Особенности процессов перекисного окисления липидов антиоксидантной защиты в различных этнических группах Восточной Сибири

Исследованы параметры процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) и антиоксидантной защиты (АОЗ) у девушек и юношей поселка Алыгжджер Нижнеудинского района Иркутской области (этнические тофы). Группами сравнения послужили девушки и юноши соответствующего возраста г. Иркутска (европеоиды). Установлено, что у девушек-тофов относительно сверстниц-европеоидов повышение уровня диеновых конъюгатов сопровождается увеличением супероксиддисмутазной активности и окисленной формы глутатиона, снижением концентраций восстановленного глутатиона и жирорастворимого витамина ретинола. У юношей-тофов в сравнении с ровесниками-европеоидами отсутствие активации липопероксидации сопровождается значительным увеличением активности супероксиддисмутазы при низких уровнях восстановленного глутатиона и ретинола.

Ключевые слова: этнос, тофы, перекисное окисление липидов, антиоксидантная защита.

УДК [612.015.11:616-008]-054:612.017.2

особенности процессов ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ - АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ В РАЗЛИЧНЫХ ЭТНИЧЕСКИХ ГРУППАХ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ

© 2010 г. Л. И. Колесникова, М. А. Даренская, В. В. Долгих, В. А. Шенин, Е. В. Осипова, Л. А. Гребенкина, М. И. Долгих, Т. В. Мандзяк

Учреждение РАМН Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека СО РАМН, г. Иркутск

В настоящее время растет интерес к изучению особенностей неспецифических реакций организма, лежащих в основе адаптационнокомпенсаторных механизмов как у здоровых людей, так и при патологических состояниях в зависимости от этнической принадлежности [1, 2]. Так, было доказано, что у северных народностей в условиях хронического напряжения регуляции, когда в энергообеспечении организма возрастает роль липидного обмена, создаются реальные предпосылки для активации окисления липидов как по ферментативному, так и по свободнорадикальному пути с образованием в тканях токсических продуктов [10, 11].

Стресс, гипоксия, воспаление, высокие и низкие температуры, физическая нагрузка — практически все патологические состояния сопровождаются помимо специфического ответа повышением уровня активных форм кислорода (АФК) [7]. Поэтому одним из универсальных механизмов защиты организма является синтез неспецифических факторов — антиоксидантов и других протекторных систем. Участвуя в катаболизме и синтезе, АФК способствуют адаптации клетки к новым условиям среды, изменяя состав мембранных фосфолипидов и обновляя белковый спектр [7, 9]. Для определенного вида организма в данный момент времени характерно свое собственное, оригинальное соотношение прооксидантов и антиоксидантов, которое определяет его ответ на действие дополнительного АФК-сигнала [9].

В связи с этим особый интерес представляет изучение биохимических реакций у различных по происхождению и этнической принадлежности популяций людей, живущих в различных географических условиях. Особенно это важно для оценки таких процессов у молодого, растущего организма. Соответственно целью исследования явилось изучение особенностей процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) и антиоксидантной защиты (АОЗ) у подростков, проживающих в Тофаларии и в Иркутске.

Материалы и методы

Обследованы 23 подростка 12—17 лет (13 девушек и 10 юношей), проживающие в поселке Алыгжджер Нижнеудинского района Иркутской области (этнические тофы), и 35 подростков соответствующего возраста (19 девушек и 16 юношей) Иркутска (европеоиды). Оценка показателей процессов ПОЛ — АОЗ проведена в лаборатории патофизиологии репродукции Учреждения РАМН Научного центра проблем здоровья семьи и репродукции человека СО РАМН. В работе с группами подростков соблюдались этические принципы, предъявляемые Хельсинкской декларацией Всемирной медицинской ассоциации (World Medical Association Declaration of Helsinki, 1964, 2000 ред.).

Материалом исследования служили сыворотка крови и гемолизат эритроцитов. Забор крови проводили из локтевой вены в соответствии с общепринятыми требованиями. Интенсивность процессов ПОЛ оценивали по содержанию его субстратов с сопряженными двойными связями (Дв. св.), а также продуктов окисления — диеновых конъюгатов (ДК), кетодиенов и сопряженных триенов (КД и СТ) по методу И. А. Волчегорского [3]. Содержание малонового диальдегида (МДА) определяли флуориметрически по методу В. Б. Гаврилова с соавт. [4]. Оценку общей антиокислительной активности (АОА) проводили по методу Г. И. Клебанова с соавт. [5], определение концентраций а-токоферола и ретинола — по методу Р. Ч. Черняускене с соавт. [13], содержание восстановленного и окисленного глутатиона (GSH и GSSG) — по методу P Y. Hissin, R. Hilf [14], измерение активности супероксиддисмутазы (СОД) — по методу

H. P Misra, I. Fridovich [15]. Измерения проводили на спектрофотофлуориметре SHIMADZU RF-5000.

Статистическую обработку полученных данных проводили с применением методов одномерной статистики, значимость различий между величинами определяли по t-критерию Стьюдента и f-критерию Фишера при дисперсионном анализе. Критический уровень значимости принимался равным 5 % (0,05).

Результаты

При сравнении показателей процессов липоперок-сидации в сыворотке крови девушек обеих этнических групп было выявлено, что у тофов содержание субстратов с сопряженными двойными связями в

I,71 раза выше, чем у европеоидов (р < 0,05) (табл. 1) Соответственно в группе девушек-тофов значимо — в 1,77 раза (р < 0,05) возрастал уровень первичных продуктов липопероксидации ДК.

Таблица 1

Показатели системы ПОЛ - АОЗ в крови у девушек различных этнических групп, М ± а

Показатель Тофалары

Дв. св., отн. ед. 2,58±0,61 1,51±0,73*

ДК, мкмоль/л 1,98±0,38 1,12±0,40*

КД и СТ, отн. ед. 0,25±0,10 0,45±0,32**

МДА, мкмоль/л 1,20±0,46 1,33±0,43

АОА, усл. ед. 14,94±5,14 16,80±5,23

а-токоферол, мкмоль/л 7,71±2,84 6,48±2,50

Ретинол, мкмоль/л 0,43±0,19 2,03+0,55*”

СОД, усл. ед. 1,81±0,04 1,49±0,17*'**

GSH, мкмоль/л 2,06±0,24 2,82+0,59*”

GSSG, мкмоль/л 2,00±0,31 1,62±0,39*

МДА/ДК 0,63±0,29 1,36±0,73***

Примечание. * - достоверные отличия по t-критерию; ** - достоверные отличия по f-критерию.

Кроме того, в группе коренных представительниц Тофаларии отмечался сниженный диапазон изменений вторичных продуктов окисления липидов

КД и СТ ^-критерий), что говорит об уменьшении концентрации данного показателя у большей части обследованных. Средние значения токсичного продукта ПОЛ малонового диальдегида не имели статистически значимых отличий в обеих группах. Об активности процессов пероксидации липидов можно судить также по индексам окисления, которые рассчитываются на всех стадиях цепной реакции. Следует отметить, что у девушек-тофов происходит снижение величины индекса МДА/ДК в 2,16 раза (р < 0,05) относительно показателя девушек-европеоидов (см. табл. 1), что указывает на отсутствие инициации свободнорадикальных реакций на конечных стадиях процессов липопероксидации.

Состояние системы АОЗ у девушек-тофов характеризовалось статистически значимым увеличением активности основного фермента СОД — в 1,21 раза по сравнению с европеоидами (р < 0,05) (см. табл. 1). В системе глутатиона имело место снижение количества GSH в 1,37 раза (р < 0,05) и повышение уровня GSSG в 1,23 раза (р < 0,05).

Сравнительный анализ показателей процессов ПОЛ — АОЗ у подростков-юношей обеих этнических групп обнаружил схожие результаты по антиоксидант-ной защите (табл. 2). У юношей-тофов наблюдалось изолированное увеличение активности системы АОЗ без активации процессов липопероксидации — некоторый дополнительный уровень защиты, благодаря которому может реализоваться протекторный эффект от еще более интенсивных источников АФК. Так, в группе тофов отмечалась тенденция к увеличению активности СОД в сравнении с европеоидами. Начало пубертатного периода, в котором организм особенно чувствителен к действию неблагоприятных факторов, у юношей-тофов сопровождается сниженными значениями GSH в 1,14 раза (р < 0,05) в сравнении с юношами-европеоидами (см. табл. 2).

Таблица 2

Показатели системы ПОЛ - АОЗ в крови у юношей различных этнических групп, М ± о

Показатель Тофалары

Дв. св., отн. ед. 2,54±1,05 2,03±1,10

ДК, мкмоль/л 2,07±0,78 1,91±0,82

КД и СТ, отн. ед. 0,28±0,15 0,22±0,13

МДА, мкмоль/л 0,97±0,38 0,94±0,56

АОА, усл. ед. 19,66±5,22 16,10±3,87

а-токоферол, мкмоль/л 7,22±3,14 8,28±2,41

Ретинол, мкмоль/л 0,42±0,21 0,88+0,55*”

СОД, усл. ед. 1,80±0,02 1,69+0,10*’**

GSH, мкмоль/л 2,07±0,12 2,36±0,29***

GSSG, мкмоль/л 1,98±0,20 1,84+0,29

МДА/ДК 0,62±0,55 1,03+0,11**

Примечание. * - достоверные отличия по t-критерию; ** - достоверные отличия по f-критерию.

В плазме крови юношей-тофов отмечено уменьшение среднего показателя ретинола в 2,1 раза (р < 0,05) относительно европеоидов (см. табл. 2), что

может объясняться его антиоксидантной функцией.

Обсуждение результатов

Тофалария расположена в центральной части Восточного Саяна, на западе Иркутской области, северо-восточных его склонах (Прибайкалье) на высоте от 2 200 до 2 600 м над уровнем моря [8]. Тофы проживают в небольших поселках обособленно и в основном ведут традиционный образ жизни, занимаясь оленеводством, лесными промыслами, рыболовством [6].

Известно, что различные экологические условия по-разному воздействуют на структуру и функцию клеток, вызывая изменчивость их морфофункциональных показателей [10, 11]. С началом пубертатного периода в организме ребенка происходят серьезные гормональные перестройки, влекущие за собой интенсификацию метаболических процессов, в частности активацию процесса пероксидации липидов.

Установленная нами активация процессов ПОЛ на начальных этапах липопероксидации у девушек-тофов выражалась повышением содержания субстратов окисления липидов (Дв. св.), первичных продуктов их окисления (ДК), сниженным диапазоном изменений содержания вторичных продуктов окисления (КД и СТ) при неизменном уровне конечного продукта окисления

— малонового диальдегида. На отсутствие инициации свободнорадикальных реакций на конечных стадиях процессов липопероксидации у девушек-тофов указывало снижение величины индекса МДА/ДК относительно показателя девушек-европеоидов. При этом наблюдалась мобилизация резервов антиоксидантной защиты, в первую очередь усиление активности ее ферментативного звена — СОД. Супероксиддисмутаза, как известно, является гидрофильным соединением, представляющим первое звено защиты, которое переводит супероксидный радикал в электроннейтральную форму

— перекись водорода [7]. Одним из наиболее важных антиоксидантов, поддерживающих окислительновосстановительный гомеостаз в клетках и тканях, является трипептид глутатион. Основной антиокси-дантный эффект глутатиона реализуется посредством его участия в работе ферментативных антиоксидантов. Выполнение ферментами системы глутатиона функций по поддержанию тиол-дисульфидного равновесия и АОЗ во многом определяется возможностями клетки по быстрой наработке восстановленной формы глутатиона [12]. Таким образом, повышение окисленной формы глутатиона у девушек-тофов может быть обусловлено снижением содержания глутатионредуктазы, а также повышенным расходом GSH на начальных этапах пероксидации липидов.

Другой важной системой антирадикального ингибирования, определяющей антиокислительную активность крови в организме человека, являются функционально взаимосвязанные жирорастворимые витамины а-токоферол и ретинол. Ретинол, имея в молекуле сопряженные двойные связи, способен взаимодействовать со свободными радикалами кислорода,

что позволяет считать его эффективным антиоксидантом. В антиокислительной системе девушек-тофов по отношению к данным девушек европейской расы был выявлен явный дефицит уровня неферментативного компонента ретинола. Данный факт, вероятнее всего, обусловлен участием витамина в АОЗ организма [7]. Наличие повышенного выброса ретинола из депо также можно объяснить необходимостью его участия в синтезе кортикостероидных и половых гормонов, что в период гормональной перестройки приобретает особую значимость. Содержание а-токоферола при этом существенно не отличалось в обеих группах, что может указывать на выполнение ретинолом роли синергиста а-токоферола, обеспечивающего стационарный уровень последнего.

При сравнении показателей процессов ПОЛ — АОЗ в крови у подростков-юношей обеих этнических групп отмечалось изолированное увеличение активности ферментативного и неферментативного звеньев системы АОЗ. Это проявилось увеличением активности СОД и повышенным расходованием GSH в группе юношей-тофов в сравнении с юношами-европеоидами. Известно, что СОД играет одну из ключевых ролей на первой линии АОЗ организма благодаря способности регулировать уровень супероксида, который является одним из основных прооксидантов в клетке. Функционирование различных компонентов АОЗ требует их тесного взаимодействия. Антиокислительная система существенно зависит от наличия достаточного количества GSH, поэтому незначительное изменение его внутриклеточной концентрации способно вызвать заметное изменение активности глутатионпероксида-зы [7, 12]. Отмеченное нами снижение содержания восстановленной формы глутатиона у юношей-тофов, возможно, связано с повышением активности глута-тионпероксидазы, которая обеспечивает окисление глутатиона и инактивацию перекисей. При этом нами не отмечено значимой активации процессов липопе-роксидации в группе этнических тофов по сравнению с юношами-европеоидами.

Проведенные исследования выявили определенную реактивность организма, присущую подросткам-представителям коренных народов Тофаларии. Это дает основание считать, что у них произошла адаптивная перестройка системы ПОЛ—АОЗ, отражающая функционирование организма исследованной группы в период пубертата в пределах физиологической нормы.

Описанные особенности метаболизма представляют собой эволюционно сложившиеся механизмы, которые могут сохранять свою специфику и при развитии различных патологических состояний, что должно учитываться при проведении лечебных и профилактических мероприятий у подростков различных этнических групп.

Список литературы

1. Бардымова Т. П. Этнические аспекты сахарного диабета у народов Прибайкалья : автореф. дис. ... д-ра мед. наук / Бардымова Т. П. —Иркутск, 2007. — 37 с.

2. Болотова Ц. Ц. Закономерности и механизмы перестройки систем перекисного окисления липидов — анти-оксидантной защиты и гормональной регуляции при осложненном течении беременности у женщин Усть-Ордынского Бурятского автономного округа : автореф. дис. ... канд. мед. наук / Болотова Ц. Ц. — Иркутск, 2005. — 22 с.

3. Волчегорский И. А. Сопоставление различных подходов к определению продуктов перекисного окисления липидов в гептан-изопропанольных экстрактах крови / И. А. Волчегорский, А. Г. Налимов, Б. Г. Яровинский и др. // Вопросы медицинской химии. — 1989. — № 1. — С. 127-131.

4. Гаврилов В. Б. Анализ методов определения продуктов перекисного окисления липидов в сыворотке крови по тесту с тиобарбитуровой кислотой / В. Б. Гаврилов,

A. Р. Гаврилова, Л. М. Мажуль // Вопросы медицинской химии. — 1987. — № 1. — С. 118-122.

5. Клебанов Г. И. Оценка АОА плазмы крови с применением желточных липопротеидов / Г. И. Клебанов, И. В. Бабенкова, Ю. О. Теселкин // Лабораторное дело.

— 1988. — № 5. — С. 59—60.

6. Коренные малочисленные народы Севера, Сибири и Дальнего Востока Российской Федерации. Обзор современного положения / Р. В. Суляндзига и др. — М., 2003. — 142 с.

7. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты / Е. Б. Меньшикова и др. — М. : Фирма «Слово», 2006. — 556 с.

8. Рассадин И. В. Хозяйство и культура тофаларов / И. В. Рассадин. — Улан-Удэ : БНЦ СО РАН, 2005. — 203 с.

9. Сазонтова Т. Г. Значение баланса прооксидантов и антиоксидантов — равнозначных участников метаболизма / Т. Г. Сазонтова, Ю. В. Архипенко // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. — 2007. — № 3. — С. 2—18.

10. Седов К. Р. Состояние системы крови в некоторых популяциях коренного населения Крайнего Севера / К. Р Седов, Н. А. Агаджанян, Л. А. Черная // Бюллетень СО АМН СССР — 1990. — № 3—4. — С. 5—8.

11. Соловей Л. И. Север — Человек: адаптивные модификации метаболизма липидов / Л. И. Соловей,

B. Т. Манчук. — Красноярск, 1998. — 212 с.

12. Суханова Г. А. Биохимия клетки / Г. А. Суханова, В. Ю. Серебров. — Томск : Чародей, 2000. — 154 с.

13. Черняускене Р. Ч. Одновременное определение концентраций витаминов Е и А в сыворотке крови / Р. Ч. Черняускене, З. З. Варшкявичене, П. С. Грибаускас

// Лабораторное дело. — 1984. — № 6. — С. 362—365.

14. Hissin H. Y. Fluometric method for determination of oxidized and reduced glutathione in tissues / H. Y. Hissin, R. Hilf // Anal. Biochem. - 1976. - Vol. 74, N 1. -P 214-226.

15. Misra H. P. The role of superoxide anion in the autoxidation of epinephrine and a simple assay for superoxide dismutase / H. P. Misra, I. Fridovich // J. Biol. Chem. -1972. - Vol. 247. - P 3170-3175.

SPECIFIC FEATURES OF THE PROCESSES OF LIPID PEROXIDATION - ANTIOXIDANT PROTECTION IN VARIOUS ETHNIC GROUPS OF EAST SIBIREA

L. I. Kolesnikova, M. A. Darenskaya, V. V. Dolgikh,

V. A. Shenin, E. V. Osipova, L. A. Grebenkina,

M. I. Dolgikh, T. V. Mandzjak

The Establishment of RAMS Scientific Centre of the Problems of Family Health and Human Reproduction SB RAMS, Irkutsk

Girls and the young men living in settlement Alygzhdzher of area Nizhneudinskogo of Irkutsk area (ethnic tofs) are surveyed. As groups of comparison there were girls and young men of Irkutsk (europoide). At girls-tofs in comparison with girls-europoide it is established, what increase of a level diene conjugates is accompanied by increase superoxide dismutase activity and the oxidized form of glutathione, decrease in concentration reduced glutathione and retinol. In group of young men - tofs in comparison with young men - europoide absence of activation lipoperoxidation is accompanied by substantial growth of activity superoxide dismutase, at low levels reduced glutathione and retinol.

Key words: ethnos, tofs, lipid peroxidation, antioxidant protection.

Контактная информация:

Даренская Марина Александровна — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории патофизиологии репродукции Учреждения РАМН НЦ проблем здоровья семьи и репродукции человека СО РАМН

Адрес: 664003, г. Иркутск, ул. Тимирязева, д. 16

Тел./факс: (395) 2 -20-76-36, 20-73-67

E-mail: iphr@.sbamsr. irk. ru

Статья поступила 22.04.2009 г.