ОКИСНЮВАЛЬНІ МОДИФІКАЦІЇ БІЛКІВ І ЛІПІДІВ ЗА УМОВ КАДМІОЗУ ТА КОРЕКЦІЯ ЇХ УНІТІОЛОМ

Івано-Франківська державна медична академія, м. Івано-Франківськ

Важкі метали відносять до екоцидних та біоцидних ксенобіотиків, які спричинюють порушення генетичних, молекулярних, біохімічних, фізіологічних процесів, що забезпечують гомеостаз організму [3, 4, 12, 14]. До елементів підвищеної активності належать кадмій, свинець, ртуть, нікель, хром, миш'як. Небезпечність цих елементів пов'язують з їх високою швидкістю до міграції та здатністю ефективно зв'язуватись з функціональними групами білків та нуклеїнових кислот, чим викликають різні модифікаційні зміни цих біомолекул, ініціюють процес ушкодження мембранних структур, порушують каталітичну активність багатьох ферментів, впливають на мітоз і цитокінез. Однак, на сьогоднішній день недостатньо з'ясовані адаптивні метаболічні зміни, які виникають у відповідь на дію важких металів, і можливість їх корекції, що і було метою нашого дослідження. В якості лікувального засобу використовували унітіол.

Матеріали та методи дослідження

Експерименти проводили на білих нелінійних щурах-самцях масою 160—180 г., які були розділені на три групи: 1 — контрольні тварини, 2 — тваринам внутрішньом'язово вводили хлорид кадмію протягом 10-ти днів в дозі 1200 мкг/кг маси тіла, 3 — після завершення введення хлориду кадмію тварини одержували унітіол в терапевтичних дозах.

Тварин утримували на звичайному раціоні віварію. Забір матеріалу проводили під легким ефірним наркозом на 1, 7, 14, 21, 28 добу після завершення введення хлориду кадмію.

Окиснювальні модифікації білків визначали за вмістом 2,4-динітрофенілгідразонів (2,4-ДНФ) у сироватці крові [5, 11]. Процеси перекисного окиснення ліпідів оцінювали за показниками хемілюмінесценції [1], за рівнем первинних (дієнові кон'югати) [2] та вторинних (ТБК-активні продукти) [13] продуктів. Рівень сульфгемоглобіну (сульфНв) та метгемоглобіну (метНв) визначали за описаними в літературі методиками [9]. Одержані дані обробляли статистичним методом із застосуванням критерію Стьюдента.

Результати та їх обговорення

Ступінь окиснювальних модифікацій білків (ОМБ) оцінювали за рівнем альдегідо- і кетонопохідних нейтрального (ОМБ₃₇₀) та основного (ОМБ₄₃₀) характеру. Починаючи з першої доби після завершення введення хлориду кадмію, рівень альдегідо- та кетонопохідних нейтрального характеру вірогідно зростає і перевищує цей показник у контрольній групі тварин майже в 1,5 рази (табл. 1). Найвищих значень ОМБ₃₇₀ досягає на 14-у добу експерименту.

Аналогічна закономірність спостерігається стосовно вмісту альдегідо- і кетонопохідних основного характеру. Найбільш істотне зростання їх рівня відмічено на 1—14-у добу кадміозу, ступінь деструкції білків сироватки крові тварин 2-ї групи був в 1,8 рази вищим, ніж у контрольних тварин.

Відомо [5, 11], що при патологічних станах і за фізіологічних умов окиснювальні деструкції білків можуть бути обумовлені різними факторами. Одним із можливих механізмів, які мають місце за умов кадмієвої інтоксикації, може бути металокаталізоване окиснення білків (МКО) під дією металів змінної валентності, зокрема заліза і міді. Оскільки в наших дослідженнях спостерігалось вірогідне підвищення рівня сульфНв (рис. 2), можна припустити, що за умов інтоксикації кадмієм один із механізмів ОМБ — металокаталізоване окиснення, обумовлене іонами заліза, які утворюються при нагромадженні сульфНв. МКО не інгібується вільнорадикальними пастками, оскільки активні форми кисню (АФК) реагують із функціональними групами амінокислотних залишків, а не вивільняються в навколишнє середовище.

У процесах ОМБ важлива роль належить гідроксильному радикалу, причому супероксид-аніон і кисень підсилюють його дію, зумовлюючи агрегацію і фрагментацію білкових молекул. На індукцію супероксид-аніону під дією хлориду кадмію можуть вказувати результати дослідження рівня метНв. Нами показано вірогідне підвищення цього деривату гемоглобіну за умов експериментального кадміозу (рис. 1). Нагромадження метНв зумовлює вивільнення супероксид-аніону, який провокує утворення Н₂О₂, що має здатність відновлюватись з утворенням гідроксильного радикалу ОН^*.

З іншого боку, іони Fe²⁺, які вивільняються при утворенні великої кількості сульфНв, виступають в ролі ініціаторів вільнорадикальних процесів (ВРП), що зумовлює інтенсифікацію ПОЛ. Результати СХЛ плазми крові щурів після введення хлориду кадмію, рівень первинних і кінцевих продуктів вказують на вірогідну активацію ПОЛ, особливо в пізньому періоді дослідження (табл. 1). Про зростання швидкості окиснення ліпідів свідчить і збільшення кута нахилу, який визначається на хемілюмінеграмах, зокрема він зростає у контрольній групі тварин від 36,4 до 52°c.

Рівень дієнових кон'югатів підвищується протягом всього періоду досліджень і на 28-у добу перевищує в 1,7 рази показник у контрольній групі тварин. Такі ж зміни спостерігаються і щодо вмісту ТБК-активних продуктів — їх рівень зростає майже у 2 рази порівняно з контролем.

Проведені дослідження модифікацій білків та ліпідів є підтвердженням того, що активні форми кисню, які, на думку Г. Сельє [16], виступають у ролі "первинного медіатора" стресу, можуть провокувати деструкції біологічно важливих молекул у процесі кадміозу

Інтенсифікація ПОЛ і ОМБ за умов кадмієвої інтоксикації вказує на розвиток оксидативного стресу і підтверджується результатами вивчення похідних гемоглобіну, а також виснаженням системи антиоксидантного захисту [8].

З огляду на те, що кадмій належить до ксенобіотиків, які мають виражену мембранолітичну дію, і відомий як тіолова отрута, закономірним є інтерес до вивчення антидотної дії унітіолу при кадміозі. Унітіол має багатогранну дію [3, 10, 15], але насамперед відома його роль як донатора сульфгідрильних груп та антиоксиданта. Унітіол вводили внутрішньом'язово в дозі 0,1 мл 5% розчину на 1 кг маси тіла протягом термінів досліду.

У наших експериментах показники ПОЛ у лікованих тварин, навіть в пізньому періоді інтоксикації, були значно нижчими, ніж у нелікованих тварин (табл. 2). Зокрема, вміст дієнових кон'югатів в 1,4 рази нижчий, ніж у тварин 2-ї групи. Рівень ТБК-активних продуктів на 1—14-у добу підтримується в межах показників контрольних тварин і тільки в пізньому періоді має тенденцію до незначного зростання. Порівняльний аналіз ОМБ вказує на чітке зниження деструктивних змін білків плазми крові тварин, які одержували унітіол (табл. 2).

Результати вивчення окиснювальних деструкцій білків і ліпідів за умов експериментального кадміозу корелюють із показниками рівня сульф- та метНв у тварин, яким вводили унітіол (рис. 1, 2), а також із результатами наших попередніх досліджень, де було показано нормалізуючий вплив унітіолу на гематологічні індекси та стійкість еритроцитарних мембран, на функціональний стан внутрішніх органів [6, 7].

Отже, за умов експериментального кадміозу спостерігається висока інтенсивність окиснювальних модифікацій білків і ліпідів плазми, що може бути пов'язано із збільшенням активних форм кисню, які вивільняються в еритроцитах внаслідок підвищеного рівня сульф- та метгемоглобіну. Дослідження цих показників може слугувати критерієм для визначення ступеня ураження та прогнозу інтоксикації.

Лікування унітіолом сприяло нормалізації вмісту мет- та сульфНв, гальмувало процеси окиснення білків та ліпідів.

Література
1. Бабенко Г.А., Гонский Я.И. , Матияш Ю.М. Хемилюминесценция сыворотки крови людей и экспериментальных животных в норме и при некоторых патологических состояниях / В кн.: Биохемилюминесценция в сельском хозяйстве. —М., 1986. —С. 63—64.
2. Гаврилов В.Б., Гаврилова А.Р., Хмара Н.Ф. Измерение диеновых конъюгатов в плазме крови по УФ-поглощению гептановых и изопропанольных экстрактов // Лабор. дело. —1988. —№2. —С. 60—63.
3. Гонський Я.І., Дмухальська Є.Б., Калинський М.І. Корекція унітіолом та гліцил-триптофаном біохімічних змін у тварин з хімічним ураженням печінки // Мед. хімія. —2002. —4, №3. —С. 66—68.
4. Губський Ю.И., Долго-Сабуров В.Б., Храпак В.В. Химические катастрофы и экология. —К.: Здоров'я, 1993. —220 с.
5. Дубініна О.Ю. Окиснювальний стрес і окиснювальна модифікація білків // Мед. хімія. —2001. —3, №2. —С. 5—12.
6. Ерстенюк Г.М., Дєльцова О.І. Морфологічна перебудова нирки за умов корекції кадмієвої інтоксикації унітіолом // Галиц. лікар. вісн. —2002. —9, №2. —С. 31—33.
7. Ерстенюк Г.М. Вплив унітіолу на систему еритрону в процесі кадмієвого токсикозу // 1-й з'їзд Токсикологів України: Тези доп. —Київ, 2001. —С. 19—20.
8. Ерстенюк Г.М., Клименко А.О., Остапяк І.М. Стан антиоксидантної системи щурів у процесі гострої кадмієвої інтоксикації // Мед. хімія. —2000. —2, №2. —С. 47—50.
9. Кушаковский М.С. Клинические формы повреждения гемоглобина. —Л.: Медицина, 1968. —324 с.
10. Максимов Ю.Н., Краснюк Е.П., Овруцкий В.М. и др. Антидотная эффективность ресинтезированного унитиола // Современные проблемы токсикологии. —2000. —№1. —С. 34—37.
11. Мещишен І.Ф., Польовий В.П. Механізм окиснювальної модифікації білків // Буковинський медичний вісник. —2001. —5, №2. —С. 18—25.
12. Скальный А.В. Микроэлементозы человека (диагностика и лечение). Практ. руководство. —М., 1999. 96 с.
13. Стальная И.Д., Гаришвили Т.Г. Метод определения малонового диальдегида с помощью барбитуровой кислоты —В кн.: Современные методы в биохимии. —М.: Медицина, 1977. —С. 66—68.
14. Трахтенберг И.М., Тычинин В.А., Талакин Ю.Н. и др. К проблеме носительства тяжелых металлов // Журн. АМН України. —1999. —5, №1. —С. 87—95.
15. Ткач С.М., Найда Ю.М. Лікування унітіолом хворих з діабетичним холецистопарезом // Ендокринологія. —2002. —7, №1. —С. 27—34.
16. Selye H. The evolution of the stress concept // American. Scientist. —1973. —V. 62. —P. 642—649.

| Зміст |