Участие компонентов антиоксидантной защиты в патогенезе компенсаторно-адаптивных реакций организма у юношей с первичным пролапсом митрального клапана

УДК 616

УЧАСТИЕ КОМПОНЕНТОВ АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ В ПАТОГЕНЕЗЕ КОМПЕНСАТОРНО-АДАПТИВНЫХ РЕАКЦИЙ ОРГАНИЗМА У ЮНОШЕЙ С ПЕРВИЧНЫМ ПРОЛАПСОМ МИТРАЛЬНОГО КЛАПАНА

© 2005 г С.А. Чепурненко

The disbalance in the antioxidative protection system was the most expressed in a disadaptation group. There was a disbalance in first line antioxidative protection system in an erythrocytes and strained functioning of glutatione reductase.

Многочисленные литературные данные позволяют сделать вывод об участии перекисного окисления липидов (ПОЛ) в патогенезе многих заболеваний (1 -6). Накопленный опыт, основанный на анализе соотношения антиоксидантых и прооксидантных параметров при формировании ряда патологических процессов, позволил выработать представление о так называемом «антиоксидантном статусе» и использовать критерии последнего в оценке тяжести течения различных заболеваний [7].

В свете этих представлений вызывает интерес выяснение роли соотношения прооксидантной и анти-оксидантной систем при дисплазиях соединительной ткани, так как она исходно обладает наименьшим ан-тиоксидантным потенциалом [8]. В процессе формирования коллагеновых волокон важную роль играет достаточная аэрация, уровень аскорбиновой кислоты, содержание восстановленного глутатиона.

При различных функциональных состояниях регулирующие функции активных форм кислорода у здорового человека могут трансформироваться в их повреждающее влияние. Известно, что воздействие свободных радикалов сопровождается посттрансляционной модификацией структурно-функционального состояния белков, что имеет место при соединительнотканных дисплазиях. Таким образом, можно полагать, что степень и характер нарушений органоспецифиче-ских биохимических процессов в соединительной ткани находятся в зависимости от характера сдвигов свободнорадикального окисления и могут влиять на формирование механизмов адаптивно-компенсаторных реакций организма.

В связи с этим нами предпринята попытка оценить роль некоторых ферментов системы антиоксидантной защиты (АОЗ) в формировании различных типов компенсаторно-приспособительных реакций у юношей с пролапсом митрального клапана (ПМК), определяющих степень адаптированности организма.

Материал и методы исследования

В основу работы легли результаты клинических, инструментальных и биохимических исследований, проведенных у 137 юношей призывного возраста с первичным ПМК. Все пациенты находились на обследовании в областном диспансерном отделении № 2 ГУЗ «Кардиологический диспансер» Ростовской области с 2000 по 2003 гг.

В качестве контрольных оценивались показатели у 30 доноров мужского пола в возрасте от 16 до 26 лет

без указаний в анамнезе на сердечно-сосудистые заболевания.

Все обследуемые были в возрасте от 15 до 27 лет. Средний возраст 17,78±2,43 года. По возрастному критерию группы достоверно не отличались.

Для решения поставленных задач помимо общеклинических данных при обследовании здоровых лиц в день обращения в лечебное учреждение проводили ультразвуковое исследование сердца, которое включало одно-, двумерную и допплер-эхокардиоскопию (ЭХОКС), выполнявшуюся на аппарате Sim 5000 plus с датчиком 2 МГц по стандартной методике [9, 10].

Электрокардиография выполнялась в 12 стандартных отведениях.

Тетраполярная грудная реография выполнялась по стандартной методике на аппарате 4РГ-2М. Тип центральной гемодинамики определяли согласно рекомендации В.Н. Безбородько и Л.Н. Тимошенко [11].

Для оценки толерантности к физической нагрузке, миокардиального резерва, гипертензионного синдрома и нарушений ритма проводился нагрузочный тест на велоэргометре. Велоэргометрия (ВЭМ) выполнялась в положении сидя по методике ступенчато-образной непрерывно возрастающей нагрузки. Величина начальной нагрузки и последующих ступеней 50 Вт. Продолжительность каждой ступени - 3 мин. Проба осуществлялась до достижения субмаксимальной ЧСС либо до появления других критериев прекращения физической нагрузки [12].

Активность антиоксидантых ферментов исследовали в венозной крови, взятой из кубитальной вены и слюне, полученной по методике В.Е. Зайчика и Ш.Т. Багирова [13]

Для определения активности ферментов в клетках крови использовали 20 % гемолизат, приготовленный на бидистиллированной воде.

Активность каталазы, антиоксидантного фермента, разлагающего Н2О2, определяли колориметрически [14]. Результаты, полученные при исследовании крови, выражали в мКат/г гемоглобина, при исследовании слюны - в мКат/мг белка.

Активность глутатионредуктазы (КФ 1.6.4.2.) определяли спектрофотометрически по методу Л.Б. Юсуповой [15]. Результаты выражали в крови в мкмоль/г гемоглобина, в слюне - в мкмоль/мг белка.

Активность СОД в эритроцитах и слюне определяли по методу H.P. Misra и I. Fridovich [16]. Результаты выражали в крови в условных единицах в пересчёте на 1г гемоглобина, в слюне в условных единицах на мл в пересчёте на 1 мг белка.

Результаты исследования

Пациенты с ПМК, не предъявляющие на момент осмотра жалоб, адекватно выполнившие пробу с физической нагрузкой (работа на ВЭМ в течение 9 мин), имеющие эукинетический тип кардиогемодинамики по результатам РКГ составили 1-ю группу - адаптации. Во 2-ю группу - дезадаптации - вошли пациенты, предъявляющие разнообразные жалобы. При проведении ВЭМ проба прекращалась преждевременно в

Установлено, что у всех пациентов с ПМК независимо от степени адаптации по сравнению с контролем наблюдались выраженные отличия в активности основных антиоксидантных ферментов эритроцитов. Так, у больных 1-й группы активность каталазы была в 3,26 раза ниже по сравнению со здоровыми лицами, а активность СОД и ГР была соответственно выше в 3,99 и 2,03 раза по сравнению с контролем (р<0,05). У больных 2-й группы по сравнению с контролем наблюдались аналогичные изменения, имеющие большую степень выраженности. Активность каталазы была ниже, чем в контроле в 4,59 раза, а активность СОД и ГР была соответственно выше, чем в контроле в 6,23 и 1,85 раза (р<0,05). При сравнении группы пациентов с ПМК, находящихся в состоянии адаптации, с группой больных, имеющих состояние дезадаптации, установлена достоверная разница в активности каталазы и СОД. Так, в 1-й группе по сравнению со 2-й активность каталазы была выше на 40,6 % (р<0,05). В то же время активность СОД была выше во 2-й группе по сравнению с 1-й на 58,5 % (р<0,05). Достоверной разницы по активности ГР между 1-й и 2-й группами выявлено не было. Полученные данные свидетельствовали о нарушении координированного хода антиоксидантных процессов у пациентов с ПМК. Наблюдался рост активности СОД и ГР. Данные изменения сопровождались параллельным угнетением активности каталазы в эритроцитах крови. Такой характер изменений АОЗ организма пациентов с ПМК способствовал, с одной стороны, дополнительной продукции молекулярного кислорода, что актуально в

связи с появлением выраженной одышки, головокружений, различных нарушений ритма и проводимости, достижения субмаксимальной частоты сердечных сокращений ранее установленного срока. По результатам реокардиографии выявлен гиперкинетический тип кардиогемодинамики. Анализ состояния системы антиоксидантной защиты у больных с ПМК выявил наличие достоверных различий в активности каталазы, СОД и ГР эритроцитов по сравнению со здоровыми лицами.

1

с

условиях гипоксии, с другой - приводил к избыточному накоплению перекиси водорода, что усиливало их цитотоксическое действие. Таким образом, значительный рост активности СОД эритроцитов у больных с ПМК являлся косвенным свидетельством избыточной продукции супероксидного анион радикала в условиях окислительного стресса. Взаимодействуя с эндотелиоцитами, этот радикал подавлял рецептор-ный эндоцитоз липопротеидов низкой плотности и способствовал их окислительной модификации. Рост активности ГР, направленный на увеличение количества восстановленного глутатиона, свидетельствовал об усилении процессов детоксикации. Восстановленный глутатион выступал естественным акцептором электронов в условиях инициации ПОЛ. Исходя из полученного фактического материала, можно полагать, что ведущей молекулярной причиной развития гипоксии у пациентов с ПМК являлось истощение ферментативной АОЗ. Следует отметить, что у больных ПМК, находящихся в состоянии дезадаптации, степень выраженности нарушений в системе антиок-сидантной защиты была наибольшей по сравнению с контролем, что свидетельствовало о важной роли в формировании компенсаторно-приспособительных реакций организма.

Параллельно проводилось исследование активно-сти антиоксидантной системы в слюне. В результате нами выявлены особенности, характерные для больных с первичным ПМК, до этого неописанные в доступной литературе.

Таблица 2

Группа

Показатель Контроль, n = 30 | 1-я клиническая, п = 64 | 2-я клиническая, п = 73

Активность

Таблица

Активность антиоксидантных ферментов в эритроцитах в зависимости от состояния компенсаторно-адаптивных возможностей организма

Показатель Группа

Контроль, п = 30 | 1-я клиническая, п = 64 | 2-я клиническая, п = 73

Активность

Каталаза, мКат/г гемоглобина 5,65±0,141 1,73±0,18* 1,23±0,17*о

СОД, ед. акт. /г гемоглобина 1,66Х102±0,271 6,53Х102±0,38* 10,35Х102±0,92*о

Глутатионредуктаза, мкМ/г гемоглобина 2,52Х104±0,166 5,12Х104±0,18* 4,67Х104±0,22*

Примечание (к табл. 1 и 2). СОД - супероксиддисмутаза, * - р<0,05 по сравнению с контролем, о- р<0,05 по сравнению группой 1.

Активность антиоксидантных ферментов в слюне у юношей с первичным ПМК в зависимости от состояния компенсаторно-адаптивных возможностей организма

Каталаза, мКат/мг белка 3,01±0,122 3,08±0,63 3,19±0,71

СОД, ед. акт./мг белка 8,05±0,116 0,977±0,13* 0,385±0,14*о

Глутатионредуктаза, мкМ/мг белка 0,739±0,010 0,361±0,08* 0,055±0,04*о

Как следует из табл.2, в слюне у всех пациентов с ПМК независимо от степени адаптации по сравнению с контролем наблюдались выраженные отличия в активности основных антиоксидантных ферментов. Так. у больных 1-й группы по сравнению со здоровыми лицами активность СОД была угнетена в 8,24 раза (р<0,05). Выраженные изменения обнаружены при исследовании активности глутатионредуктазы. Исследуемый показатель у больных с 1-й группой в 2,05 раза был ниже, чем у здоровых лиц (р<0,05). У больных 2-й группы изменения носили однонаправленный характер, но степень выраженности их была выше, чем в 1-й группе. В слюне активность СОД во 2-й группе была ниже, чем в контроле в 20,9 раза. Активность ГР была угнетена по сравнению с контролем в 13,44 раза (р<0,05). Достоверной разницы между активностью каталазы в слюне здоровых лиц и больных с ПМК выявлено не было. При сопоставлении группы пациентов с ПМК, находящихся в состоянии адаптации, с группой пациентов, находящихся в состоянии дезадаптации, установлена достоверная разница в активности СОД и ГР. Так, активность СОД во 2-й группе была ниже, чем в 1-й в 2,53 раза, а активность ГР ниже в 6,56 раза (р<0,05). Таким образом, выявлено выраженное угнетение активности СОД. в то время как активность каталазы достоверно не отличалась от контроля. Явный дисбаланс в работе ферментов первой линии АОЗ приводил к накоплению потенциально опасных активных форм кислорода (АФК) и снижению резистентности организма к окислительному повреждению. При изучении активности глутатионзависимого звена обнаружено угнетение активности ГР, наиболее выраженное у пациентов, находящихся в состоянии дезадаптации. Угнетение активности ГР в данном случае могло быть связано со снижением продукции пероксида водорода вследствие угнетения активности СОД. Не исключается также тот факт, что повреждение основных ферментов АОЗ - СОД и ГР могло быть связано с накоплением АФК, так как возможность ингибирования этих ферментов в модельных системах доказана экспериментально [17, 18].

Обсуждение

Проведенный в рамках исследования анализ позволяет сделать вывод, что у пациентов с ПМК в крови имел место дисбаланс первой линии антиокси-дантной защиты, направленной на устранение супер-оксиданион-радикала и перекиси водорода. Это приводило к напряжённому функционированию глутати-онзависимого звена, которое в условиях угнетения активности каталазы обеспечивало утилизацию перекиси водорода. Известно, что воздействие гипоксиче-ского стимула вызывает формирование адаптивно-приспособительных реакций, направленных на повышение функциональной активности клеток [19 - 22]. Однако реализация адаптивных реакций у пациентов с ПМК имела свои особенности, выяснение которых

имеет большое значение для уточнения и понимания различных сторон патогенеза компенсаторно-приспособительных реакций у пациентов с ПМК. Необходимо учитывать и тот факт, что скорость и направленность биохимических реакций подвержены адаптивному регулированию [23]. Оценивая активность таких ферментов АОЗ, как СОД и каталаза, можно сказать, что данные сдвиги в активности ферментов являлись предпосылкой для избыточной продукции перекиси водорода, что могло служить дополнительным повреждающим фактором у больных с ПМК. Таким образом, выявленные различия свидетельствовали о нарушении координированного хода антиоксидантных процессов, прежде всего связанных с кислородным обеспечением, что приводило впоследствии к депрессии адаптационно-приспособительных механизмов у больных с ПМК. Данный факт был вызван индуци-бельностью синтеза глутатионредуктазы под действием возрастания конечных продуктов перекисного окисления - диеновых коньюгатов и шиффовых оснований при изучаемой патологии [24, 25].

Принимая во внимание повышение активности ферментов 3-го уровня защиты, связанных с утилизацией Н2О2 и изменением направленности работы ГР в сторону накопления восстановленных форм глута-тиона, можно прийти к заключению, что данные показатели отражают нарушение баланса свободноради-кальных процессов и антиоксидантных защитных систем.

Полученные результаты имеют важное теоретическое и практическое значение. Прежде всего очевидно участие вышеназванных биохимических систем в механизмах регуляции адаптивных процессов у больных с ПМК. В связи с этим целесообразно рассмотреть пути повышения адаптивных возможностей организма с позиции метаболической регуляции различной по типу адаптации.

Доказана роль активных форм кислорода в поражении соединительной ткани [16]. Роль АФК в возникновении патологических состояний свидетельствовала о важности исследования антиоксидантных ферментов как показателей неспецифической резистентности к различным повреждающим агентам. Кроме того, уровень ферментов может отражать «биохимическую предпатологию» [27].

Обращает на себя внимание и то, что в сравнении с аналогичными показателями активности ферментов (СОД и глутатионредуктазы) в крови наблюдалась противоположная закономерность сдвигов. Активность каталазы в слюне не отличалась от контроля. В то же время в крови она была достоверно ниже у больных с ПМК по сравнению со здоровыми лицами. Этот факт свидетельствовал о большей изменчивости данного фермента в крови. Выявленные изменения указывают на необходимость поиска эффективных медикаментозных средств, стабилизирующих выявленные нарушения.

Выводы

1. У больных с ПМК, находящихся в состоянии дезадаптации, дисбаланс в системе антиоксидантной защиты был наиболее выражен.

2. Изменения активности антиоксидантных ферментов в крови и слюне носят разнонаправленный характер. В крови имеет место дисбаланс первой линии антиоксидантной защиты, направленной на устранение супероксиданион-радикала и перекиси водорода, и напряженое функционирование глутатионза-висимого звена. В слюне обнаружено выраженное угнетение активности СОД и ГР при нормальном функционировании каталазы.

3. Угнетение активности СОД и ГР в слюне на 1050 % является маркером дезадаптации у больных ПМК. Данный тест может быть рекомендован для скринингового обследования юношей в связи с его неинвазивностью, простотой и доступностью для учреждений амбулаторно-поликлинического звена.

Литература

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

2. Ланкин В.З., Тихазе А.К., Беленков Ю.Н. Свобод-норадикальные процессы в норме и при патологических состояниях. М., 2001.

3. Sorescu D.// Free Radic. Biol. Med. 2001. Vol. 30. Р. 1603-1612.

4. Moldovan L., Moldovan N.J., Sohn R.H. et al. // Circ. Res. 2000. Vol. 86. Р. 549-557

5. Kim B.-Y., Han M.-J., Chung A.-S. Free Radic. Res. Commun. 2000. Vol. 6. Р. 345-352

6. Guzik T. J., West N.E., Black E. et al. // Circ. Res. 2000. Vol. 86. Р. E85-E90.

7. Gwinner W., Grone H.-J. Role of reactive oxygen species in glomerulonephritis// Nephrology, Dialysis, Transplantation. 2000. Vol. 15. № 8. P. 1127-1132.

8. Турков M.И. // Успехи современной биологии. 1976. Т. 81. № 3. С. 341-354.

Ростовский государственный медицинский университет

9. Мухарлямов Н.М. Клиническая ультразвуковая диагностика: Руководство для врачей. М., 1987.

10. Feigenbaum H. Echocardiography. Philadelphia. 1993. P. 239-273.

11. Безбородько В.Н., Тимошенко Л.Н. // Кардиология.

1987. Т. 27. № 4. С. 83 - 85.

12. Лякишев А.А., Лупанов В.П., Ахмеджанов Н.М., Козлов С.Г. Использование функциональных методов исследования в диагностике, оценке тяжести течения и прогнозе ишемической болезни сердца. М., 1988.

13. Зайчик В.Е., Багиров Ш.Т. // Стоматология. 1994. Т.73. №1 . С.8-11

14. КоролюкМ.А., Иванов Л.И., Майрова И.Г., Токарев В.Е. // Лаб. дело. 1988. № 51. С.16-19.

15. Юсупова Л.Б. // Лаб. дело. 1989. № 4. C. 19-21.

16. Misra H.P., Fridovich I. // Biol. Chem. 1972. Vol. 247. P. 188

17. Bray R.S., Cockle S.A.// Biochem. J. 1974. № 139. P. 43-48

18. Condell R.A., Tappel A.L. // Arch. Biochem. Biophys. 1983. № 223. P. 407-416

19. Гипоксия: адаптация, патогенез, клиника / Под ред. Ю.Л. Шевченко. СПб.. 2000.

20. Микашинович З.И., Рымашевский Н.В., Логинов И А. и др. // «Озон и методы эфферентной терапии в медицине»: 3-я Всерос. науч.-практ. конф. Н. Новгород, 1998.

21. Микашинович З.И., Шепотиновский В.И. // Укр. биохим. журнал. 1988. Т. 60. № 2. С. 57-61.

22. Рябов Г.А. Гипоксия критических состояний. М.,

1988.

23. Хочачка П., Сомеро Дж. Биохимическая адаптация: Пер. с англ. М., 1988.

24. Владимиров Ю.А., Арчаков А.И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. М., 1972.

25. Лукьянова Л.Д. Кислородзависимые процессы в клетке и ее функциональное состояние. М., 1982

26. Носков С.М., Козлов Г.С., Широкова Л.Ю. // Ревматология. 1988. № 4. С.72-76

27. Погосян Н.Г., Налбандян Р.М. // Биохимия. 1983. № 7. С. 1129-1134

23 ноября 2004 г.