Введение к работе
Актуальность проблемы. К настоящему времени накоплен значительный объем данных относительно участия процессов свободнорадикального окисления (СО) биомолекул в развитии различных патологических состояний, включая аутоиммунные болезни, хронические воспаления, сердечно-сосудистые, нейродегенеративные заболевания, болезни печени и другие (Осипов, 1990; Меньщикова, 2008; Попова, 2008). К числу свободнорадикальных патологий относят токсические поражения печени -широко распространенные и вызывающие серьезные осложнения заболевания, при которых развивается клиническая картина тяжелого гепатоза. Свободные радикалы, опосредующие нарушение структурно-функционального состояния печени, образуются в данном случае в ходе биотрансформации ксенобиотиков, в частности, хлорированных углеводородов, при участии микросомальных систем гепатоцитов (Recknagel, 1989; Wang, 2007).
Одним из распространенных патологических состояний эндокринной системы является гипертиреоз. Имеются сведения, что тиреоидные гормоны при больших концентрациях индуцируют окислительный стресс в тканях млекопитающих вследствие усиления клеточного дыхания и, как следствие, образования супероксид-радикала на уровне убихонона, а также активации некоторых прооксидантных ферментов (Fernandez, 1985; Asayama, 1987; Turrens, 1985). Среди многосистемных сдвигов, возникающих под действием данных гормонов в больших концентрациях, выделяют совокупность симптомов нарушений функционирования сердца, получивших название «тиреотоксическое сердце», и печени - «тиреотоксический гепатоз» (Дедов, 2008; Зефирова, 1999).
При заболеваниях подобного рода может иметь место дисбаланс между работой антиоксидантной системы, регулирующей интенсивность свободнорадикальных процессов, и образованием активных форм кислорода (АФК), в связи с чем поиск и исследование механизма действия соединений-протекторов с антиоксидантными свойствами, которые могут быть в дальнейшем использованы в терапии свободнорадикальных патологий, является одной из важнейших задач медицинской биохимии. Особый интерес в этом плане представляют естественные метаболиты клетки, один из которых -цитрат - участвует в протекании жизненно необходимых физиолого-биохимических процессов - цикла трикарбоновых кислот, биосинтеза жирных кислот и других. Кроме того, за счет наличия диссоциирующих карбоксильных групп цитрат проявляет свойства хелатора ионов металлов, способных участвовать в развитии каскадных реакций свободнорадикального характера, в связи с чем может быть отнесен к антиоксидантам. Показано, что цитрат защищает клетки почечного эпителия от повреждения, опосредованного ускоренным образованием АФК (Вуег, 2005). Изменение содержания данного клеточного метаболита наблюдается при ряде патологических состояний, связанных с гипоксией (Рубин, 1979; Freminet, 1981; Rafalowska, 1975). Таким образом, исследование возможностей применения цитрата в технологии
4 разработки новых лекарственных препаратов, выступающих в качестве антиоксидантных и энергообеспечивающих средств, представляется достаточно перспективным, в связи с чем интерес вызывает исследование влияния цитрата на свободнорадикальный гомеостаз организма при патологиях, сопряженных с развитием окислительного стресса, позволяющее оценить его возможное протекторное действие.
Цель и задачи исследования. Целью данной работы явилось исследование влияния цитрата на интенсивность свободнорадикальных процессов и активность антиоксидантной системы в тканях крыс при патологиях, сопряженных с развитием окислительного стресса - токсическом гепатите и гипертиреозе. В связи с целью работы были поставлены следующие задачи:
1. Исследование влияния цитрата на активность маркерных ферментов
повреждения гепатоцитов в сыворотке крови крыс при экспериментальном
токсическом гепатите (ЭТГ).
Анализ воздействия цитрата на интенсивность процессов СО и степень фрагментации ДНК в тканях животных с ЭТГ.
Оценка влияния цитрата на ферментативное и неферментативное звенья антиоксидантной системы (АОС) при токсическом поражении печени.
Исследование действия цитрата на активность ферментов окислительного метаболизма, способных участвовать в регуляции свободнорадикальных процессов, при патологии печени.
Оценка активности маркерных ферментов цитолиза клеток печени и сердца в сыворотке крови крыс при действии цитрата на фоне экспериментального гипертиреоза (ЭГТ).
Исследование влияния цитрата на уровень свободнорадикальных процессов в тканях крыс при ЭГТ.
7. Изучение функционирования системы антиоксидантной защиты в тканях
крыс при введении цитрата на фоне развития тиреотоксикоза.
8. Оценка воздействия цитрата на активность некоторых ферментов
окислительного метаболизма, функционирование которых сопряжено с работой
АОС, в тканях животных с гипертиреозом.
9. Исследование влияния цитрата на активность ферментов глутатионовой АОС
из печени крыс с токсическим гепатитом и гипертиреозом с использованием
очищенных ферментных препаратов.
10. Создание гипотетической модели участия цитрата в регуляции
свободнорадикального гомеостаза при патологиях, сопряженных с
окислительным стрессом.
Научная новизна. Впервые проведено комплексное исследование влияния цитрата на интенсивность процессов СО, активность ферментативных и неферментативных компонентов АОС, а также ферментов окислительного метаболизма, способных участвовать в регуляции свободнорадикальных процессов, при патологиях, сопряженных с окислительным стрессом (ЭТГ, ЭГТ). Установлено, что введение цитрата на фоне развития патологии сопровождается торможением свободнорадикальных процессов, что влечет за
5
собой снижение степени мобилизации ферментативных и неферментативных
звеньев антиоксидантной защиты организма. Вместе с тем, при введении
цитрата животным с патологией имеет место изменение в сторону контроля
активности ферментов окислительного метаболизма (глюкозо-6-
фосфатдегидрогеназы, НАДФ-изоцитратдегидрогеназы, аконитазы,
цитратсинтазы). Полученные данные могут представлять интерес для выявления показателей, наиболее информативно отражающих действие антиоксидантных препаратов, в частности, цитрата, на степень развития оксидативного стресса. Предложена гипотетическая схема влияния цитрата на свободнорадикальный гомеостаз организма на фоне патологических процессов, сопровождаемых окислительным стрессом.
Практическая значимость. Полученные данные о позитивном воздействии цитрата на свободнорадикальный гомеостаз в тканях млекопитающих в условиях развития патологических состояний, сопряженных с окислительным стрессом, свидетельствуют о возможности применения данного соединения для создания препаратов для комплексной терапии свободнорадикальных патологий. Результаты работы вносят вклад в решение проблемы по выявлению нарушений метаболизма и поиску оптимальных путей их коррекции в патологическом состоянии.
Материалы работы используются в учебном процессе на биолого-почвенном факультете Воронежского государственного университета при чтении курсов «Интеграция процессов обмена веществ в организме», «Свободнорадикальные процессы в биосистемах», спецкурсов по аналитической и клинической биохимии, энзимологии. Кроме того, они используются при проведении практикумов, выполнении курсовых, дипломных работ и магистерских диссертаций студентами ВГУ.
Апробация работы. Основные результаты, полученные при выполнении диссертационной работы, представлены на 1-ой и 4-й Всероссийских с международным участием научно-методических конференциях «Пути и формы совершенствования фармацевтического образования. Создание новых физиологически активных веществ (Воронеж, 2007, 2010), Всероссийской научной конференции «Диагностика, терапия, профилактика социально значимых заболеваний человека» Российской академии естествознания (2008), 12ой Пущинской школе-конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века» (Пущино, 2008), Международной студенческой биологической конференции (Ереван, 2009), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы современной науки и образования» (Уфа, 2010), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные вопросы медицинской науки» (Ярославль, 2010), Всероссийской с международным участием научно-методической конференции «Проблемы здоровьесбережения дошкольников, учащихся и студентов. Новые здоровьесберегающие тенденции в фармации и медицине» (Воронеж, 2011).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 18 публикациях - 8 статьях и 10 тезисах.
На защиту выносятся следующие положения:
Выявлено протекторное действие цитрата при введении на фоне развития патологий, сопровождающихся окислительным стрессом (ЭТГ, ЭГТ). Данное соединение способствует улучшению маркерных показателей при исследуемых заболеваниях, торможению свободнорадикальных процессов и снижению степени фрагментации ДНК.
Введение цитрата животным на фоне развития ЭТГ и ЭГТ приводит к снижению степени мобилизации основных компонентов АОС организма.
Под влиянием цитрата происходит изменение в сторону контроля активности ферментов окислительного метаболизма, способных участвовать в регуляции интенсивности процессов СО, - глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, НАДФ-изоцитратдегидрогеназы, аконитатгидратазы и цитратсинтазы.
На основе полученных данных предложена гипотетическая схема, отражающая возможное участие цитрата в регуляции свободнорадикального гомеостаза при патологиях, сопряженных с окислительным стрессом.
Структура и объем работы. Диссертация представлена на 202 страницах текста, состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части и обсуждения полученных результатов (4 главы), заключения, выводов и списка литературы (375 источников). Иллюстративный материал включает 43 рисунка и 6 таблиц.
