Skip to Content

Влияние окислительного стресса in vitro на биохимические показатели сыворотки крови представителей классов птиц и млекопитающих

ID: 2015-05-2076-A-4860
Оригинальная статья
доцент кафедры биохимии ФГАОУ ВО Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского

Резюме

В результате исследований получены данные, свидетельствующие о значительном воздействии окислительного стресса на изученные биохимические показатели сыворотки крови Sus scrofa и Galus galus. Установлены различия в направленности и степени их изменений при инициации окислительных процессов in vitro у Sus scrofa и Galus galus.

Ключевые слова

окислительный стресс, сыворотка крови, продукты окислительной модификации белков, Sus scrofa, Galus galus.

Введение

В современных научных исследованиях много внимания уделяется изучению влияния окислительного стресса на белки сыворотки крови человека [1,2,3–4] или отдельных животных [5], но в целом особенности его воздействия на биохимические показатели у представителей различных классов позвоночных остаются по-прежнему малоизученными. 

Цель

В связи с этим целью настоящей работы явилось изучение воздействия модели окислительного стресса (среды Фентона) на показатели окислительной модификации белков сыворотки крови домашней свиньи (Sus scrofa) и домашней курицы (Galus galus).

Материал и методы

Объектом исследований служили домашняя свинья (Sus scrofa) и домашняя курица (Galus galus). Sus scrofa относится к классу млекопитающие (Mammalia), отряду парнокопытные Artiodactyla, подотряду нежвачные Nonruminantia, семейству свиные Suidae, роду Sus. Порода – крупная белая. Galus galus относится к классу птицы (Aves), отряду Galliformes, семейству куриные Gallidae, роду Galus. Порода – чёрный австралорп.

Эти виды выбраны для изучения, так как являются типичными представителями класса Mammalia и класса Aves, соответственно. Забор крови осуществлялся утром из сонной артерии.

Материалом исследований служила сыворотка крови Sus scrofa и Galus galus, до (в исходном состоянии) и после 15 минутной инкубации при 37 С в среде Фентона, содержащей 10 мМ FеSO4 и 3 мМ Н2О2. Среду Фентона готовили непосредственно перед проведением эксперимента [3].

Для определения окислительной модификации белков использован метод Дубининой Е.Е. [7].

Результаты

Результаты исследования уровня окислительной модификации белков в сыворотке крови Sus scrofa и Galus galus до и после инициации окислительных процессов in vitro представлены в табл. 1.

В исходном состоянии (до воздействия окислительного стресса) в сыворотке крови у Sus scrofa показаны достоверные различия (p<0,01) в содержании продуктов окислительной модификации белков крови по сравнению с Galus galus: уровень продуктов окислительной модификации, регистрируемых при длинах волн 356 и 370 нм ниже; а при 430 и 530 нм – выше. После инициации окислительных реакций in vitro в сыворотке крови Sus scrofa (λ регистрации 356 и 370 нм) содержание продуктов окислительной модификации снижается по сравнению с исходным состоянием (на 31,2 и 18,2% соответственно), при 430 нм – повышается на 17,4%. При длине волны 530 нм наблюдается тенденция к увеличению данного показателя.

В сыворотке крови Galus galus после инкубации показана тенденция к увеличению содержания продуктов окислительной модификации белков, определяемых при длинах волн 356 и 370 нм. При длинах волн регистрации 430 и 530 нм наблюдаются достоверные изменения – уменьшение и увеличение, соответственно.

Обсуждение

Таким образом, существующие различия данного показателя в сыворотке крови Sus scrofa и Galus galus усиливаются после инкубации. У Sus scrofa при длинах волн 356 и 370 нм уровень продуктов окислительной модификации после инкубации снижается на 31,3 и 18,2%, соответственно, в то время как у Galus galus изменения данного показателя не превышают 5%.

Неоднозначность изменений показателя окислительной модификации белков у представителей разных классов может быть связана, по крайней мере, с тремя различными, но в тоже время взаимосвязанными процессами, происходящими при окислении. Первый – изменения содержания продуктов окислительной модификации белков (например, при длинах волн 430 и 530 нм) могут быть связаны с взаимным переходом основных альдегидных форм динитрофенилгидразонов в кетонные [4]. Второй – окисленные белки могут деградироваться, с образованием соответствующих пептидов [7]. Третий – дальнейшее окисление частично окисленных белков, которое может вызывать агрегацию продуктов [8]. Кроме того, изначально в аминокислотном составе белков у Sus scrofa и Galus galus также наблюдаются различия [9], что не может не отразится на изученном показателе.

Согласованное изменение показателей может быть вызвано одним и тем же механизмом реакции организма на окислительный стресс. В организме физиологическая активность растворов пропорциональна осмотическому давлению в связи с тем, что действующих молекул больше. Если белок упакован в компактную глобулу, то его химическую активность можно считать как активность внешних групп. Это означает, что если белковая глобула сжата, то рост показателей окислительной модификации может свидетельствовать о доокислении групп, до этого момента частично затронутых окислительным процессом. Если белковая молекула находится в частично развернутой конформации, то возможно, что при росте окислительного стресса его показатели могут как повышаться, так и снижаться. Рост или падение показателей при росте окислительного стресса говорят об устойчивости пространственной упаковки белков. Однако, необходимо учитывать, что снижение показателя, возможно, характеризует не уменьшение окислительных процессов, а реализованную возможность доокисления уже частично окисленных белковых групп.

Для нормально функционирующего белка необходима определённая вариабельность детерминированной конформации, что должно обеспечивать наивысшую его функциональную активность. Возможно, именно сохранность соотношения «полярности» и «гидрофобности» в полипептидной цепи необходима для точного воспроизведения пространственной структуры [10].

Более энергоемкий метаболизм на единицу массы позволяет птицам осуществлять полет, соответственно освоение новой среды предоставило им больше пищевых ресурсов. Однако поступление большего количества кислорода несомненно дает побочные эффекты. В эволюционном аспекте, возможно, определились две направляющие. Одна из них - создание молекул устойчивых к окислению, но необходимо учитывать, что это может ограничивать их биологическую активность. И вторая - молекулы с большей конформационной подвижностью с возросшей эффективной активностью, что однозначно приведет к быстрому обновлению пула белков и, соответственно, усилению биосинтеза. Такая стратегия выживания будет отражаться как на молекулярном, так и на клеточном уровне. Возможно, что при этом организм приобретает гиперчуствительность к механизмам повреждающего действия и включению апоптоза. Можно также предположить, что в конечном итоге, повышенная конформациоонная подвижность белков и высокий уровеь метаболизма служат индикатором возможного повышенного апоптоза.

Заключение

Таким образом, были выявлены различия в реакции белков сыворотки крови на окислительный стресс у представителей класса млекопитающих (Susscrofa)и класса птиц (Galusgalus): у Susscrofaв сыворотке крови достоверно увеличивается содержание продуктов окислительной модификации белков, регистрируемых при длине волны 430 нм, а у Galusgalus – достоверно уменьшается. Отмечено снижение продуктов окислительной модификации окисления белков, определяемых при длине волны 370 нм, в сыворотке крови Susscrofa.

Литература

1. Абакумова Ю.В., Ардаматский Н.А. Свободнорадикальное окисление при атеросклерозе как патогенный фактор //Медико-биологический вестник им. Я.Д. Витебского. – 1996. – Т. 21. – Вып. 2. – С. 15 – 21.

2. Болдырев А.А. Окислительный стресс и мозг // Соросовский образовательный журнал. – 2001. – Т. 7. – Вып. 4. – С. 21 – 28.

3. Дубинина Е.Е. Биологическая роль супероксидного анионрадикала и супероксиддисмутазы в тканях организма //Успехи соврем. биологии. – 1989. – Т. 108. – Вып. 1 (4). – С. 3 – 18.

4. Дубинина Е.Е., Шугалей И.В. Окислительная модификация белков //Успехи соврем. биологии. – 1993. – Т.113. – Вып.1. – С. 71 – 81.

5. Титов В.Н. Экзогенные и эндогенные факторы (патогены) как причина воспаления //Клин. лаб. диаг. – 2004. – Вып. 5. – С. 3 – 10.

6. Биологический энциклопедический словарь //Под ред. Гилярова М.С. – М.: Советская энциклопедия, 1981. – 831 с.

7. Дубинина Е.Е., Бурмистров С.О., Ходов Д.А., Поротов И.Г. Окислительная модификация белков сыворотки крови человека, метод её определения //Вопр. мед. химии. – 1995. – Т. 41. – Вып.1. – С. 24 – 25.

8. Дубинина Е.Е., Морозова М.Г., Леонова Н.В. и др. Окислительная модификация белков плазмы крови больных психическими расстройствами (депрессия, деперсонализация) // Вопр. мед. химии. – 2000. – Т. 46. – Вып.4. – С. 398 – 409.

9. Саенко Ю.В., Шутов А.М. Роль оксидативного стресса в патологии сердечно-сосудистой системы у больных с заболеваниями почек //Нефрология и диализ. – 2004. – Т. 6. – Вып. 1. – С. 5 – 14.

10. Соркина Д.А., Залевская И.Н. Структурно-функциональные свойства белков. – К.: Вища школа. – 1990. – 216с.

11. Dubinina E.E, Dadali VA. Role of 4-hydroxy-trans-2-nonenal in cell functions // Biochemistry (Mosc). 2010. 75(9):1069-1087. Review.

Таблицы

Таблица 1

Содержание продуктов окислительной модификации белков
(ед. опт. плотности) в сыворотке крови Sus scrofa и Galus galus до и после инкубации в среде Фентона (Мm)

Исследуемый

материал

Длина волны, нм

Susscrofa

n=18

Galusgalus

n=18

сыворотка крови до инкубации

356

0,1310,002**

0,1490,003

370

0,1540,003**

0,1810,006

430

0,1380,002**

0,0910,002

530

0,0330,002**

0,0270,002

сыворотка крови

после инкубации

356

0,1030,003*, **

0,1510,004

370

0,1260,005*, **

0,1890,005

430

0,1620,005*, **

0,0720,001*

530

0,0340,002**

0,0300,002*

Примечание: * достоверность различий показателя при воздействии среды Фентона по сравнению с исходным состоянием (p<0,01)

**  достоверность различий показателя у Sus scrofa по сравнению с
Galus galus (р<0,01).

0
Ваша оценка: Нет



Оптимальный хостинг для Drupal, Wordpress, Joomla, Битрикс и других CMS, быстрые и надежные сервера, круглосуточная техподдержка Яндекс.Метрика