Соотношение уровней липидной пероксидации и окислительной модификации белков у студентов 17-23 лет (г. Кунгур)

УДК 577

СООТНОШЕНИЕ УРОВНЕЙ ЛИПИДНОЙ ПЕРОКСИДАЦИИ И ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ МОДИФИКАЦИИ БЕЛКОВ У СТУДЕНТОВ 17-23 ЛЕТ

Е.И. Львовская, Е.Н. Саханкова

Уральский государственный университет физической культуры, г. Челябинск

Рассмотрены соотношения между содержанием продуктов перекисного окисления липидов, окислительной модификацией белков в слюне студентов и индексом адаптационного потенциала. Рассмотрены изменения процессов свободнорадикального окисления липидов и белков у студентов с различным типом питания и сопутствующими заболеваниями.

Ключевые слова: антиоксидантная система (АОС), свободнорадикальное окисление (СРО), окислительный стресс (ОС), перекисное окисление липидов (ПОЛ), окислительная модификация белков (ОМБ), динитрофенилгидразоны (ДФГ).

Актуальность исследования. Во время учебы и экзаменационной сессии студентам приходится сталкиваться с широким диапазоном синергично действующих стрессогенных факторов, приводящих в итоге к развитию выраженного стресса [1], который влияет на состояние атиоксидантных систем организма, сопровождая и осложняя течение фактически всех заболеваний [2, 3]. Поэтому существует объективная потребность в создании алгоритмов для ранней диагностики и прогнозирования окислительного стресса у студентов. Последствием стресса может быть чрезмерная интенсификация свободнорадикального окисления, которое обуславливает повреждение белковых и липидных компонентов мембран и рассматривается как механизм повреждение клетки на мембранном уровне [4]. Современные исследования состояния СРО ограничиваются определением уровня липо-пероксидации, игнорируя при этом возможность изменения уровня окислительной деструкции белков.

Для оценки эффективности антиоксидантных систем, необходимо комплексное исследование СРО, включающее в себя одновременную оценку ПОЛ и выраженность окислительной модификации (карбонилирования) белков в биологических жидкостях. Также остаётся малоизученной проблема изменения процессов свободнорадикального окисления у студентов с различными сопутствующими заболеваниями в процессе обучения [5].

Решение этих вопросов может оптимизировать проводимую в медицине антиоксидантную терапию, с целью повышения антиоксидантного статуса организма и снижения опасности возникновения свободнорадикальных патологий [6].

Материалы и методы исследования. Исследование проводилось на базе ГОУ СПО «Кунгур-

ский колледж промышленных технологий, управления и дизайна». Было обследовано 80 студентов, в возрасте от 17 до 23 лет, проанализированы результаты медицинского осмотра студентов, рассчитан индекс адаптационного потенциала (АП) сердечно-сосудистой системы по методу Р.М. Баевского [7].

Биохимические методы исследования. Получение липидных экстрактов, а также определение первичных, вторичных продуктов ПОЛ проводили по методу И. А. Волчегорского и др. [8]. Содержание конечных продуктов ПОЛ определяли по величине оптической плотности гептановых и изопропанольных фаз липидных экстрактов при 400 нм. Относительное содержание шиффовых оснований рассчитывали по отношению поглощения при 400 нм к оптической плотности при 220 нм [9]. Определение интенсивности аскорбатиндуциро-ванного ПОЛ производилось спектрофотометрическим методом Е.И. Львовской [6]. Окислительная модификация белков оценивалась по уровню образования динитрофенилгидразонов по методу Е.Е. Дубининой [10].

Статистический анализ результатов. Полученные данные обработаны с использованием пакета статистических программ Microsoft Excel и выражались в виде среднеарифметической (М) и её стандартной ошибки (m). Статистическая обработка данных проводилась с использованием метода сравнения выборок парных критериев Стью-дента. Проверка нормальности распределения производилась графическим методом. Результаты считались статистически значимыми при р < 0,05. Для оценки корреляционных связей использовался коэффициент корреляции.

Результаты исследований и их обсуждение. Согласно полученным нами данным, отмечены

незначительные изменения концентрации липопе-роксидов в зависимости от пола и типа питания. Так, у мужчин при удовлетворительном уровне адаптации содержание гептанофильных диеновых конъюгатов и кетодиенов и сопряжённых триенов увеличено по отношению к контрольной группе (М здоровых) на 4 %, повышено содержание шиф-фовых оснований и в женской группе на 31 % с одновременным напряжением механизмов адаптации. У группы студентов, предпочитающих мясную пищу, выявлено незначительное увеличение содержания гептанофильных кетодиенов и сопряжённых триенов, шиффовых оснований и изо-прапанолрастворимых диеновых коньюгатов, при удовлетворительном уровне адаптации.

Наиболее значимые изменения содержания липопероксидов наблюдались в группах студентов с сопутствующими заболеваниями (табл. 1).

Так, в группе студентов с заболеваниями желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) выявлено повышение содержания гептанрастворимых кетодиенов и сопряжённых триенов - на 21 %, у группы студентов с эндокринными заболеваниями эти же категории продуктов возросли - на 22 %, у группы с болезнями органов дыхания - на 25 % при наличии сочетанной патологии - на 13 %. Повышение содержания шиффовых оснований на-

блюдалось у групп с болезнями ЖКТ - на 115 %, у групп с болезнями органов зрения - на 28 %, с болезнями органов дыхания - на 159 %, с сочетанной патологией - на 131 %, с болезнями эндокринной системы - на 232 %. Выявленные изменения содержания липопероксидов сопровождались одновременным напряжением механизмов адаптации.

Исследование концентрации изопропанолра-створимых продуктов ПОЛ обнаружило увеличение содержания кетодиенов и сопряженных триенов у группы с заболеваниями эндокринной системы - на 9 % и с заболеваниями органов дыхания - на 16 %.

Таким образом, более заметное усиление процессов ПОЛ наблюдалось у студентов с сопутствующими заболеваниями ЖКТ, эндокринной системы, органов дыхания и при сочетанной патологии. Также было обнаружено, что увеличение ПОЛ у студентов с этими заболеваниями происходило на фоне снижения уровня аскорбатиндуциро-ванного ПОЛ (табл. 2).

Так, при заболеваниях ЖКТ уровень индуцированных диеновых коньюгатов (ДК) по сравнению с контрольной группой снижен на 8 %, кетодиенов и сопряженных триенов - на 6 %, при заболеваниях эндокринной системы содержание ДК

Таблица 1

Содержание продуктов ПОЛ у студентов с сопутствующими заболеваниями

Продукты ПОЛ Контрольн. группа (здоровые) п = 18 Сопутствующие заболевания

ЖКТ п = 16 Эндокрин. система п = 15 Органы дыхания п = 14 Органы зрения п = 19 Сочетан. патология п = 19

Диеновые коньюгаты (гептан) 0,407 ± 0,011 0,421 ± 0,014 0,400 ± 0,021 0,423 ± 0,016 0,371 ± 0,011 0,4 ± 0,011

Кетодиены и сопряж. триены (гептан) 0,135 ± 0,008 0,163 ± 0,013 Р < 0,05 0,164 ± 0,020 0,169 ± 0,013 0,136 ± 0,010 0,152 ± 0,013

Шиффовы основания (гептан) 0,04 ± 0,021 0,084 ± 0,050 Р < 0,05 0,126 ± 0,067 Р < 0,05 0,101 ± 0,073 Р < 0,05 0,050 ± 0,025 0,090 ± 0,040 Р < 0,05

Диеновые коньюгаты (изопроп.) 0,375 ± 0,011 0,390 ± 0,017 0,385 ± 0,023 0,414 ± 0,017 Р < 0,05 0,364 ± 0,008 0,382 ± 0,016

Кетодиены и сопряж. триены (изопроп.) 0,164 ± 0,011 0,164 ± 0,019 0,179 ± 0,020 0,190 ± 0,019 0,158 ± 0,007 0,173 ± 0,016

Шиффовы основания (изопроп.) 0,070 ± 0,027 0,024 ± 0,004 Р < 0,05 0,015 ± 0,006 Р < 0,05 0,017 ± 0,006 Р < 0,05 0,024 ± 0,008 Р < 0,05 0,019 ± 0,003 Р < 0,05

Уровень адаптации Удовлетв. Удовлетв. Напряжение Удовлетв. Напряжение Напряжение

Примечание. ЕО 232/220 - диеновые коньюгаты ДК; 278/220 - кетодиены и сопряженные триены КД и СТ; 400/220 - шиффовы основания.

Проблемы здравоохранения

Таблица 2

Уровень аскорбатиндуцированного ПОЛ у студентов с сопутствующими заболеваниями, %

Продукты ПОЛ Контрольн. группа (здоровые) п = 18 Сопутствующие заболевания

ЖКТ п = 16 Эндокрин. система п = 15 Органы дыхания п = 14 Сочетан. патология п = 19

Диеновые коньюгаты (изопропанол) индукция Ре2/аскорбат 283,873 ± 10,630 261,491 ± 13,875 268,206 ± 21,541 258,277 ± 21,200 Р < 0,05 272,684 ± 15,29

Кетодиены и сопряж. триены (изопропанол) индукция Ре2+/аскорбат 702,635 ± 61,979 659,821 ± 71,533 Р < 0,05 645,807 ± 82,866 Р < 0,05 605,592 ± 81,263 Р < 0,05 682,19 ± 67,363

снижено на 5 %, а кетодиенов и сопряженных триенов - на 8 %. При заболеваниях органов дыхания содержание ДК снижено на 9 %, а кетодиенов и сопряженных триенов - на 14 %, при сочетанной патологии содержание ДК снижено на 4 %, а кетодиенов и сопряженных триенов - на 3 %.

Изменения концентрации продуктов ПОЛ коррелировали с величинами адаптационного потенциала (АП). Так, заметная обратная связь наблюдалась между концентрацией гептанофильных (г = -0,624) и изопропанол растворимых ДК с АП (г = -0,753).

Исследования содержания ОМБ показали увеличение динитрофенилгидразонов (ДФГ) - продуктов взаимодействия окислительно-модифицированных белков с 2, 4 - (ДНФГ): так, в группе мужчин, содержание алифатических альдегид-динитрофенилгидразонов (аАДФГ) X = 270, по сравнению с контрольной группой, повышено на 20 %; алифатических кетон-динитрофенилгидра-зонов нейтрального характера (аКДФГн) X = 370 -на 8 %; алифатических кетон-динитрофенилгидра-зонов основного характера (аКДФГосн) X = 430 -на 7 %; алифатических альдегид-динитрофенил-гидразонов (аАДФГ) X = 270, индуцируемых в системе Ре2+/Н202 - на 69 %.

У группы студентов, предпочитающих мясную пищу, наблюдался незначительно повышенный уровень аАДФГ - на 5 %; аКДФГн - на 6 %; аАДФГ, индуцируемые в системе Ре2/Н202 - на 15 %.

Содержание общего белка слюны было повышено от контрольных значений у группы мужчин на 8 %, у группы с заболеваниями костномышечной системы (КМС) - на 8 %, с заболеваниями органов дыхания - на 6 %, группа с заболеваниями органов зрения - на 14 %, у группы с сочетанной патологией - на 7 %.

При заболеваниях ЖКТ наблюдался повышенный уровень аАДФГ, по сравнению с контрольной группой, на 29 %; аКДФГн - на 8 %; аАДФГ, индуцируемые в системе Ре2+/Н202 - на 26 %; аАДФГ - на 10 %; аКДФГосн (кетон-динит-рофенилгидразоны основного характера, базальный уровень) - на 11 %, но при этом уровень адаптации был удовлетворительным.

Таким образом, при заболеваниях ЖКТ отмечено синхронизированное изменение концентрации продуктов ПОЛ и ОМБ (при увеличении ПОЛ увеличивается ОМБ).

Одновременно отмечено снижение показателей ДФГ совместно с напряжением уровня адаптации:

- при заболеваниях эндокринной системы содержание аАДФГ X = 270, по сравнению с контрольной группой понижено на 17 %; аКДФГн X = 370 - на 15 %; аКДФГосн X = 430 - на 10 %; аКДФГн, индуцируемые в системе Ре2/Н202 - на 25 %; аКДФГосн X = 430, индуцируемые в системе Ре2+/^02 - на 25 %;

- при заболеваниях органов дыхания, содержание аАДФГ по сравнению с контрольной группой понижено на 10 %, аКДФГн - на 12 %; аКДФГосн - на 6 %; аКДФГн X = 370, индуцируемые в системе Ре2+/Н202 - на 5%; аКДФГосн X = 430, индуцируемые в системе Ре2+/Н202 - на 20 %; аАДФГ (алифатические альдегид-динитро-фенилгидразоны, базальный уровень) - на 48 %;

- при сочетанной патологии, содержание аАДФГ по сравнению с контрольной группой понижено на 5 %; аКДФГн - на 3 %; аКДФГн X = 370, индуцируемые в системе Ре2/Н202 - на 5 %; аКДФГосн X = 430, индуцируемые в системе Ре2+/Н202 - на 14 %; АДФГ (алифатические альде-гид-динитрофенилгидразоны, базальный уровень) -на 13 %. Уровень индуцированных аДФГ имел заметную обратную связь с АП (адаптационный потенциал) - г = -0,701.

Таким образом, при заболеваниях эндокринной системы, органов дыхания, сочетанной патологии при напряжении уровня адаптации отмечено дисинхронизированное изменение концентрации продуктов ПОЛ и ОМБ (при увеличении ПОЛ уменьшается ОМБ).

При расчете соотношения базального уровня ОМБ к индуцированному, в системе Ре2/Н202 были получены следующие результаты:

- соотношение значений аАДФГ (алифатические альдегид-динитрофенилгидразоны, базальный уровень к индукции), по сравнению с контрольной группой повышено у женщин на 16 %,

аАДФГ

140

120

100

80

60

40

20

0

гж ш Ж 111

ЇЖ - I РЧ

п 11

Ш X

О ф & * ЕЗ СО

И Ей 2 8 !» к со

0 ^ О I-

Н ^ X ^

- х ¥

_п <и ^

2 £

1 СО

О

о

Ч я

а £ ю

^ ^ П

о 1^ ^

£ 0

I %от здоров

ср.значения

Рис. 1. Соотношение значений аАДФГ (алифатические альдегид-динитрофенилгидразоны,

базальный уровень к индукции)

Рис. 2. Соотношение аКДФГн

одновременно наблюдалось напряжение механизмов адаптации (рис. 1);

- на рис. 2 отмечено незначительное повышение соотношения аКДФГн - базальный уровень к индукции по сравнению с контрольной группой (здоровых) у группы с заболеваниями ЖКТ - на 1 %, органов дыхания - на 2 %, с сочетанной патологией - на 7 %, также наблюдалось напряжение механизмов адаптации. Более выраженное повышение соотношения базального уровня к индукции с напряжением механизмов адаптации наблюдалось у женщин - на 14 %, у группы студентов, предпочитающих мясную пищу - на 11 %, с заболеваниями нервной системы (НС) - на 20 %, органов зрения - на 34 %, эндокринной системы -на 42 %;

- на рис. 3 отмечено повышенное содержание аКДФГосн - базальный уровень к индукции: у мужчин - на 4 %, у женщин - на 7 % с напряжением механизмов адаптации, у группы, предпочи-

тающих мясную пищу - на 9 %, у группы с заболеваниями ЖКТ - на 15 %, НС - на 16 %, органов зрения - на 22 % с напряжением механизмов адаптации, эндокринной системы - на 59 % с напряжением механизмов адаптации, органов дыхания - на 43 %, при наличии сочетанной патологии на 29 % с напряжением механизмов адаптации.

Таким образом, процессы свободнорадикального окисления липидов и белков в группе «здоровых» студентов протекают синхронизированно. При заболеваниях ЖКТ отмечено синхронизированное изменение концентрации продуктов ПОЛ и ОМБ (при увеличении ПОЛ увеличивается ОМБ). При заболеваниях эндокринной системы, органов дыхания, сочетанной патологии при напряжении уровня адаптации отмечено дисинхронизирован-ное изменение концентрации продуктов ПОЛ и ОМБ (при увеличении ПОЛ уменьшается ОМБ).

Заболевания органов дыхания сопровождались повышением показателей ОМБ базального

Проблемы здравоохранения

Рис. 3. Соотношение аКДФГосн

уровня, а при заболеваниях эндокринной системы, сочетанной патологии, органов зрения, а также в группе девушек было отмечено повышение показателей ОМБ базального уровня одновременно с напряжением механизмов адаптации, что говорит о возможном снижении общей резистентности организма.

Литература

1. Щербатов, Ю.В. Психология стресса и методы коррекции: учеб. пособие / Ю.В. Щербатов. - СПб.: Питер, 2006. - 256 с.

2. Биленко, М. В. Ишемические и реперфузион-ные повреждения органов: Молекулярные механизмы, пути предупреждения и лечения / М.В. Биленко. - М.: Медицина, 1989. - 368 с.

3. Икрянникова, С.В. Влияние экологических факторов на антиоксидантный статус и спектральные характеристики гемоглобина жителей промышленного города: дис. ... канд. биол. наук / С.В. Икрянникова. - Оренбург, 2006. - 114 с.

4. Казначеев, В.П. Донозологическая диагностика в практике массовых обследований населения / В.П. Казначеев, Р.М. Баевский, А.П. Берсенева. - Л.: Медицина, 1980. - 208 с.

5. Лавин, Е.А. Состояние свободнорадикального окисления и антиоксидантных систем при

челюстно-лицевой травме и стрессорных воздействиях со сниженной устойчивостью к гипоксии: дис. ... канд. мед. наук / Е.А. Лавин. - Тюмень, 2009. - 118 с.

6. Львовская, Е.И. Процессы перекисного окисления липидов в норме и особенности протекания ПОЛ при физических нагрузках / Е.И. Львовская, Н.М. Григорьева. - Челябинск, 2005. - 88 с.

7. Баевский, Р.М. Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии / Р.М. Баевский. - Л.: Медицина, 1979. - 298 с.

8. Сопоставление различных подходов к определению продуктов перекисного окисления липидов в гептанизопропанольных экстрактах крови / И.А. Волчегорский, А.Г. Налимов, Б.Г. Ярвинский, Р.И. Лифшиц //Вопросы мед. химии. - 1989. - № 1. -С. 127-131.

9. Спектрофотометрическое определение конечных продуктов перекисного окисления липидов / Е.И. Львовская, И.А. Волчегорский, С.Е. Шемяков, Р.И. Лифшиц //Вопросы мед. химии. - 1991. - № 4. -С. 92-93.

10. Дубинина, Е.Е. Роль активных форм кислорода в качестве сигнальных молекул в метаболизме тканей при состояниях окислительного стресса /Е.Е. Дубинина //Вопросы мед. химии. - 2001. -Т. 47, № 6. - С. 561-581.

Поступила в редакцию 29 января 2012 г