Реферат: Вікові особливості вільнорадикального окислення білків і ліпідів у

--PAGE_BREAK--Проведені дослідження показали, що в мозку щурів з експериментальним гіпотиреозом виникає стан оксидативного стресу. Його проявом служить накопичення в них у мітохондріальній і мікросомальній фракції великих півкуль головного мозку продуктів вільнорадикального окислення ліпідів і білків (табл. 1 і 2).
Підвищення інтенсивності вільнорадикального окислення ліпідів у мікросомальній фракції мозку в щурів з гіпотиреозом супроводжується збільшенням у ній вмісту дієнових кон’югатів, при відсутності накопичення основ Шиффа. При цьому виникає підвищення індексу співвідношення ДК/ШО в мікросомах мозку щурів обох вікових груп, порівняно з його вихідною величиною (рис. 1).
Таблиця 1
Вміст продуктів ПОЛ у субклітинних фракціях великих півкуль головного мозку інтактних щурів і тварин з експериментальним гіпотиреозом (M + m; n = 5 — 6)
Група тварин
1,5-місячні
12-ти місячні
інтактні
гіпотиреоз
інтактні
гіпотиреоз
Мітохондріальна фракція
Діє нові кон’югати (нмоль/мг білка)
0,31 ± 0,03
0,22 ± 0,02
**
0,12 ± 0,01
*
0,28 ± 0,04
Основи Шиффа (мкмоль/мг білка )
0,84 ± 0,06
*
0,57 ± 0,03
**
0,42 ± 0,04
*
0,65 ± 0,06
Мікросомальна фракція
Діє нові кон’югати (нмоль/мг білка)
 2,3 ± 0,3
*
3,7 ± 0,3
**
1,25 ± 0,08
*
4,3 ± 0,9
Основи Шиффа (мкмоль/мг білка )
 7,4 ± 0,6
8,6 ± 0,6
6,7 ± 0,6
7,3 ± 0,5
Примітки: * – Р< 0,05 порівняно з інтактними; ** – Р< 0,05 порівняно з інтактними 1,5-місячними.
Виникнення подібного зрушення в співвідношенні початкових і кінцевих продуктів ПОЛ, може бути пов'язане зі зміною переважних шляхів метаболізму проміжних продуктів вільнорадикального окислення ліпідів, до числа яких можна віднести численні карбонільні сполуки й, у тому числі, ендогенні альдегіди. В умовах стимуляції перекісного окислення ліпідів у мікросомах це зрушення здобуває адаптивного значення, спрямованого на обмеження ушкоджуючої дії оксидативного стресу (Davydov V.V. et al., 2004).
Таблиця 2
Вміст карбонільованих білків (нмоль/мг білка) у субклітинних фракціях мозку інтактних щурів і тварин з експериментальним гіпотиреозом (M + m; n = 5 — 6)
Група тварин
1,5-місячні
12-ти місячні
інтактні
гіпотиреоз
інтактні
гіпотиреоз
Мітохондріальна фракція
КБ363
4,6 ± 0,5
*
8,1 ± 0,4
5,8 ± 0,9
4,6 ± 0,4
КБ370
5,9 ± 0,8
4,8 ± 0,5
4,6 ± 0,5
*
8,8 ± 0,8
Мікросомальна фракція
КБ363
24,2 ± 1,8
34,5 ± 5,2
**
17,6 ± 1,5
24,1 ± 3,0
КБ370
23,4 ± 1,8
29,3 ± 3,4
**
16,1 ± 0,7
18,4 ± 1,3
Примітки: 1) КБ363 – карбонільовані білки, фенілгідразони яких мають максимум світлопоглинання при 363 нм; КБ370 – карбонільовані білки, фенілгідразони яких мають максимум світлопоглинання при 370 нм;
2) * – Р< 0,05 порівняно з інтактними; ** – Р< 0,05 порівняно з інтактними 1,5-місячними.

<shapetype id="_x0000_t202" coordsize=«21600,21600» o:spt=«202» path=«m,l,21600r21600,l21600,xe»><path gradientshapeok=«t» o:connecttype=«rect»><shape id="_x0000_s1026" type="#_x0000_t202" o:regroupid=«1» o:allowincell=«f» filled=«f» stroked=«f»>  <shape id="_x0000_s1027" type="#_x0000_t202" o:regroupid=«1» o:allowincell=«f» filled=«f» stroked=«f»>  <shape id="_x0000_s1028" type="#_x0000_t202" o:regroupid=«1» o:allowincell=«f» filled=«f» stroked=«f»>  <shape id="_x0000_s1029" type="#_x0000_t202" o:regroupid=«1» o:allowincell=«f» filled=«f» stroked=«f»>  <shapetype id="_x0000_t75" coordsize=«21600,21600» o:spt=«75» o:divferrelative=«t» path=«m@4@5l@4@11@9@11@9@5xe» filled=«f» stroked=«f»><path o:extrusionok=«f» gradientshapeok=«t» o:connecttype=«rect»><lock v:ext=«edit» aspectratio=«t»><shape id="_x0000_i1025" type="#_x0000_t75" o:ole="" o:allowoverlap=«f»><imagedata src=«58357.files/image001.wmz» o:><img width=«465» height=«192» src=«dopb254624.zip» v:shapes="_x0000_i1025">\s
Рис. 1. Величина співвідношення ДК/ШО в мікросомальній фракції півкуль головного мозку 1,5- (світлі стовпчики) і 12-ти місячних – (темні стовпчики) щурів з експериментальним гіпотиреозом. Примітка. * – Р< 0,05 порівняно з інтактними.
 Отримані дані про виникнення оксидативного стресу в півкулях головного мозку щурів з експериментальним гіпотиреозом відповідають відомостям інших авторів (Das K. et al., 2004). Разом з тим, у цьому дослідженні вперше встановлений факт існування характерних вікових рис у прояві оксидативного стресу в мозку при досліджуваній патології. Основним їхнім проявом є більша виразність оксидативного стресу при гіпотиреозі в мозку в дорослих статевозрілих тварин, ніж у щурів у періоді статевого дозрівання. Підтвердженням цього є дані про неоднаковий рівень накопичення в щурів у субклітинних фракціях півкуль головного мозку продуктів вільнорадикального окислення. В мітохондріях мозку в дорослих щурів з гіпотиреозом відбувається збільшення концентрації ДК, ШО й карбонільованих білків на 133, 55 і 91 % відповідно, у порівнянні з їхнім вихідним рівнем (табл. 1). У той же час у тварин пубертатного віку відбувається тільки підвищення концентрації карбонільованих білків на 76 % порівняно з інтактними щурами цієї вікової групи (табл. 2). Причому, у мітохондріях мозку дорослих тварин і щурів пубертатного віку накопичуються різні фракції карбонільованих білків: в 12-ти місячних – карбонільовані білки, фенілгідразони яких мають максимум світлопоглинання при 370 нм (КБ370), а в 1,5-місячних – при 363 нм відповідно (КБ363). Виникаюче зрушення обумовлює появу в них різноспрямованих змін з боку індексу співвідношення КБ363/КБ370 у мітохондріальній фракції мозку.
На відміну від мітохондріальної, у мікросомальній фракції мозку щурів обох вікових груп при гіпотиреозі виникають односпрямовані зміни вмісту продуктів вільнорадикального окислення, які проявляються в підвищенні вмісту в ній дієнових кон’югатів. Разом з тим, в 12-ти місячних тварин вміст ДК зростає на 244 %, а в 1,5-місячних – тільки на 61 %, у порівнянні з їхньою вихідною величиною. При цьому в щурів пубертатного віку при гіпотиреозі виявляється в 3,5 рази менше за значенням, ніж у дорослих тварин, підвищення рівня співвідношення початкових і кінцевих продуктів ПОЛ (ДК/ШО) у мікросомальній фракції. Таким чином, у півкулях головного мозку щурів з експериментальним гіпотиреозом виникає стан оксидативного стресу, більшою мірою виражений в дорослих тварин, ніж у щурів пубертатного віку. Оскільки оксидативний стрес виникає внаслідок дисбалансу між станом процесів радикалоутворення й ефективністю антиоксидантного захисту (Betteridge D.J., 2000; Montuschi Р. et al., 2007), з метою з'ясування причин його появи, у субклітинних фракціях півкуль головного мозку в щурів з гіпотиреозом було проведене вивчення стану антиоксидантного захисту. Дослідження показали, що в мітохондріальній фракції мозку 12-ти місячних щурів з гіпотиреозом відбувається двохкратне підвищення активності каталази, у порівнянні з її вихідним рівнем. Одночасно в них виявляється виражена тенденція до підвищення активності СОД. При цьому величина індексу співвідношення активності каталаза/СОД, в 12-ти місячних щурів з гіпотиреозом залишається на вихідному рівні. В 1,5-місячних тварин з експериментальним гіпотиреозом активність каталази в мітохондріальній фракції мозку відповідає його величині в інтактних щурів. У постмітохондріальній фракції мозку у тварин обох досліджених вікових груп активність каталази не змінюється й відповідає її вихідній величині (Р > 0,05). Однак в 1,5-місячних щурів при цьому виявляється виражена тенденція до її підвищення, що обумовлює в них зростання індексу співвідношення каталаза/СОД на 122 % у порівнянні з інтактними щурами даної вікової групи. Беручи до уваги, сучасні уявлення про тісну функціональну взаємодію ферментів першої лінії антиоксидантного захисту в клітині (Мурадян Ф.Х. та ін., 2003; Baud О. et al., 2004), можна припустити, що в подібній ситуації в щурів пубертатного віку при гіпотиреозі виникають передумови для зниження ефективності функціонування першої лінії антиоксидантного захисту в цитозолі нервових клітин.
Результати проведених досліджень указують на те, що в дорослих статевозрілих щурів при експериментальному гіпотиреозі формуються передумови для підвищення ефективності функціонування першої лінії антиоксидантного захисту в мітохондріях і, тим самим, обмеження в них ушкоджуючих ефектів посиленого радикалоутворення при оксидативному стресі. У тварин пубертатного віку при гіпотиреозі виникають умови для порушення функціонування даної ферментативної системи в цитозолі нервових клітин. Однак, незважаючи на це, у них не відбувається посилення проявів оксидативного стресу в мозку. Більше того, в 1,5-місячних щурів з гіпотиреозом подібного зрушення не виникає навіть після додаткового впливу інтенсивного фізичного навантаження. Причиною того може бути зниження ролі СОД і каталази в захисті нервових клітин від вільнорадикального ушкодження в пубертатному віці. Цілком ймовірно, на цьому етапі онтогенезу в захисті мозку від оксидативного стресу зростає значення інших антиоксидантів, до числа яких, цілком ймовірно, включають глютатіон. Отримані результати дають підстави для висновку про те, що виникнення оксидативного стресу в мозку щурів при експериментальному гіпотиреозі не пов'язане зі зміною стану ферментативної системи першої лінії антиоксидантного захисту в нервових клітинах. З огляду на це, можна припустити існування причинно-наслідкових відносин між його появою й посиленням процесів радикалоутворення в нервових клітинах, у зв'язку з підвищенням їхньої чутливості до дії прооксидантів. Для перевірки цього припущення було проведене дослідження чутливості субклітинних фракцій мозку щурів з гіпотиреозом до дії прооксидантів.
Проведені дослідження показали, що в субклітинних фракціях мозку 1,5-місячних і 12-місячних тварин значно розрізняється базальний рівень індукованого ПОЛ й вільнорадикального окислення білків (рис. 2). При цьому швидкість індукованих вільнорадикальних процесів у щурів пубертатного віку вище, ніж у статевозрілих. Існування подібних вікових зрушень визначає виникнення вік-залежних особливостей у їхній модуляції при гіпотиреозі. У дорослих тварин з експериментальним гіпотиреозом, на тлі підтримки вихідного рівня індукованого вільнорадикального окислення білків у мітохондріальній і постмітохондріальній фракції мозку, виникає істотне гальмування швидкості накопичення КБ370 у мікросомальній фракції. У той же час у мікросомальній фракції мозку в них підвищується швидкість індукованого ПОЛ на 146 %, у порівнянні з вихідною величиною (рис. 3). У щурів пубертатного віку в мітохондріальній і мікросомальній фракції мозку при гіпотиреозі зменшується швидкість індукованого вільнорадикального окислення білків і ліпідів.
 SHAPE  \* MERGEFORMAT <group id="_x0000_s1030" coordorigin=«1238,7178» coordsize=«9371,2880» o:allowincell=«f»><shape id="_x0000_s1031" type="#_x0000_t75" wrapcoords=«1200 2362 1200 3038 1800 4162 2175 4162 1125 5625 2100 7762 1200 7875 1200 8775 2175 9562 1125 11025 1200 11588 2025 13162 1200 13500 1200 14288 2175 14962 1125 16538 1125 17100 3675 18562 4200 18675 4425 19125 4500 19125 4800 19125 13575 19012 13275 18562 13725 18562 15600 17100 15525 16762 14475 14962 14475 13162 20700 12375 20550 11362 13200 11362 20700 10350 20625 9562 19125 7762 19275 7200 4275 5962 4575 4500 4350 4275 2475 4162 2400 2812 1725 2362 1200 2362» o:regroupid=«4»><imagedata src=«58357.files/image003.wmz» o:><shape id="_x0000_s1032" type="#_x0000_t75" wrapcoords=«1451 2716 1281 3363 1793 3880 3500 4786 1878 5303 1878 6208 3500 6855 1878 7890 1878 8925 3500 8925 2647 9830 1793 10994 1793 13710 2988 15133 2305 15521 2476 16556 10757 17202 6232 17461 6062 18237 6574 18754 6915 18754 17502 18625 17587 17590 10757 17202 20234 16556 20490 16297 19039 15133 19209 13451 17843 13193 10843 13063 10928 8278 10160 6079 8025 5174 3842 4786 3927 3751 3671 3104 2903 2716 1451 2716» o:regroupid=«4»><imagedata src=«58357.files/image004.wmz» o:><shape id="_x0000_s1033" type="#_x0000_t202" o:regroupid=«4» filled=«f» stroked=«f»><shape id="_x0000_s1034" type="#_x0000_t202" o:regroupid=«4» filled=«f» stroked=«f»><img width=«39» height=«134» src=«dopb254625.zip» alt=«Подпись: нмоль / хв. мг білка» v:shapes="_x0000_s1033" v:dpi=«96»><img width=«39» height=«134» src=«dopb254626.zip» alt=«Подпись: нмоль /хв. мг білка» v:shapes="_x0000_s1034" v:dpi=«96»><img width=«609» height=«157» src=«dopb254627.zip» v:shapes="_x0000_s1030 _x0000_s1031 _x0000_s1032">\s\s<lock v:ext=«edit» rotation=«t» position=«t»>
Рис. 2. Швидкість індукованого ПОЛ (у нмоль ТБК-реактивних речовин / хв . мг білка) і індукованого накопичення карбонільованих білків (у нмоль КБ/ хв . мг білка) у мітохондріальній (А) і мікросомальній (Б) фракції півкуль головного мозку інтактних щурів різного віку. Примітки: 1) і-КБ363 та і-КБ370 – швидкість накопичення карбонільованих білків, максимум поглинання фенілгідразонів яких становить 363 або 370 нм відповідно; 2) * – Р< 0,05 порівняно з інтактними.

Отримані дані вказують на те, що певне значення у виникненні оксидативного стресу в мозку дорослих щурів при гіпотиреозі може відігравати підвищення чутливості мікросом до дії прооксидантів. Це не характерно для тварин пубертатного віку, у яких ліпіди й білки досліджених субклітинних фракцій мозку проявляють високу стійкість до вільнорадикального окислення, навіть в умовах додаткового прооксидантного впливу при ІФН.
Таким чином, виникнення оксидативного стресу в мозку щурів при гіпотиреозі може бути пов'язане з посиленням процесів радикалоутворення в мітохондріях нервових клітин. Механізм стимуляції радикалоутворення в мітохондріях мозку не зв'язаний ні з підвищенням чутливості цих внутрішньоклітинних структур до дії прооксидантів, ні з порушенням ефективності функціонування в них ферментативної системи першої лінії антиоксидантного захисту. Певну роль у її виникненні, цілком ймовірно, здобуває зниження вмісту в мітохондріях низькомолекулярних антиоксидантів або зміна в них стану процесів, сполучених із транспортом електронів по дихальному ланцюгу, внаслідок стресу, який виникає в організмі при гіпотиреозі. Підвищення інтенсивності вільнорадикальних процесів у мітохондріях сприяє їхньому посиленню й у мікросомах мозку. Наслідком цього стає стимуляція в них ПОЛ.

 SHAPE  \* MERGEFORMAT <group id="_x0000_s1035" coordorigin=«2498,6818» coordsize=«7832,6396» o:allowincell=«f»><shape id="_x0000_s1036" type="#_x0000_t75" wrapcoords=«900 2296 805 2922 995 3235 1895 3965 853 4278 853 5113 1895 5635 853 6261 853 7200 1895 7304 1232 8139 1089 8452 1137 12835 1611 13983 1137 14087 1137 15026 1895 15652 1089 16174 1184 17217 10800 17322 2842 18261 2842 19096 9189 19200 9426 19200 15347 19096 15395 18157 14637 17948 10800 17322 16011 17217 16153 16696 14258 15652 14258 10643 20605 10122 20605 9183 14258 8974 14305 5635 13737 3965 13974 3443 1468 2296 900 2296» o:regroupid=«5»><imagedata src=«58357.files/image008.wmz» o:><shape id="_x0000_s1037" type="#_x0000_t75" wrapcoords=«924 2475 872 2700 821 7875 1129 9675 1129 16988 2771 18675 2873 18900 9697 19012 9953 19012 16110 18900 16110 18675 17136 16762 15084 15075 15135 12825 13699 12375 10107 11475 10159 6075 9543 4275 9748 3938 1488 2475 924 2475» o:regroupid=«5»><imagedata src=«58357.files/image009.wmz» o:><shape id="_x0000_s1038" type="#_x0000_t202" wrapcoords=«0 0 21600 0 21600 21600 0 21600 0 0» o:regroupid=«5» filled=«f» stroked=«f»><shape id="_x0000_s1039" type="#_x0000_t202" o:regroupid=«5» filled=«f» stroked=«f»><shape id="_x0000_s1040" type="#_x0000_t202" o:regroupid=«5» filled=«f» stroked=«f»><shape id="_x0000_s1041" type="#_x0000_t202" o:regroupid=«5» filled=«f» stroked=«f»><shape id="_x0000_s1042" type="#_x0000_t202" o:regroupid=«5» filled=«f» stroked=«f»><shape id="_x0000_s1043" type="#_x0000_t202" o:regroupid=«5» filled=«f» stroked=«f»><shape id="_x0000_s1044" type="#_x0000_t202" o:regroupid=«5» filled=«f» stroked=«f»><img width=«40» height=«166» src=«dopb254628.zip» alt=«Подпись: нмоль / хв. мг білка » v:shapes="_x0000_s1040" v:dpi=«96»><img width=«40» height=«166» src=«dopb254628.zip» alt=«Подпись: нмоль / хв. мг білка » v:shapes="_x0000_s1043" v:dpi=«96»><img width=«526» height=«426» src=«dopb254629.zip» v:shapes="_x0000_s1035 _x0000_s1036 _x0000_s1037 _x0000_s1038 _x0000_s1039 _x0000_s1041 _x0000_s1042 _x0000_s1044">\s\s<lock v:ext=«edit» rotation=«t» position=«t»>
Рис. 3. Швидкість індукованого ПОЛ (у нмоль ТБК-реактивних речовин / хв . мг білка) у мітохондріальній (МТ) і мікросомальній (МС) фракції півкуль головного мозку 1,5-місячних (А) і 12-ти місячних (Б) щурів. Примітка. * – Р< 0,05 порівняно з інтактними.
У дорослих статевозрілих щурів прояв оксидативного стресу в мозку при гіпотиреозі виражені в більшій мірі, ніж у тварин пубертатного віку. Однієї із причин цього може бути зниження чутливості мітохондрій і мікросом до дії прооксидантних факторів, що, крім іншого, пов'язане зі збільшенням вмісту в них базальної концентрації продуктів вільнорадикального окислення ліпідів і білків.
Поява вікових особливостей у прояві оксидативного стресу в мозку при гіпотиреозі визначає модуляцію його відповіді на зовнішні прооксидантні впливи, що має для мозку серйозні наслідки. Подібне припущення засноване на сучасних уявленнях про фізіологічну роль активних форм кисню (АФК) і активних форм азоту (АФА) і їхній участі у формуванні адаптивних реакцій (Lecour S. et al., 2005; Park H.S. et al., 2006; Calabrese V. et al., 2007; Valko M. et al., 2007).
З огляду на це, було проведене вивчення процесів вільнорадикального окислення ліпідів і білків в 1,5-місячних і 12-ти місячних щурів з гіпотиреозом після додаткового впливу на них ІФН. Прооксидантні ефекти фізичного навантаження встановлені численними дослідженнями різних авторів (Leeuwenburgh C. et al., 2001; Cooper C.E. et al., 2002; Ofran H. et al., 2004; Sureda A. et al., 2005; Pittagula M. et al., 2006). Цим дослідженням повною мірою відповідають і результати наших експериментів, пов'язаних з вивченням впливу ІФН на вільнорадикальне окислення ліпідів і білків у субклітинних фракціях головного мозку щурів обох використаних вікових груп.
Проведені дослідження показали, що вміст продуктів вільнорадикального окислення ліпідів і білків у мітохондріях мозку 12-ти і 1,5-місячних щурів з гіпотиреозом, підданих ІФН, наближається до такого в інтактних тварин. Виникненню подібного зрушення сприяє ціла низка факторів. Насамперед, цьому сприяє збільшення вмісту продуктів вільнорадикального окислення білків і ліпідів у мітохондріях мозку при гіпотиреозі. Крім цього, у дорослих щурів з гіпотиреозом, формуються умови для підвищення ефективності функціонування ферментів першої лінії антиоксидантного захисту, а у тварин пубертатного віку, судячи зі швидкості індукованого накопичення КБ363, обмежується чутливість білків субклітинних фракцій мозку до вільнорадикального окислення.
На відміну від мітохондріальної фракції, у мікросомах мозку в щурів з гіпотиреозом після ІНФ підтримується підвищена концентрація дієнових кон’югатів, що відповідає її величині у тварин контрольної групи (гіпотиреоз). У щурів пубертатного віку появі подібного зрушення сприяє збільшення чутливості ліпідів і білків мікросом до вільнорадикального окислення, а також зрушення в активності ферментів першої лінії антиоксидантного захисту в цитозолі нервових клітин.
Беручи до уваги роль мітохондрій у процесі радикалоутворення в нервових клітинах і з огляду на характер отриманих у роботі даних, можна дійти висновку про те, що в мозку щурів з гіпотиреозом при інтенсивному фізичному навантаженні відбувається обмеження проявів оксидативного стресу. В основі формування цього феномена, цілком ймовірно, лежить компенсаторне підвищення потужності систем його антиоксидантного захисту в мітохондріях мозку, за рахунок якого наступні впливи прооксидантних факторів і, у тому числі ІФН, не викликають подальшого посилення проявів оксидативного стресу.
    продолжение
--PAGE_BREAK--