Введение к работе
Актуальность проблемы. Регуляторные пептиды (РП) являются одной из важнейших регуляторних систем организма (Karelin et al., 1998). Пептидергическая система надклеточной регуляции биохимических и физиологических функций одна из наиболее сложных по сравнению с системами другого типа. Разнообразие пептидов и широта их биологического действия позволяют рассматривать пептидергическую регуляцию как основной тип химической регуляции гомеостаза, так как именно регуляторные пептиды, в первую очередь, определяют основные параметры формирования компенсаторно-приспособительных реакций организма на стрессорное воздействие и нарушение гомеостатического баланса (Хавинсон и др., 2002; Шатаева и др., 2003). Изучение механизмов действия регуляторных пептидов приобрело в последние годы особую актуальность. Определённый интерес представляет изучение молекулярных эффектов и определение места в многоуровневой системе иерархии регуляторных пептидов - олигопептидов, не связанных в метаболизме и функциях с нейрогормонами пептидной природы гипофиза, гипоталамуса, а также опиоидными пептидами. Спектр таких пептидов чрезвычайно широк. Одним из них является дельта-сон индуцирующий пептид (ДСИП). Вскоре после опубликования структуры пептида проявился большой интерес к исследованию его биологических свойств. В многочисленных работах показано, что ДСИП проявляет выраженное стресс-протективное и адаптогенное действие, увеличивая устойчивость организма к воздействию неблагоприятных стрессовых факторов и при патологических состояниях разной этиологии, обладает антидепрессивным и противосудорожным действием, проявляет антитоксические свойства, повышает умственную и физическую работоспособность, ограничивает вегетативные и кардиоваскулярные нарушения при стрессе, уменьшает влечение к алкоголю и наркотическим веществам, купирует проявления алкогольной абстиненции (Михалева, Войтенков, 2007). ДСИП увеличивает продолжительность жизни животных и препятствовать развитию спонтанных новообразований (Попович и др., 2003). Вместе с тем, механизм геропротекторного эффекта ДСИП до конца не известен. Поэтому, в связи с отсутствием чётких представлений о молекулярных механизмах реализации геропротекторного эффекта ДСИП, нами проведено их изучение.
Обнаружение и понимание ключевых звеньев метаболических нарушений, происходящих при старении организма, разработка и изучение фармакологических средств коррекции возрастных изменений, которые позволят предупредить преждевременное старение, развитие возраст-ассоциированных патологий и улучшить при этом качество жизни, является актуальной задачей современной биомедицины.
Старение обусловлено нарушением равновесия на четырех уровнях -метаболизма, стрессоустойчивости, регенерации и нейроэндокринной регуляции. Согласно современным представлениям, старение организма сопровождается повреждающим действием свободных радикалов на основные макромолекулы клетки - ДІЖ, липиды и белки, накоплением с возрастом в клетках высокотоксичных продуктов их окисления и снижением активности механизмов антиоксидантой защиты (Harman, 2006). Многочисленными исследованиями показана патогенетическая роль нарушения хрупкого баланса проосидантно-антиоксидантного равновесия в организме для многих патологических состояний, свойственных пожилому возрасту: атеросклероза и других заболеваний сердечнососудистой системы, сахарного диабета, нейродегенеративных заболеваний, иммунологических, эндокринных нарушений, онкологических заболеваний и др. (Gutman, 2002; Серова и др., 2003; Halliwell, Gutteridge, 2007). Возраст и нарушение липидного обмена относятся к факторам риска развития атеросклероза. Нарушение метаболизма липидов зачастую сопровождается параллельным изменением углеводного обмена, что также является причиной развития возраст-ассоциированных патологических состояний (сахарный диабет, сердечно-сосудистые заболевания). Концепция «метаболического синдрома» (Millar et al., 1995; Chan et al., 2002; Карпин, 2005) указывает на тесную взаимосвязь нарушений липидного и углеводного обмена при старении организма и возникновении патологий, характерных для пожилого возраста. Одним из важнейших путей познания механизмов старения и оценки эффективности способов предупреждения развития признаков преждевременного старения является изучение обмена веществ на разных этапах онтогенеза животных и человека.
В связи с этим целью нашей работы явилось изучение метаболических эффектов ДСИП в регуляции гомеостаза при физиологическом старении организма.
В соответствии с поставленной целью, были определены следующие задачи исследования:
Изучить влияние ДСИП на интенсивность липопереокисления в мозге, печени и плазме крови крыс в возрасте 4-24 мес.
Изучить влияние ДСИП на активность антиоксидантных ферментов -супероксиддисмутазы и каталазы в мозге, печени и эритроцитах крови, а также на активность антиоксидантного белка плазмы крови -церулоплазмина у животных разного возраста.
Установить влияние ДСИП на содержание неферментативных низкомолекулярных веществ-антиоксидантов — мочевины и мочевой кислоты в мозге, печени и плазме крови крыс в ходе онтогенеза.
Изучить влияние ДСИП на состояние мембран эритроцитов крови крыс разного возраста.
Исследовать регуляторное действие ДСИП на некоторые стороны обмена углеводов и липидов в процессе старения организма.
Изучить действие ДСИП на функциональное состояние печени, поджелудочной железы и гомеостаз кальция у крыс разного возраста. Научная новизна работы. Впервые показано, что ДСИП участвует в
регуляции гомеостаза при физиологическом старении организма. Воздействуя на свободнорадикальные процессы (СРП) в тканях на разных этапах онтогенеза, ДСИП эффективно подавляет интенсивность перекисного окисления липидов (ПОЛ), предотвращая накопление малонового диальдегида (МДА) в тканях и плазме крови крыс разного возраста, обладает мощным антиоксидантным эффектом, реализующимся через активацию различных эндогенных механизмов антиоксидантной защиты (АОЗ) клетки и внеклеточной жидкости, включающей высоко- и низкомолекулярные регуляторы СРП. ДСИП оказывает стимулирующее влияние как на активность супероксиддисмутазы (СОД), каталазы, церулоплазмина, так и на содержание неферментативных веществ-антиоксидантов - мочевины и мочевой кислоты (МК), т.к. в ходе физиологического старения организма имеет место угнетение антиоксидантных механизмов защиты. ДСИП повышает емкость эндогенных систем АОЗ тканей и крови, главным образом, за счет компонентов ферментативной АОС. Впервые показана способность ДСИП стабилизировать структурно-функциональное состояние мембран эритроцитов при старении организма. Установлено, что ДСИП способен эффективно регулировать метаболизм углеводов, оказывая гипогликемическое действие и предотвращать неферментативное гликозилирование белков. ДСИП обладает также липидкоррегирующим действием. Введение ДСИП снижает уровень общих липидов, общего холестерина в сыворотке крови и холестеролового коэффициента атерогенности, а также повышает уровень холестерина липопротеинов высокой плотности в сыворотке крови крыс разного возраста, особенно в позднем онтогенезе. ДСИП способен восстанавливать функциональное состояние печени, при этом, не изменяя функциональное состояние поджелудочной железы. Обнаружено, что ДСИП не влияет на гомеостаз кальция. Обоснована возможность использования синтетического аналога эндогенного ДСИП в профилактике метаболических нарушений стареющего организма и преждевременного старения.
Основные положения, выносимые на защиту: 1. ДСИП обладает способностью регулировать интенсивность ПОЛ в тканях мозга, печени и крови крыс на разных этапах онтогенеза и восстанавливать
функциональное состояние организма, которое оценивалось по показателям свободнорадикального окисления, в ходе физиологического старения организма.
Регулирующий эффект ДСИП в отношении свободнорадикальных процессов обусловлен его антиоксидантным действием, реализующимся через модуляцию системы антиоксидантной защиты организма. Экзогенный ДСИП повышает емкость антиоксидантной системы тканей мозга, печени и крови крыс в ходе старения организма. Антиоксидантное действие ДСИП направлено как на увеличение мощности эндогенной неферментативной, так и, особенно, ферментативной антиоксидантной системы.
ДСИП снижает уровень внеэритроцитарного гемоглобина (ВЭГ) и суммарную пероксидазную активность (СПА) в плазме крови крыс разного возраста, что свидетельствует о выраженном мембраностабилизирующей эффекте ДСИП при старении организма, играющим важнейшую роль в реализации цитопротекторной активности ДСИП.
ДСИП оказывает регулирующее влияние на обмен углеводов: проявляя гипогликемическое действие, ДСИП предотвращает неферментативное гликозилирование белков, обеспечивая снижение количества дефектных белковых молекул при старении организма.
5. ДСИП проявляет выраженное липидкоррегирующее действие в ходе
индивидуального развития животных, что имеет большое практическое значение
для профилактики развития атерогенеза.
6. ДСИП нормализует функциональное состояние печени, при этом не влияет
на функциональную активность поджелудочной железы, не участвует в регуляции
гомеостаза кальция при физиологическом старении организма.
Теоретическая и практическая значимость работы. В общетеоретическом плане выполненная работа расширяет существующие представления о функциональном континууме РП, вносит существенный вклад в понимание роли РП в регуляции метаболизма в организме в ходе его физиологического старения, позволяет углубить и развить представления о молекулярных эффектах ДСИП. Действие ДСИП осуществляется на клеточном, органном и организменном уровне: купирует проявление окислительного стресса, играющего важную роль в нарушениях гомеостаза при старении организма, оптимизирует структурный гомеостаз путем повышения стабильности и нормализации структурного состояния клеточных и субклеточных мембран, способствует коррекции обмена белков, липидов, углеводов и др. Все это имеет большое значение в реализации эндогенных механизмов замедления старения организма. ДСИП можно рассматривать как естественный природный геропротектор, обладающий адаптогенной и стресс-протективной, антиоксидантной, мембраностабилизирующей, ноотропной, антиканцерогенной
активностью и соединяющий в себе свойства нескольких групп геропротекторных препаратов. Изученные метаболические эффекты ДСИП при старении организма являются основой его геропротекторных свойств, что позволяет прогнозировать возможное применение ДСИП с лечебно-профилактической целью для коррекции разнообразных метаболических нарушений, которые имеют место в процессе старения организма, а также для повышения качества жизни. Полученные в работе новые экспериментальные данные используются при чтении лекций в курсах «Биохимия», «Свободные радикалы в живых системах», «Биохимия аминокислот и пептидов», «Основы регуляции обмена веществ», «Основы патобиохимии», «Биология старения».
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на научных сессиях биолого-почвенного факультета ЮФУ (2007, 2008, 2009), 4-ой национальной научно-практ. конф. с межд. участием «Активные формы кислорода, оксид азота, антиоксиданты и здоровье человека» (Смоленск, 2005), межд. симпозиуме «Биологические механизмы старения» (Харьков, 2005), межд. научн. конф. «Свободные радикалы, антиоксиданты и старение» (Астрахань, 2006), нац. научно-практ. конф. с межд. участием «Активные формы кислорода, оксид азота, антиоксиданты и здоровье человека», (Смоленск, 2007), VI межвуз. межд. биохим. научно-практ. конф. «Обмен веществ при адаптации и повреждении» (Ростов-на-Дону, 2007), VI Европейском конгрессе по геронтологии и гериатрии (Санкт-Петербург, 2007), межд. научно-практ. конференции «Новые технологии в экспериментальной биологии и медицине» (Ростов-на-Дону, 2007), 5-ой всерос. научно-практ. конференции «Молодежь XXI века - будущее Российской науки» (Ростов-на-Дону, 2007), научно-практ. симпозиуме с межд. уч. «Свободнорадикальная медицина и антиоксидантная терапия» (Волгоград, 2008), II межд. конференции «Актуальные проблемы биологии, нанотехнологий и медицины» (Ростов-на-Дону, 2008), II Съезде физиологов СНГ (Кишинев, 2008), II научно-практ. симпозиуме «Свободнорадикальная медицина и антиоксидантная терапия» (Волгоград, 2009), 67-й научно-практ. конференции «Актуальные проблемы экспериментальной и клинической медицины» (Волгоград, 2009), IV Рос. симпозиуме «Белки и пептиды» (Казань, 2009), VII Всероссийской научн. конф. «Химия и медицина, Орхимед-2009» (Уфа, 2009), 6-й национальной научно-практ. конф. с межд. участием «Активные формы кислорода, оксид азота, антиоксиданты и здоровье человека» (Смоленск, 2009).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 работ, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК РФ - 1 статья - 0,27 п.л., личный вклад - 80%.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 192 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, заключения,
выводов. Список литературы включает 510 источников, из них 321 -иностранных авторов. Работа содержит 15 таблиц, иллюстрирована 32 рисунками.
![Перекисное окисление липидов и барьерная функция кожи в условиях старения организма [Электронный ресурс]](/i/i/4505/199416.png "Перекисное окисление липидов и барьерная функция кожи в условиях старения организма [Электронный ресурс] Ермакова Екатерина Юрьевна")
