

В связи с этим целью нашей работы явилось исследование активности АлДГ, АДГ, как маркеров биотрансформации, а также интенсивности процессов липопероксидации в органах детоксикации при термической травме.

Материалы и методы. Объектом исследования являлись 30 крыс линии Vistar мужского пола массой 200—250 г, которые содержались на общем рационе вивария. Животные были разделены на следующие группы: первая группа — контрольная, которую составили интактные крысы (n = 15). Вторая группа — опытная (n = 15). Животным опытной группы в условиях общей анестезии эфиром наносили ожог II—III степени кипятком на эпилированных от шерсти 20% поверхности тела. Печень, почки извлекали под эфирным наркозом на третьи, седьмые, десятые сутки после ожога, перфузировали физиологическим раствором, гомогенизировали. Полученные гомогенаты органов использовали для дальнейших исследований.

Активность процессов свободнорадикаль-ного окисления (СРО) изучали с помощью метода индуцированной биохемилюминес-ценции [3] на биохемилюминометре БХЛ-07 (Н. Новгород). Оценивались следующие параметры хемилюминограммы: tg 2а — показатель, характеризующий скорость спада процессов свободнорадикального окисления в биологическом субстрате и свидетельству-

ющий об антиоксидантном потенциале; S — светосумма хемилюминесценции за 30 сек — отражает потенциальную способность биологического объекта к свободнорадикальному окислению. Уровень продукта ПОЛ — малонового диальдегида (МДА) в гомогенате органов оценивался по методу M. Uchiyama и M. Mihara [4]. Активность альдегиддегид-рогеназы (АлДГ) определяли по Б.М. Кер-шенгольцу и Е.В. Серкиной (1981) [5], алко-гольдегидрогеназы в прямой и обратной реакции (АДГпр. и АДГобр.) по M. Koivusalo е.а. (1989) [6].

Статистический анализ результатов исследований выполнен с использованием программы Statistica 6. Достоверность различий между группами оценивали с использованием критерия Ньюмана—Кейлса.

Результаты и их обсуждение. В опытной группе животных интенсивность индуцированной хемилюминесценции в гомогенате печени — основного органа детоксикации — осталась без значительных изменений. В то же время зарегистрировано значительное повышение уровня МДА на 7 сутки после травмы — на 57% (р < 0,05), с возвращением к исходному уровню на 10 сутки (табл. 1). Активация процессов ПОЛ в печени сдерживалась адаптивным увеличением системы анитиок-сидантной защиты — на 3 сутки tg2a достигал 124% (р < 0,05), на 7 сутки — 118%, на 10 сутки — 136% (р < 0,05) по сравнению с интактными животными.

Наблюдаемые явления можно объяснить следующим образом. Одной из причин сво-боднорадикального поражения клеточных мембран как гепатоцитов, так и других тканей организма, являются нарушения центральной и периферической гемодинамики, реологических свойств крови, вследствие чего происходит блок печеночной циркуляции и ише-

—--—

.....11 ~

Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

—--—

мия [7]. В печени обожженных животных отмечалось достаточно быстрое включение (на 3 сутки после травмы) перестройки в метаболизме, проявляющейся в компенсаторной активации антиоксидантной защиты, не даю-

щей развиться окислительному стрессу. Рост АОА имеет большое значение еще и по той причине, что в случае ее недостаточности в печени может происходить срыв всей системы детоксикации [8].

Таблица 1.

Динамика показателей СРО и активности оксидоредуктаз в гомогенате печени обожженных животных

Сут. после ожога S, усл. ед tg2a, усл. ед. МДА, ед. опт. пл. АлДГ нмоль НАДН/ мин*мг белка АДГпр. нмоль НАДН/ мин*мг белка АДГобр. нмоль НАДН/ мин*мг белка

Инт. крысы 1 935,37 ± ± 83,73 124,63 ± ± 8,10 8,37 ± 0,52 51,39 ± 1,75 47,39 ± 2,55 107,90 ± ± 3,03

3 сут. 1 839,80 ± ± 129,24 154,10 ± ± 5,41* 7,53 ± 0,79 22,49 ± 1,30* 34,72 ± 1,02* 89,95 ± ± 5,49*

7 сут. 1 712,60 ± ± 46,65 146,50 ± ± 8,15 13,15 ± 0,69* 11,25 ± 0,84* 17,05 ± 1,19* 66,63 ± ± 4,53*

10 сут. 1 907,40 ± ± 23,63 169,10 ± ± 8,59* 8,32 ± 0,52 30,10 ± 3,46* 25,82 ± 1,55* 86,12 ± ± 3,24*

Примечание: *различия статистически значимы по сравнению с контролем.

Выявлено статистически значимое снижение удельной активности альдегиддегид-рогеназы в печени на 3-и сутки после травмы — на 56,2%, на 7-е сутки — на 78,1% и на 10-е сутки после травмы — на 41,4%. Столь выраженное уменьшение активности АлДГ может способствовать накоплению большого количества токсичных альдегидов (не только малонового), которые, в свою очередь, ингибируя активность многих ферментов, снижают детоксикационную функцию печени. Можно предположить, что наблюдаемое нами явление связано с увеличением содержания других высокотоксичных соединений, в частности — молекул средней массы

(МСМ), которые переводят фермент в новое конформационное состояние, характеризуемое снижением его сродства к субстрату реакции. Кроме того, МСМ оказывают значительное влияние на процессы ПОЛ [9]. Вероятно, что с этим связано отмеченное увеличение концентрации продукта липоперокси-дации — МДА.

Биотрансформация альдегидов связана не только с работой фермента альдегиддегид-рогеназы, но и с алкогольдегидрогеназой. При накоплении альдегидов может происходить смещение направления реакции, катализируемой этим ферментом в сторону их восстановления до менее токсичных спиртов.

—--—

..... 12 ~

Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

—---

Удельная активность АДГобр. статистически значимо уменьшалась на 16,6% на 3-и сутки, 38,3% на 7-е и на 20,2% на 10-е сутки после ожогового повреждения. Максимальное снижение активности наблюдалось на седьмые сутки после ожога. Активность фермента в прямой реакции также снижалась: на 26,7% на 3-и сутки, на 64% на 7-е сутки и на 45,5% на 10-е сутки после ожога по сравнению с контрольной группой крыс (р < 0,05).

В результате проведенных исследований интенсивности перекисного окисления липи-дов в гомогенате почек получены следующие

результаты. Значения светосуммы хемилюми-несценции снижались одновременно с концентрацией продуктов ПОЛ. МДА на 7 сутки составлял 60% от исходной величины (р < 0,05). Значение 1§2а, характеризующее антиокси-дантный потенциал, к 3 и 7 суткам увеличилось в среднем на 18%, к 10 суткам — на 44% (р < 0,05) по отношению к контролю (табл. 2). Таким образом, в почках, как и в печени, наблюдалось превалирование антиоксидантного потенциала над процессами липоперокси-дации.

Таблица 2

Динамика показателей СРО и активности оксидоредуктаз в гомогенате почек обожженных животных

Сут. после ожога S, усл. ед tg2a, усл. ед. МДА, ед. опт. пл. АлДГ, нмоль НАДН/ мин*мг белка АДГпр., НАДН/ мин*мг белка АДГобр., НАДН/ мин*мг белка

Инт. крысы 1 414,44 ± ± 122,02 52,67 ± 5,06 10,02 ± ± 1,06 80,50 ± 5,55 15,25 ± 1,04 48,68 ± ± 2,99

3 сут. 1 277,40 ± ± 40,87 62,38 ± 1,39 8,18 ± ± 0,79 98,04 ± 6,71* 32,61 ± 2,85* 12,91 ± ± 1,71*

7 сут. 1 291,50 ± ± 70,78 62,13 ± 3,15 5,96 ± ± 0,51* 87,05 ± 8,27 29,29 ± 1,27* 14,91 ± ± 0,98*

10 сут. 1 297,40 ± ± 42,00 75,70 ± 1,45* 8,18 ± ± 0,50 117,10 ± 9,25* 49,48 ± 1,14* 33,36 ± ± 1,14*

Примечание. * различия статистически значимы по сравнению с контролем.

Удельная активность АлДГ в почках статистически значимо возрастала на третьи и десятые сутки — на 21,8% и на 45,5% соответственно по сравнению с активностью фермента контрольной группы животных. Отмеченный нами факт повышения антиок-сидантного потенциала и увеличения активности данного фермента в почках свидетельствует о возрастании детоксикационной нагрузки на этот орган.

В почках наблюдалось значительное падение активности обратной реакции алко-гольдегидрогеназы. Этот факт, вероятно, может быть связан с увеличением активности другого ключевого фермента биотрансформации альдегидов — АлДГ: незначительное увеличение активности альдегиддегидроге-назы (на 21,8% на 3-и сутки) при резком уменьшении активности АДГобр (на 74% на 3-и сутки). На 7-е сутки активность АДГобр

—--—

..... 13 ~

Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

—--—

уменьшается на 69,4% (p < 0,05). Если же рост активности АлДГ становился более значительным к 10-м суткам наблюдения (на 45,5%), то падение активности АДГобр было менее выражено (на 31,5%).

Активность АДГпр в почках статистически значимо увеличивалось в 2 раза на 3-и сутки, в 1,9 раза — на 7-е и в 2,8 раза — на 10-е сутки после ожога. Таким образом, в данном органе мы наблюдаем разнонаправленные изменения в реакциях алкогольдегидрогеназы: рост активности фермента в прямой реакции сопровождается уменьшением активности обратной реакции.

Заключение. Таким образом, проведенные исследования на модели термического поражения показали изменения интенсивности свободнорадикального окисления в клетках различной морфофункциональной значимости (угнетение окислительных процессов в почках и активация — в печени), которые безусловно вносят вклад в прогрессирование патологического состояния. В то же время печени и почках обожженных животных отмечалась компенсаторная активация антиок-сидантной защиты. Выявлено разнонаправленное изменение активности АлДГ: в печени активность уменьшалась, а в почках возрастала. Согласно полученным результатам, удельная активность АДГобр статистически значимо снижалась в исследованных органах во все сроки наблюдения. В печени регистрировалось меньшее падение активности алко-гольдегидрогеназы в прямой и обратной реакциях (< 60%) во все сроки наблюдения, по сравнению с уменьшением активности в почках (> 60%, кроме десятых суток).

Таким образом, термическая травма в большей или меньшей степени затрагивает функционирование проанализированных на-

ми органов и влияет на активность альдегид-дегидрогеназы, алкогольдегидрогеназы и баланс между про- и антиоксидантами. Полученные результаты вносят вклад в изучение этиологии и патогенеза ожоговой болезни.

ЛИТЕРАТУРА

1. Lieber C.S. Hepatic and other medical disor-deers of alcoholism // J. Stud. Alcohol. 1998. № 1. P. 9—25.

2. Парамонов Б.А., Порембский Я.О., Яблонский В.Г. Ожоги. Руководство для врачей. М.: СпецЛит, 2000.

3. Кузьмина Е.И., Нелюбин А.С., Щенни-кова М.К. Применение индуцированной хемилю-минесценции для оценок свободнорадикальных реакций в биологических субстратах // Биохимия и биофизика микроорганизмов. Горький, 1983. С. 41—48.

4. Uchiyama M., Mihara М. Determination of malonaldehyde precursor in tissues by thiobarbituric acid test // Analit. biochem. 1978. № 86. Р. 271.

5. Кершенгольц Б.М., Ильина Л.П. Биологические аспекты алкогольных патологий и наркоманий. Якутск: Изд-во ЯГУ, 1998.

6. Koivusalo M., Baumann M., Votila L. Evidence for the identity of glutathione-dependent formaldehyde dehydrogenase and class II alcohol dehydrogenase // FEBS Lett. 1989. V. 257. № 1. Р. 105— 109.

7. Шанин Ю.Н., Шанин В.Ю., Зиновьев ЕВ. Антиоксидантная терапия в клинической практике (теоретическое обоснование и стратегия поведения). СПб.: ЭЛБИ-СПб., 2003.

8. Тиунов Л. А. Механизмы естественной де-токсикации и антиоксидантной защиты // Вестник РАМН. 1995. № 3. С. 9—13.

9. Козинец Г.П., Слесаренко С.В. Радзихов-ский А.П. Ожоговая интоксикация. Патогенез, клиника, принципы лечения. М.: МЕДпресс-ин-форм, 2005.

—--—

..... 14 ~

Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

—---

CHANGES IN OXIDATIVE STATUS AND OXIDOREDUCTASE ACTIVITY IN THE DETOXICATION ORGANS IN EXPERIMENTAL THERMAL INJURY

O. V. Kostina, A.G. Soloveva, S.P. Peretyagin

Federal State Budgetary Institution «Privolzhsky Federal Research Medical Centre» of the Ministry of Health of the Russian Federation Nizhny Novgirod, Russia

Annotation. Parameters of lipid peroxidation and activity of the oxidoreductases were investigated in the organs of detoxification at different times after the experimental thermal burn. Revealed inhibition of oxidative processes in the kidneys and intensification in the liver against the background of the compensatory activation of antioxidant protection. Multidirectional marked changes in the activity of aldehyde dehydrogenase and alcohol dehydrogenase in the direct reaction in liver enzyme activity is reduced, while increases in the kidney. Specific activity of alcohol dehydrogenase in the backlash is reduced in all organs examined.

Key words: burns, lipid peroxidation, antioxidant activity, aldehyde dehydrogenase, alcohol dehydrogenase.

REFERENCES

1. Lieber C.S. Hepatic and other medical dis-ordeers of alcoholism. J. Stud. Alcohol, 1998, no. 1, pp. 9—25.

2. Paramonov B.A., Porembskij Ja.O., Jablon-skij V.G. Burns. Manual for doctors. Moscow, SpecLit, 2000. (in Russian).

3. Kuz'mina E.I., Neljubin A.S., Shhenniko-va M.K. The use of induced chemiluminescence for evaluation of free radical reactions in biological substrates. Biohimija i biofizika mikroorganizmov. Gor'kij, 1983, pp. 41—48 (in Russian).

4. Uchiyama M., Mihara M. Determination of malonaldehyde precursor in tissues by thiobarbituric acid test. Analit. biochem., 1978, no. 86, p. 271.

5. Kershengol'c B.M., Il'ina L.P. Biological aspects of alcoholic pathologies and addictions. Jakutsk, Izd-vo JaGU, 1998. (in Russian).

6. Koivusalo M., Baumann M., Votila L. Evidence for the identity of glutathione-dependent formaldehyde dehydrogenase and class II alcohol de-hydrogenase. FEBS Lett., 1989, vol. 257, no. 1, pp. 105—109.

7. Shanin Ju.N., Shanin V.Ju., Zinov'ev E.V. Antioxidant therapy in clinical practice (theoretical rationale and strategy for behavior). St. Petersburg, JeLBI-SPb, 2003. (in Russian).

8. Tiunov L.A. Mechanisms of natural detoxi-cation and antioxidant protection. Vestnik RAMN, 1995, no. 3, pp. 9—13 (in Russian).

9. Kozinec G.P., Slesarenko S.V. Radzihov-skij A.P. Burn intoxication. The pathogenesis, clinical features, treatment principles. Moscow, MEDpress-inform, 2005. (in Russian).

—--—

..... 15 ~

Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций