Особенности обмена гликолитических фосфотриоз в эритроцитах онкобольных

Журнал фундаментальной медицины и биологии оригинальные статьи

УДК 577.15: [616.33 - 006.6]- 053.008

Е.М. Бакурова, Н.М. Добаева, Л.П. Смольянинова, Н.В. Добаева

ОСОБЕННОСТИ ОБМЕНА ГЛИКОЛИТИЧЕСКИХ ФОСФОТРИОЗ В ЭРИТРОЦИТАХ ОНКОБОЛЬНЫХ

Кафедра общей и клинической биохимии № 2, Ростовский государственный медицинский университет, г. Ростов-на-Дону.

В ходе исследования, была изучена активность ферментов обмена гликолитических фосфотриоз - глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы и глицерол-3-фосфатдегидрогеназы в эритроцитах периферической крови больных раком желудочно-кишечного тракта, легких. Установлено повышение активности фермента гликолиза и снижается активность глицерол-3-фосфатдегидрогеназы, данные изменения коррелируют с нарастанием активности лактатдегидрогеназы и уровней 2,3-дифосфоглицерата. Это может быть связано с изменением энергообмена эритроцитов и развитием дисфункции. Следовательно, дисметаболические процессы в эритроцитах могут быть связанны с нарушениями процессов тканевой оксигенации у больных раком различных локализаций.

Ключевые слова: глицерол-3-фосфатдегидрогеназа, глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа, лактатдегидрогеназа, рак, эритроциты.

E.M. Bakurova, N.M. Dobaeva, L.P. Smolyaninova, N.V. Dobaeva

FEATURES OF EXCHANGE THE GLYCOLYTIC PHOSPHOTRIOSE OF ERYTHROCYTES IN PATIENTS WITH CANCER

The Department of General and Clinical Biochemistry № 2 29 Nakhichevansky st., Rostov-on-Don, 344022, Russia

During the research, enzyme activity of glycolytic metabolism phosphotriose - glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase and glycerol-3-phosphate dehydrogenase in erythrocyte peripheral blood of patients with cancer of the gastrointestinal tract and lungs was studied. Increase of activity of the glycolytic enzyme activity and reduced glycerol-3-phosphate dehydrogenase were revealed, these changes correlate with an increase in lactate dehydrogenase activity and levels of 2,3-diphosphoglycerate. This may be due to the change of energy of red blood cells and the development of dysfunction. Consequently, dysmetabolic processes in red blood cells can be connected to violations of the processes of tissue oxygenation in patients with cancer of various localizations.

Keywords: glycerol-3-phosphate dehydrogenase, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, lactate dehydrogenase, cancer, erythrocytes.

оригинальные статьи

Журнал фундаментальной медицины и биологии

Вступление

Одним из перспективных направлений, позволяющих охарактеризовать патофизиологические механизмы развития опухоли в организме, является исследование особенности метаболических процессов клеток здоровой и опухолевой ткани при раке. Связано это с тем, что все изменения клеточной генетической программы реализуются, в том числе и через метаболические процессы. При этом большой интерес представляет изучение метаболизма не только клеток опухолевой ткани, но и периферической крови. Это обусловлено тем, что дисметабо-лические процессы в клетках крови вызывают развитие их дисфункции. Ранее было установлено, что нарушения микроциркуляции сопровождаются изменениями реологических свойств крови и функций клеток крови. Так риск развития осложнений при язвенной болезни связывают со снижением деформабельности эритроцитов, повышением жесткости их мембран [1]. Было показано, что эти изменения обусловлены дисметаболическими процессами [1]. Известно, что одним из мощных звеньев канцерогенеза является гипоксия. Таким образом, можем предположить, что дисметаболические процессы в эритроцитах и их дисфункция могут опосредовать нарушения микроциркуляции, там самым способствовать прогрессии опухоли. Центральным энергообразующим процессом эритроцитов является гликолиз [2]. Вероятно, предположить, что активность его ферментов может быть одним из чувствительных маркеров индикации дисметаболических процессов.

Материалы и методы

В качестве объекта исследования было выбрано четыре группы больных с опухолями желудочно-кишечного тракта, легких T3-4NxM0 стадий. Обследовано 70 человек в возрасте от 45 до 70 лет. Активность глицерол-3-фосфатдегидрогеназы (Г3ФДГ) определяли по уровню

восстановленного NADН при 340 нм [3]. Активность глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы (ГАФДГ) - с использованием фруктозодифосфата [3]. Для получения субстрата в процессе инкубации за счет действия фрук-тозодифосфатальдолазы, добавляемой одновременно с фруктозодифосфатом. Активность лактатдегидрогеназы регистрировали по убыли NADН [4], 2,3-дифосфогла-церат определяли по стандартной методике. Концентрацию белка определяли методом Лоури [3]. Статистическую обработку полученных результатов исследования проведен путем компьютерного анализа с Привлечение лицензионных программ «MedStat» (Альфа) и «Statistica 5.5» (StatSoft). Для проверки распределения на нормальность использовался критерий W Шапиро-Уилки, что позволяет корректно проводить проверку при небольших объемах выборки. При анализе данных для оценки генеральной совокупности использовались стандартные характеристики (объем выборки, медиана, ошибка медианы). В работе проводилось сравнение средних значений независимых выборок, в случае отличного от нормального закона распределения использовался W-критерий Вилкоксона.

Результаты и их обсуждение

В эритроцитах было установлено достоверное снижение активности глицерол-3-фосфатдегидрогеназы -фермента, катализирующего образование глицерол-3-фосфата, который выступает в роли интермедиата в биосинтезе триглицеридов (см. таблицу 1). Она снижена в среднем в 2 раза, по сравнению с контролем в эритроцитах больных раком желудка (РЖ), кишечника (РК), легких (РЛ).

Активность глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы, характеризующая интенсивность гликолитического расщепления глюкозы, наоборот, была достоверно выше в эритроцитах больных раком кишечника (РК) и легких (РЛ) (р<0,05) (см. таблицу 1).

Таблица 1.

Активность глицерол-3-фосфатдегидрогеназы и глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы в эритроцитах онкобольных, нмоль/мин-мг.

Активность Г3ФД

n = 11 n = 17 n = 11 n = 23

Контроль РЖ РК РЛ

12,39+1,16 7,07 + 2,22 ** 5,52 + 3,51 * 5,89 + 0,17 **

Активность ГАФД

5,35+0,85 6,12+0,82 9,28+0,95 * 7,31+0,57 *

Примечание: * - р <0,05; ** - р<0,01 по сравнению с контролем.

Это согласуется с установленным нарастанием эритроцитарной активности лактатдегидрогеназы (ЛДГ) при раке желудка (6,12 + 0,62, по сравнению с контрольной - 2,57 + 0,60 нмоль/мин.мг, р < 0,01).

При параллельном исследовании уровней эри-троцитарного 2,3-дифосфоглицерата, установлено

их нарастание в эритроцитах онкобольных при га-строинтестинальном раке и раке легких (12,59 + 2,52 по сравнению с 5,95 + 1,98 мкмоль/мл в контроле, р <0,01).

Можно предположить, что установленные метаболические сдвиги в эритроцитах онкобольных связаны с преимущественным потреблением глико-

№ 4 2015

21

Журнал фундаментальной медицины и биологии

оригинальные статьи

литических фосфометаболитов в процессах энергопродукции, т.е. гликолитическом синтезе АТФ. Причем нарастание активности ГАФДГ можно связывать не только с повышением потребности эритроцита в АТФ, но и с увеличением продукции 2,3-дифосфоглицерата, необходимого для поступления кислорода в ткани. Параллельное снижение активности Г3ФДГ подтверждает предположение о нарастании энергетических потребностей клетки и нарушениях газообмена в тканях.

Выводы

Изменения метаболизма фосфотриоз в клетках крови больных раком распространенных стадий, вероятно, позволяют предположить их преимущественное использование для продукции АТФ и 2,3-дифосфоглицерата. Вероятно, снижение активности Г3ФД на фоне нарастания активности ГАФД может стать биохимическим показателем эритроцитарной дисфункции.

ЛИТЕРАТУРА

1. Жебеленко Я. Г., Бакурова Е.М., Борзенко Б.Г. Особенности взаимодействия ключевых ферментов углеводного обмена и системы антирадикальной защиты эритроцитов у больных язвенной болезнью и раком желудка // КлШчна та експериментальна медицина. - 2012. - Т. 21, № 1. - С. 37-41.

2. Борзенко Б.Г., Жебеленко Я.Г., Зуйков С.О., Бакурова Е.М., Миронова К.О. Особенности системы антирадикальной защиты и углеводный обмен эритроцитов у больных язвенной болезнью // Загальна патолопя та патолоична фiзiологiя. - 2010. - Т.5, № 3. - С.186 - 189.

3. Бакурова О.М., Агекян К.С., Горбачов А. А., Борзенко Б.Г. Осоливосп метаболiзму еритроциив у онкохворих // Перспективи медицини та бюлоги. - 2012. - Т. IV, № 1 (додаток). - С. 85 - 87.

4. Сенаторова А. С., Сухоруков В. С., Кондратова И. Ю. Энергодефицитные состояния как фактор риска осложненного течения пневмоний у детей первого года жизни // Одеський медичний журнал. - 2009. - Т. 114, № 4. -С. 43 - 47.