Skip to Content

Влияние окислительного стресса in vitro на процессы окислительной модификации белков и уровень молекул средней массы в сыворотке крови представителей Amphibia, Mammalia и Aves

ID: 2015-09-2076-A-5403
Оригинальная статья (свободная структура)
ФГАОУ ВО КФУ им. В.И. Вернадского, кафедра биохимии

Резюме

Проведены исследования биохимических показателей сыворотки крови представителей Amphibia, Mammalia и Aves  в условиях окислительного стресса. Установлены различия в содержании продуктов окислительной модификации белков в сыворотке крови данных представителей, усиливающиеся под влиянием окислительного стресса, инициированного средой Фентона.

Ключевые слова

окислительный стресс, среда Фентона, сыворотка крови, продукты окислительной модификации белков, Amphibia, Mammalia, Aves

Статья

Введение

Общеизвестно, что любой адаптивный процесс протекает на фоне образования активных форм кислорода и усиления свободнорадикального окисления биосубстратов [1, 2]. Конечный результат процесса адаптации – приспособление организма к новым условиям окружающей среды определяется в итоге взаимоотношением прооксидантных и антиоксидантных механизмов, иными словами, способностью организма иннактивировать избыток свободных радикалов и перекисей [3, 4]. Учитывая то обстоятельство, что эволюционные изменения, могли привести к изменению реакции на различные стрессы, в том числе окислительный, весьма актуальным представляется оценка состояния процессов окислительной модификации белков у представителей разных классов.

Таким образом, целью исследования явилось изучение воздействия модели окислительного стресса (среды Фентона) на показатель окислительной модификации белков в сыворотке крови Ranaridibunda, Susscrofa и Galusgalus.

Материалы и методы

Объектом исследований служили лягушка озёрная (Ranaridibunda), свинья домашняя (Susscrofa) и курица домашняя (Galusgalus).

Ranaridibunda относится к классу земноводные (Amphibia), отряду бесхвостые Anura, подотряду Diplasiocoela.

Susscrofa относится к классу млекопитающие (Mammalia), отряду парнокопытные Artiodactyla, подотряду нежвачные Nonruminantia, семейству свиные Suidae, роду Sus.

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 Amphibia, Mammalia и Aves.

Материалом исследований служила сыворотка крови Ranaridibunda, Susscrofa и Galusgalus до (в исходном состоянии) и после 15 минутной инкубации в среде Фентона, содержащей 10 мМ FеSO4 и 0,3 мМ Н2О2.

Содержание продуктов окислительной модификации белков в сыворотке крови определяли по методу Е. Е. Дубининой и др. [5]. В качестве модели воздействия окислительного стресса использовали среду Фентона, содержащую раствор 10 мМ сернокислого железа и 0,3 мМ перекиси водорода [7]. Инкубацию осуществляли в течение 15 минут.

Среда Фентона является источником свободных радикалов кислорода по реакции:

Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + ОН+ ОН- (1)

ОН + H2O2 → H2O + Н+ + О2- • (2)

Результаты

Анализ полученных данных свидетельствует о достоверных отличиях в содержании продуктов окислительной модификации белков крови у представителей разных классов в исходном состоянии (до воздействия окислительного стресса) (табл. 1). 

Показано, что у Ranaridibunda уровень продуктов окислительной модификации изначально отличается от данного показателя у Susscrofa  и Galusgalus: для λ регистрации 356 нм и 530 нм (альдегиды нейтрального характера и кетоны основного характера) отмечена исходная разница изученного показателя в 2 раза; для λ регистрации 370 нм и 430 нм (кетоны нейтрального характера и альдегиды основного характера) – в 5,7 раз.

Анализ содержания продуктов окислительной модификации белков в сыворотке крови Susscrofa  свидетельствует о достоверном снижении альдегид- и кетонпроизводных нейтрального характера, и повышении продуктов основного характера (для кетонов основного характера на уровне тенденции).

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, отмечена определенная закономерность в распределении и содержании окисленных форм белков у Ranaridibunda, Susscrofa и Galusgalus. Возможно, разный уровень окислительных процессов белков у представителей разных классов обусловлен, прежде всего, интенсивностью метаболических процессов у Ranaridibunda, Susscrofa и Galusgalus, и, в определенной мере, различием аминокислотного состава белков, функционирующих в русле крови [8].

Полученные данные свидетельствуют о том, что окислительная модификация белков является нормальным биохимическим процессом, наблюдающимся как у гомойотермных, так и у пойкилотермных животных с той лишь разницей, что у первых этот процесс протекает более активно, о чем свидетельствуют достоверные различия в содержании окисленных продуктов белков. Возможно, окислительная модификация белков является одним из видов постсинтетической модификации белков, которая, как известно, может увеличивать сродство белков к определенным веществам различных структур организма [9, 10].

Воздействие окислительного стресса приводит к увеличению разницы в содержании продуктов окислительной модификации белков в сыворотке крови между Ranaridibunda, Susscrofa и Galusgalus за счет, прежде всего, повышения уровня данного показателя у представителя Mammalia на 10–20% по сравнению с исходным состоянием.

Полученные результаты интересны с той точки зрения, что у представителей разных классов воздействие среды Фентона приводит к изменениям изученного показателя разного уровня интенсивности.

Выявлено, что белки сыворотки крови Susscrofa в большей степени подвержены окислительной модификации. Это вызывает несомненный интерес, поскольку такая модификация может являться регуляцией координированного действия энзимов в разных тканях и органеллах на доступный белок. В литературе имеются данные о том, что окисление белков приводит к их деградации, с образованием соответствующих пептидов [11, 12], а, как известно низкомолекулярные соединения – пептиды играют важную роль в регуляции метаболических процессов, и особенно при стрессовом воздействии [13, 14].

Заключение

Таким образом, были выявлены различия в реакции белков сыворотки крови на окислительный стресс у представителей разных классов:(Ranaridibunda), относящегося к классу земноводных, класса млекопитающих (Sus scrofa) и класса птиц (Galus galus): у Suss crofa в сыворотке крови достоверно увеличивается содержание продуктов окислительной модификации белков, регистрируемых при длине волны 430 нм, а у Galus galus – достоверно уменьшается. Отмечено снижение продуктов окислительной модификации окисления белков, определяемых при длине волны 370 нм, в сыворотке крови Suss crofa.

Можно предположить, что такой рода изменения изученного показателя связаны с тем, что, приобретая высокую специализацию, организм с высшим уровнем организации утрачивает свойства широкой приспосабливаемости с последующим уменьшением устойчивости к изменению определенного фонового режима.

Возможно, выявленные изменения имеют существенное значение при переходе на другой уровень организации с высоким уровнем метаболизма, так как при повышении количества компонентов системы регуляции, в частности молекул средней массы увеличивается и потенциал коррекции метаболических изменений, происходящих в организме при различных видах воздействия, в том числе и стрессового характера.

Литература

  1. Соколовский В.В. Тиоловые антиоксиданты в молекулярных механизмах неспецифической реакции организма на экстремальное воздействие / В.В. Соколовский // Вопр. мед. химии. – 1988. – № 34 (6). – С. 2 – 11.
  2. Соколовский В.В. Тиоловые соединения и ацетилхолинэстераза эритроцитов при экспериментальном иммобилизационном стрессе / В.В. Соколовский, Л.Л. Гончарова, Л.А. Покровская [и др.] // Междунар. мед. обзоры. –  1993. – № 3. – С. 194 – 196.
  3. Соколовский В.В. Антиоксидантная система / В.В. Соколовский, В.Г. Макаров, В.М. Тимофеева // Журнал эволюционной биохимии и физиологии. – 1988. – Т. 24. – Вып. 5. – С. 771 – 774.
  4. Зайцев В.Г. Методологические аспекты исследований свободнорадикального окисления и антиоксидантной системы организма / В.Г. Зайцев, В.И. Закревский // Вестник Волгоградской медицинской академии. – 1998. – Вып. 3. – С. 49 – 53.
  5. Дубинина Е. Окислительная модификация белков / Елена Дубинина, Владимир Шугалей // Успехи современной биологии. – 1993. – Т. 113, Вып. 1. – С. 71 – 81.
  6. Никольская В. А., Рубановская Т. В. Влияние экспериментальной гиперинсулинемии на процессы окислительной модификации белков в тканях лабораторных крыс // Ученые записки ТНУ, серия «Биология. Химия». – 2009. - Т.22 (61), №2, С.103-109.
  7. Дубинина Е.Е. Окислительная модификация белков сыворотки крови человека, мотод ее определения / Е.Е. Дубинина, С.О. Бурмистров, Д.А. Ходов  [и др.] / Вопросы медицинской химии. – 1995. – Т.41, Вып.1. – С. 24 – 26.
  8. Кометиани З.П. Кинетика мембранных транспортных ферментов / З.П. Кометиани, М.Г. Векуа. – Москва: Высшая школа, 1988. – 111 с.
  9. Введение в биомембранологию / [А.А. Болдырев, С.В. Котелевцева, М. Ланио и др.]. – Изд-во Московского унив-та, 1990. – 208 с.
  10. Осипова А.П. Активные формы кислорода и их роль в организме / А.П. Осипова, О.А. Азизова, Ю.А. Владимиров //Успехи биол. химии. – 1990. – Т. 31. – С. 180 – 208.
  11. Осипович В.К., Туликова З.А., Маркелов И.М. Сравнительная оценка экспресс-методов определения средних молекул / В.К. Осипович, З.А. Туликова, И.М. Маркелов // Лаб. дело. – 1987. – Вып. 3. – С. 221 – 224.
  12. Фархутдинов Р.Р. Свободно-радикальные процессы в норме и при патологии / Р.Р. Фархутдинов, Н.Т. Бикбулатов // Советская медицина. – 1983. – Вып. 9 – С. 69 – 72.
  13. Шугалей И.В. Влияние интоксикации нитритом натрия на активность ферментов антиоксидантной защиты и процессы пероксидации в эритроцитах мыши / И.В. Шугалей, С.Н. Львов, И.В. Целинский, В.И. Баев //Укр. биохим. журнал. – 1992. – Т.64. – Вып. 2. – С. 111 – 114.
  14. Абакумова Ю.В. Свободнорадикальное окисление при атеросклерозе как патогенный фактор / Ю.В. Абакумова, Н.А. Ардаматский //Медико-биологический вестник им. Я.Д. Витебского. – 1996. – Т. 21. – Вып. 2. – С. 15 – 21.
  15. Калуев А.В. Выполняют ли регуляторную роль в клетке взаимодействия АФК с ДНК? / Калуев А.В. //Український біохімічний журнал. – 1999. – Т. 71. – Вып. 2. – С. 104 – 108.
  16. Гаврилов В.Б. Определение тирозин- и триптофансодержащих пептидов в плазме крови по поглощению в УФ–области спектра / В.Б. Гаврилов, Н.Ф. Лобко, С.В. Конев // Клин. лаб. диагн. – 2004. – Вып.3. – С. 12 – 16.

Таблицы

Таблица 1. Содержание продуктов окислительной модификации белков в сыворотке крови Ranaridibunda,Susscrofa и  Galusgalus до и после инкубации в среде Фентона, ед. опт. пл. (М±m)

Исследуемый материал

Длина волны, нм

Rana ridibunda

Sus scrofa

Galus galus

 

n=18

n=18

n=18

сыворотка крови до инкубации

356

0,381±0,001

0,131±0,002**

0,149±0,003**, ***

370

0,027±0,002

0,154±0,003**

0,181±0,006**, ***

430

0,024±0,001

0,138±0,002**

0,091±0,002**, ***

530

0,018±0,002

0,033±0,002**

0,027±0,002**, ***

сыворотка крови после инкубации

356

0,346±0,001*

0,103±0,003*, **

0151±0,004 ***

370

0,022±0,001

0,126±0,005*, **

0,189±0,005 ***

430

0,020±0,002

0,162±0,005*, **

0,072±0,001*, ***

530

0,016±0,001

0,034±0,002**

0,030±0,002*

Примечание к таблице: * - достоверность различий показателя при воздействии среды Фентона по сравнению с исходным состоянием (p<0,05); ** - достоверность различий показателя у Ranaridibunda по сравнению с Susscrofa (p<0,05); *** - достоверность различий показателя у Susscrofa по сравнению с Galus galus (p<0,05).

4
Ваша оценка: Нет Средняя: 4 (1 голос)



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