Адаптивные вариации фосфолипидного состава мембран эритроцитов у детей различных регионов Сибири

© ЗАЙЦЕВА О.И., ТЕРЕЩЕНКО В.П., КОЛОДЯЖНАЯ Т.А., ДВОРЯШИНА Е.М.

АДАПТИВНЫЕ ВАРИАЦИИ ФОСФОЛИПИДНОГО СОСТАВА МЕМБРАН ЭРИТРОЦИТОВ У ДЕТЕЙ РАЗЛИЧНЫХ РЕГИОНОВ СИБИРИ

О.И. Зайцева, В.П. Терещенко, Т.А. Колодяжная, Е.М. Дворяшина ГУ НИИ медицинских проблем Севера СО РАМН, г. Красноярск,

директор - член-корр. РАМН, проф. В.Т. Манчук.

Резюме. С целью изучения адаптационных механизмов на уровне клеточных мембран у детей обследованы 120 учащихся 7-15 лет, проживающие в г. Красноярске и в Эвенкии. Фосфолипидный состав мембран эритроцитов изучали методом тонкослойной хроматографии.

Региональные особенности адаптивных преобразований у детей пришлого населения на уровне плазматических мембран характеризовались процессами, направленными на уменьшение окислительных процессов на фоне повышенной скорости обновляемости липидного бислоя, что делало мембрану функционально более активной. Этнические особенности формирования эритроцитарных мембран у детей коренного населения сопровождались структурной перегруппировкой в сторону увеличения фосфатидилхолина при низком уровне лизофосфатидилхолина, что делало мембрану более стабильной.

Ключевые слова: Север, дети, эритроцит, липиды.

К настоящему времени установлена ведущая роль биомембран в уравновешивании неблагоприятных воздействий экологических факторов Крайнего Севера на детский организм [7]. Изменение пластичности биомембран, связанное со структурной неравнозначностью липидов, и в частности фосфолипидов, может влиять на функциональные характеристики клетки у детей различных регионов Сибири, включая регион Эвенкии, являясь

определяющей в формировании адаптационных реакций на уровне клеток, органов и организма в целом [2]. Наиболее удобной моделью для изучения процессов адаптации на уровне клетки служит эритроцит и его мембрана [3].

В связи с этим целью настоящего исследования явилась оценка фосфолипидного состава мембран эритроцитов у детей г. Красноярска и Эвенкийского автономного округа, включая коренное и пришлое население.

Материалы и методы

Обследованы 120 детей в возрасте 7 - 15 лет, проживающие в различных регионах Сибири. Из них в г. Красноярске 53 школьника. (25 мальчиков и 28 девочек), в поселках Эвенкийского автономного округа: 37 детей пришлого населения (16 мальчиков и 21 девочка) и 30 - коренного населения (13 мальчиков и 17 девочек). Всем учащимся проводилось общеклиническое и неврологическое обследование. Показатели их физического и полового развития соответствовали стандартным величинам. Дети не имели хронических заболеваний и на момент осмотра были практически здоровы. Были сформированы возрастные группы: первая 7-11 лет, вторая - 12-15.

Липидный состав эритроцитарных мембран изучали методом тонкослойной хроматографии на пластинках «Силуфоль» с последующей денситометрией на «Хромоскане». Выделение мембран эритроцитов выполняли по методу Доджа [8]. Экстракцию липидов осуществляли по методу, предложенному Н.В. Ростовцевым (1982) с некоторыми модификациями [6]. Для получения фракций фосфолипидов использовали элюэнтную смесь - хлороформ : метанол : дистиллированная вода в соотношении 65:25:4. Определяли фракционный состав общих фосфолипидов: лизофосфатидилхолин (ЛФХ), сфингомиелин (СМ), фосфатидилсерин + фосфатидилинозитол (ФС+ФИ), фосфатидилхолин (ФХ), фосфатидилэтаноламин (ФЭА). Вычислялись интегральные коэффициенты: ФЭА/ФХ и величина окисляемости липидов (ВОЛ),

определяемая как отношение легкоокисляемых фосфолипидных фракций к трудноокисляемым (ФЭА + ФС + ФИ / ФХ + СМ). Показатели фракций

фосфолипидов оценивались в процентах, интегральные показатели - в относительных единицах (отн.ед.).

Цифровой материал обработан стандартным статистическим пакетом программ 8ТЛТ18Т1СЛ 5,5. Все полученные результаты проверяли на нормальность распределения с помощью критерия Колмогорова-Смирнова. Распределение полученных данных не соответствовало нормальному, в связи с этим использовался непараметрический Ц-критерий Манн-Уитни [5]. Результаты исследования количественных параметров в группах сравнения представлены в виде М±т, где М - средняя арифметическая, т - стандартная ошибка средней, Ме - медиана, 10%о - 90%о - процентили. Изменения

считались статистически значимыми при уровне значимости Р< 0,05.

Результаты и обсуждение

Фосфолипидный состав мембран эритроцитов у практически здоровых детей г. Красноярска и Эвенкийского автономного округа был вариабельным (рис. 1).

У школьников г. Красноярска фосфолипидный спектр мембран эритроцитов характеризовался наибольшим процентным содержанием легкоокисляемой фракции ФЭА - 39,90±1,10% и мембраностабилизирующей фракции ФХ -30,97±0,75%. Незначительной по величине была цитотоксичная фракция ЛФХ -2,90±0,15%. В целом содержание структурных фосфолипидов в мембранах эритроцитов у детей г. Красноярска соответствовало нормативам, установленным для средних широт Сибири [1].

У детей пришлого населения в сопоставлении с детьми г. Красноярска содержание фосфолипидов в мембранах эритроцитов характеризовалось статистически значимым увеличением цитотоксичной фракции ЛФХ (Р< 0,01) и суммарной фракции ФИ+ФС (Р< 0,01), снижением содержания

легкоокисляемой фракции ФЭА (Р< 0,001), что отражалось на уменьшении индекса ФЭА/ФХ (у детей пришлого населения М±т 1,10±0,07 отн.ед., Ме

1,14 ; 10%о-90%о 0,57-1,50 и красноярцев М±т 1,36±0,06 отн. ед., Ме 1,31; 10%о-90%о 0,65-1,57, Р=0,0274).

Вероятно, физиологическая значимость происходивших перегруппировок в фосфолипидном спектре эритроцитарных мембран у детей пришлого населения направлена на поддержание стабильности мембраны. Отмеченное возрастание уровня лизофракции ФХ направлено на более быстрое обновление липидной компоненты мембраны, что обусловлено субэкстремальными условиями проживания.

Анализ содержания фосфолипидов в мембранах эритроцитов у детей коренного населения в сопоставлении с пришлым выявил специфику фракционного состава, характеризовавшуюся статистически значимым увеличением содержания мебраностабилизирующей фракции ФХ (Р< 0,05) у детей-эвенков. Это сказывалось на статистически значимом понижении индекса ФЭА/ФХ (у детей эвенков М±т 0,88±0,07 отн.ед., Ме 0,77; 10%о-90%о 0,50-1,30 а у пришлого населения М±т 1,10±0,07 отн.ед., Ме 1,14; 10%о-90%о 0,57-1,50, Р=0,0090). Отмечалась тенденция к снижению легкоокисляемой фракции ФЭА (Р= 0,05).

У детей коренного населения Эвенкии формировался тип биомембран с высоким содержанием трудноокислямой фракции ФХ на фоне низких значений лизоформ ФХ. Учитывая роль ФХ как естественного протектора мембран эритроцитов, повышение содержания его у детей коренного населения создает, вероятно, благоприятные условия для работы мембраносвязанных ферментов и повышает антиокислительные свойства мембранных фосфолипидов [4]. Такая структурная перестройка липидного бислоя способствовала снижению

окислительной способности и повышению стабильности мембраны в целом. Эти адаптивные модификации на уровне клеточных мембран у детей - эвенков выработаны многовековым проживанием коренного населения в условиях региона Эвенкии.

Таким образом, модификации фракционного состава фосфолипидов в мембранах эритроцитов у практически здоровых детей различных

популяционных групп отражали вариабельность физиологических процессов и способность к адаптации детского организма на уровне клеточных мембран.

Для детей г. Красноярска свойственно оптимальное соотношение (равное содержание) мембраностабилизирующих и легкоокисляемых

холиносодержащих фракций в мембранах эритроцитов при низком уровне детергентной фракции ЛХФ.

Характерными особенностями структурно-функционального состояния мембран эритроцитов у детей как коренного, так и пришлого населения Эвенкии являлось увеличение лизоформ фосфолипидов.

В связи с жесткостью экологических условий Эвенкии структурнофункциональное состояние клеточных мембран у детей пришлого населения Эвенкии характеризовалось снижением легкоокисляемой фракции ФЭА, соотношения ФЭА/ФХ и возрастающим уровнем лизофракции ФХ, что служило основой обновляемости липидной компоненты и являлось одним из приспособительных механизмов.

У детей коренного населения, генетически детерминированные приспособительные механизмы на уровне клеточных мембран характеризовались более низким содержанием легкоокисляемой фракции ФЭА и соотношения ФЭА/ФХ на фоне невысоких значений ЛФХ, что способствовало ее стабильности.

Выявленные специфические особенности в направленности клеточного метаболизма у детей - северян в целом свидетельствовали об интенсификации обменных процессов большей выраженности у детей пришлого населения.

THE ADAPTIVE VARIATIONS OF THE PHOSPHOLIPIDS STRUCTURE OF THE MEMBRANES OF THE ERYTROCYTES IN CHILDREN OF DIFFERENT REGIONS OF SIBERIA

O.I. Zaitseva, V.P. Tereshchenko, T.A. Kolodyazhnaya, E.M. Dvoryashina State Medical Research Institute for Northern Problems of Russian Academy of Medical Sciences, Krasnoyarsk

120 pupils at the age of 7-15 years old living in Krasnoyarsk city and Evenk territory were examined with the purpose of studying of the adaptive mechanisms at the cellular membranes. Phospholipid structure of the membrane of the erythrocytes was researched by the method of the thin-layer chromatography.

The regional peculiarities of the adaptive transformation at the level of the plasmatic membranes in the children of the arrived population were characterized by the processes directed to the decrease of the oxidable processes against a background of the high speed of renew of the lipid bilayer, that made a membrane functionally more active. The ethnic peculiarities of the forming of the erythrocytic membranes in the children of the native population were accompanied by the structural regrouping to the side of the increasing phosphatidylcholine at the low level lysophosphatidylcholine, that made the membrane more stable.

Литература

1. Крылов В.И., Вельтищев Ю.Е., Петрушина А. Д., и др. Липидный обмен у детей. - Красноярск: КГУ, 1985. - 128 с.

2. Манчук В. Т., Прахин Е.И. Экологические аспекты состояния здоровья детей на Севере // Проблемы экологии человека на Севере: матер. науч. конф. посвящ. 20-летию ин-та мед. проблем Севера.- Красноярск, 1996. - С.3-9.

3. Манчук В.Т., Терещенко В.П. Формирование клеточно-молекулярных звеньев метаболизма в раннем онтогенезе в экстремальных условиях севера Красноярского края // Коррекция гомеостаза организма при экстремальных состояниях. - Новосибирск: Наука, 2000. - С. 333-343.

4. Новицкий В.В., Рязанцева Н.В., Степовая Е.А. Физиология и патофизиология эритроцита. - Томск: изд-во Томского ун-та, 2004. - 202 с.

5. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ Statistics. - М.: Медиа Сфера, 2002. - 305 с.

6. Ростовцев В.Н. Количественное определение липидных фракций плазмы крови // Лаб. дело. - 1982, №4. - С. 218-221.

7. Соловей Л.И., Манчук В.Т. Север-человек: адаптивные модификации метаболизма липидов. - Красноярск, 1998. - 212 с.

8. Dodge I.N., Mitchell C, Hanahan D. The preparation and hemical characteristics of hemoglobin - free shosts of human erythrocyts // Arch. Biochem. and Biophis. - 1963. - Vol.100, №1. - P.119-130.

ЛФХ

см

ФХ

ФИ+ФС

ФЭА

рис.1. Процентное содержание фосфолипидов в мембранах эритроцитов у детей г. Красноярска и Эвенкии.

Примечание: Статистическая значимость различий между детьми г. Красноярска и пришлого населения: (*) - Р< 0,05; (**) - Р< 0,01; (***) - Р< 0,001; между детьми пришлого и коренного населения: (#) - Р< 0,05.