Интенсивность процессов перекисного окисления липидов и активность антиоксидантных ферментов в эритроцитах при начальных формах сосудистых заболеваний головного мозга

Яворская В.А, Малахов В.А., Белоус А.М.

Кафедра неврологии (зав. кафедрой, проф. П.В.Волошин) Харьковского института усовершенствования врачей

Реферат. Исследование уровня спонтанного перекисного окисления липидов (ПОЛ) (по накоплению малонового диальдегида и диеновых конъюгат) и активности антиокислительных ферментов глутатионредуктазы и глутатионпероксидазы, а также пассивного транспорта Са2+ в эритроцитах позволило обнаружить, что у больных с начальными формами сосудистых заболеваний головного мозга уровень спонтанного ПОЛ повышен наряду со снижением активности глутатионсодержащих ферментов и накоплением Са2+ в эритроцитах. Повышенную активность ПОЛ, снижение активности физиологической антиоксидантной системы, накопление Са2+ в эритроцитах авторы рассматривают как нарушение клеточно-мембранного гомеостаза у данного контингента больных.

У больных с начальными формами сосудистых заболеваний головного мозга (НФСЗГМ), к которым относятся начальные проявления недостаточности кровообращения мозга (НПНКМ и дисциркуляторная энцефалопатия I стадии) [1], неврологическая симптоматика немногочисленна, в силу чего своевременная диагностика затруднена.
Современным направлением научных исследований, призванных улучшить диагностику и лечение НФСЗГМ, является изучение клеточно-мембранного гомеостаза [8]. Удачной моделью клеток являются эритроциты, которым присущи общие принципы построения мембраны клеток [2]. В то же время общепризнано, что в патогенезе большинства заболеваний важное место занимают цепные процессы свободнорадикального окисления (СРО) компонентов клетки с участием радикала кислорода [7], Как правило, эти процессы реализуются по механизму перекисного окисления липидов (ПОЛ) [6,12] и традиционно оцениваются по скорости и количеству образования одного из конечных продуктов окисления малонового диальдегида (МДА). Динамика образования продуктов ПОЛ контролируется мембранно-связанной системой биоантиоксидантов, которая, как известно, представлена в основном глутатионсодержащими ферментами [9].
В специальной литературе имеются сведения о характере ПОЛ при цереброваскулярной патологии (ЦВП) [6,8].
Однако вопросы развития и динамики этих процессов у больных с НФСЗГМ в зависимости от основного этиологического фактора и неврологической симптоматики мало изучены [6], что не позволяет сделать однозначных выводов о механизме развития этой патологии.
В связи с этим нами были проведены исследования уровня МДА, диеновых коньюгат (ДК), глутатионзависимых ферментов и пассивного входа 45Са2+ в эритроциты у 132 больных с НФСЗГМ.
В качестве контроля использовали свежую венозную кровь на гепарине, взятую натощак из локтевой вены у 20 практически здоровых молодых людей в возрасте 19-25 лет.
Больных с атеросклеротической дисциркуляторной энцефалопатией (АДЭ) I стадии было 42 человека, с гипертонической дисциркуляторной энцефалопатией (ГДЭ) I стадии 34, с НПНКМ атеросклеротического генеза 26 человек и с НПНКМ, обусловленной гипертонической болезнью, 30. Возраст больных колебался от 35 до 59 лет, мужчин было 77, женщин 55.
Эритроциты получали из цельной крови больных, взятой утром натощак, центрифугированием при 1500 g холодным физиологическим раствором (консервант 'Тлюцигир" 1:4). Определение уровня МДА и ДК велось методом, описанным Я.Н. Коробейниковой [13].
Измерение экстинкции проб выполняли на спектрофотометре "СФ 16" при 532 им в кювете с толщиной слоя 1 см. Определение активности глутатионпероксидазы (ГП) (КФ 1.11.1.9) в эритроцитах проводили по методу, описанному В.М. Моиным [14]; активность глутатионредуктазы (ГР) (КФ 1.6.4.2) определяли методом Л.Ф. Панченко и соавт. [15]. Регистрацию проводили на 2 лучевом регистрирующем спектрофотометре "SPE-CORD W-VIS" в кювете с перемешиванием и толщиной слоя 1 см при 340 нм. Пассивный вход 45Са2+ в эритроциты определяли по методу Ю.В. Постнова и соавт. [16].
Как видно из таблицы, у больных с НФСЗГМ наблюдается усиление спонтанного уровня ПОЛ в эритроцитах, при этом обращает на себя внимание то обстоятельство, что у больных с НПНКМ активность процессов ПОЛ превышает активность ПОЛ у больных ДЭ.
Из полученных данных также следует, что достоверность повышения содержания МДА в эритроцитах существенно зависела от степени тяжести НФСЗГМ. Так, при НПНКМ, обусловленной атеросклерозом, рост МДА составил 32% по отношению к контролю, а при НПНКМ, обусловленной гипертонической болезнью (ГБ), 25%, при АДЭ I стадии 18 %, при ГДЭ I стадии 14% (р<0,05), что в целом свидетельствует об активации цепных процессов в липидных компонентах клеток. Аналогично наблюдалось повышение ДК.
Согласно существующим сегодня представлениям [7], в механизме ПОЛ радикал кислорода атакует двойные связи ненасыщенных жирных кислот мембранных липидов, что способствует формированию гидроперекисей жирных кислот, которые оказывают токсическое воздействие на структурные и каталитические белки, нарушая ионтранспортные процессы и рецепторы клетки. Результаты этих исследований свидетельствуют о том, что при развитии НФСЗГМ возникает цепь патохимических процессов ПОЛ и появляющиеся биологически активные липидные метаболиты нарушают транспорт ионов, особенно Са2+ [4].
Как следует из результатов исследований, у больных с НФСЗГМ наблюдается усиление пассивного входа 45Са2+ в эритроциты, особенно оно значимо у больных гипертонической болезнью.
Согласно литературным данным [17], увеличение концентрации Са2+ в клетке может стимулировать фосфорилазу А и липоксигеназу (их активность зависит от Са2+). Это способствует продукции арахидоновой кислоты и ее метаболитов, которые активируют вход Са2+ путем открытия ионных Са2+ каналов [18].
Как известно [19], функции глутатиона и антиоксидантных глутатионзависимых ферментов заключаются в разрушении и инактивации Н2О2 и гидроперекисей мембранных липидов. Одним из ключевых ферментов антиоксидантной системы является глутатионпероксидаза (ГП), которая в качестве субстрата (донора Н+) использует восстановленный глутатион.
Согласно полученным нами данным (см. таблицу), активность ГП уже на ранних стадиях заболевания уменьшена почти вдвое по сравнению с контролем и имеет тенденцию к дальнейшему уменьшению по мере прогрессирования заболевания. Эти результаты свидетельствуют о том, что пул восстановленного глутатиона в процессе развития ишемии гипоксии головного мозга уменьшен. При прогрессировании заболевания глутатион истощается, либо может нарушаться его синтез. Поддержание пула восстановленного глутатиона в значительной степени обеспечивается ферментом глутатионредуктазой (ГР), которая катализирует реакцию превращения глутатиона окисленного в восстановленный; коферментом реакции выступают восстановительные формы адениннуклеотидов (НАДФ*Н2 и НАД*Н). Показано, что существует нечеткая зависимость возрастания активности ГР в процессе заболевания. Поскольку в этой реакции расходуются восстановленные формы коферментов, можно предположить, что ферментные цепочки пентозофосфатного цикла и глиголиза не способны компенсировать повышенное потребление НАДФ*Н2 и НАД*Н, т.е. в пределах исследуемой ишемии гипоксии восстановительный потенциал клетки истощен.
Как видим, уже на ранних стадиях церебральных ишемических нарушений про исходит активация процессов перекисного окисления липидов в эритроцитах, которая сопровождается истощением активности ферментов глутатионзависимой антиоксидантной системы.
В настоящее время повышенную активность физиологической антиоксидантной системы и интенсификацию процессов ПОЛ рассматривают как естественный адаптационно-компенсаторный процесс, поскольку гидроперекиси являются активаторами синтеза простагландинов, в частности простациклин тромбоксиновой системы, столь важной в поддержании тромбоцитарно - сосудистого гемостаза.
Считают, что усиление процессов ПОЛ происходит в основном за счет пероксидации липидов мембран и липопротеидов плазмы [9]. При этом защита эндотелия и нейроглии от повреждающего действия свободных радикалов, в том числе и гидроперекисей липидов, во многом обеспечивается активностью глутатионсодержащих ферментов, которые снижают количество промежуточных и конечных продуктов ПОЛ до оптимального уровня. Однако у больных с НФСЗГМ наблюдается истощение активности глутатионсодержащих ферментов, что может указывать на достаточно грубые нарушения клеточно-мембранного гомеостаза с истощением адаптационно приспособительных механизмов.
Очевидно, что полученные данные следует учитывать при разработке про грамм комплексного лечения больных с НФСЗГМ.
Литература
1. Акимов Г.А. Начальные проявления сосудистых заболеваний головного мозга. - Л., 1983. - 234 с.
2. Белоус A.M., Лемешко В.В., Бондаренко В.А., Луговой В.И. Основные направления биохимических исследований в криобиологии // Современные проблемы криобиологии и медицины. - М., 1975. - С. 15-23.
3. Биленко М.В. Роль перекисного окисления липидов клеточных мембран в патогенезе ишемических и постишемических расстройств в органах и перспективы применения антиоксидантной терапии // Острая ишемия органов: Тез. докл. 2-го Всесоюз. симп., 20 21 нояб. 1987 г. - M.: 1987. - С. 51-52.
4. Биленко М.В. Ишемические и реперфузионные повреждения органов. - М., 1989. - 367с.
5. Бурлакова Е.Б. Роль антиокислительной активности липидов в клеточном метаболизме // Витамины: биохимия витамина Е и селена. - Киев, 1975. - С. 37-42.
6. Весельский И.Ш., Саник А. В. Микроциркуляция, реологические свойства крови, их коррекция при ишемических нарушениях мозгового кровообращения // Журн. невропатол. и психиатр. - 1991. - № 11. - С. 67-70.
7. Владимиров Ю.А., Арчаков А.И. Перекисное окисление липидов. - М., 1972. - С. 252.
8. Волошин П.В., Яворская В.А., Малахов В,А. Структурно-функциональные свойства эритроцитов у больных атеросклеротической дисциркуляторной энцефалопатией //Журн. невропатол. и психиатр. - 1991. - № 1. - С. 62-65.
9. Журавлев A.M., Филиппов Ю.Н., Симонов В.В. Хемилюминисценция и антиокислительные свойства липидов человека // Биофизика. - 1964. - № 6. - С. 671-677.
10. Каган В.Е., Ритов В.Б., Котелевцев С.В. и др. Перекисное окисление липидов как фактор модификации мембранных структур клетки // Физико-химические основы функционирования мембранных структур клетки. - М., 1974. - С. 89-93.
11. Кожевников Ю.Н. О перекисном окислении липидов в норме и патологии // Вопр. мед. химии. - 1985. - № 5. - С. 2-6.
12. Козлов Ю.П. Свободнорадикальное окисление липидов в биомембранах в норме и патологии // Биоантиокислители. - М., 1975. - С. 5- 15.
13. Коробейникова Э.Н. Модификация определения продуктов перекисного окисления липидов в реакции с тиобарбитуровой кислотой // Лаб. дело. - 1989. - № 7. - С. 8-9.
14. Моин В.М. Простой и специфический метод определения активности глютатионпероксидазы в эритроцитах // Лаб. дело. - 1986. - № 12. - С. 725-728.
15. Панченко Л.Ф., Герасимов A.M. и др. Повышение активности глутатионпероксидазы и глутатионредуктазы печени крыс при введении фенобарбитала // Фармакология и токсикология. - 1975. - Т. 38, № 3. 0 С. 331-337.
16. Постнов Ю.В., Орлов С.Н. Первичная гипертензия как патология клеточных мембран. - М., 1987. - С.192.
17. Chang J.J., Musser H., McGregor H. Phospholipase A function and pharmacological regulation // Biochem. Pharmacol. - 1987. - Vol. 36. - P.2429-2436.
18. Irvine R.F., Moor R.M., Pollock W.U. et al. Inositol phosphates: proliferation, metabolism and function // Phil. Trans. Roy. Soc. - London, 1988. - Vol. 320. - P.281-298.
19. Milani D., Malgaroli A., Guidolin D et al. Ca2+ - channels and intracellular Ca2+ - stores in neuronal and neurondocrine cells // Cell Calcium. -1990.- Vol. 11. - P.191-199.

Яворская В.А, Малахов В.А., Белоус А.М. Интенсивность процессов перекисного окисления липидов и активность антиоксидантных ферментов в эритроцитах при начальных формах сосудистых заболеваний головного мозга // Неврологический вестник. - 1995. - Т. XXVII, вып. 3-4. - С.15-17