Окислительная модификация белков плазмы крови больных психическими расстройствами

Окислительная модификация белков и антиоксидантная система плазмы крови у пожилых людей с сосудистой деменцией Ковругина Светлана Васильевна

Диссертация — 480 руб., доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат — бесплатно , доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников

Ковругина Светлана Васильевна. Окислительная модификация белков и антиоксидантная система плазмы крови у пожилых людей с сосудистой деменцией : диссертация . кандидата биологических наук : 03.00.04.- Санкт-Петербург, 2000.- 130 с.: ил. РГБ ОД, 61 01-3/528-4

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 10

1.1. Активные формы кислорода. Основные источники их генерации в организме 10

1.2. Биологическая и токсическая роль активных форм кислорода 15

1.3. Антиоксидантная система плазмы крови организма 18

1.4. Окислительная модификация белков 25

1.5. Окислительный стресс и токсическое действие АФК 31

1.6. Окислительный стресс и особенности антиоксидантной защиты в нервной ткани 34

1.7. Метаболические процессы в мозговой ткани при старении 38

1.8. Нейродегенеративные расстройства в старческом возрасте 43

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 47

1. Исследование прооксидантной системы организма 48

1.1. Окислительная модификация белков плазмы крови 48

1.2. Методика определения железо-зависимого образования битирозина и окисления триптофана в плазме крови 50

1.3. Анализ надосадочной жидкости 52

2. Исследование антиоксидантного статуса организма 52

2.1. Определение ферментативной и неферментативной способности плазмы и эритроцитов крови к дисмутации Ог 52

2.2. Определение способности плазмы и эритроцитов к расщеплению Н202 57

2.3. Определение активности глутатионпероксидазы с использованием гидроперекиси трет-бутила 60

2.4. Определение активности глутатионредуктазы 63

2.5. Определение восстановленного и окисленного глутатиона 64

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 67

1. Прооксидантная система организма 67

1.1. Спонтанная окислительная модификация белков 67

1.2. Металл-катализируемое окисление белков 68

1.3. Спектрофлуориметрическая регистрация окисления триптофана

и образования битирозина 70

1.4. Анализ надосадочной жидкости окисленных белков 72

2. Антиоксидантная система организма 79

2.1. Общая (ферментативная и неферментативная) способность плазмы крови к дисмутации 02* 79

2.2. Ферментативное и неферментативное расщепление Н202 в плазме крови 80

2.3. Определение активности супероксиддисмутазы эритроцитов крови. 88

2.4. Определение активности каталазы эритроцитов крови 88

2.5. Определение активности компонентов глутатионового цикла в крови 90

Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 98

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 111

Актуальность проблемы исследования.

Процессы метаболизма кислорода в организме связаны с образованием активных кислородных соединений, обладающих выраженной реакционной способностью, к которым относятся: 0₂ , Н2О2, ОН. В нормально функционирующем организме количество генерируемых оксидантов, необходимое для жизненно важных биологических процессов в клетке, регулируется антиоксидантной системой (АОС). Избыток образующихся реакционных молекул оказывает токсическое влияние, которое проявляется в окислении белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот.

Старение организма связывают с нарастанием молекулярных повреждений мембран и генетического аппарата клетки, вызванных свободными радикалами и снижением функций защитных механизмов. В настоящее время проведено большое количество экспериментальных исследований на животных, подтверждающих свободнорадикальную теорию старения, впервые выдвинутую Харманом Д. [103, 104, 105]. В экспериментах на животных показано, что с возрастом увеличивается скорость пероксидации белков, липидов, нуклеиновых кислот, что является причиной необратимых повреждений тканей, в частности, нервной ткани. Установлена связь процессов старения и окислительнолй модификации белков в экспериментах на эритроцитах, фибробластах и гепатоцитах [55, 162, 164].

В последнее время активно обсуждаются механизмы окисления белков (спонтанного и металл-катализируемого) на модельных системах и в тканях. Окисление белков является более надежным маркером окислительных повреждений по сравнению с окислением липидов, так как образование карбонильных производных происходит быстрее, и они являются более стабильными [135]. Окислительная модификация белков — один из ранних индикаторов поражения тканей при свободнорадикальной патологии. В процессе старения организма повышается чувствительность многих белков к окислению и накоплению в тканях их окисленных форм. Известно, что количество окисляющихся белков в клетке обусловлено генетически, и является ее постоянной фенотипической характеристикой.

Старение организма и развитие нейродегенеративных изменений протекает на фоне окислительного стресса (ОС) [157, 161, 170]. Окислительный стресс характеризуется нарушением баланса анти- и прооксидантной систем в сторону повышения последней, что выражается в избыточном образовании свободных радикалов и отсутствии мобилизации АОС, а также нарушении сбалансированности защитных компонентов [119]. В настоящее время в литературе активно обсуждается роль ОС в развитии различных нейродегенеративных заболеваний в старческом возрасте: при амиотрофическом латеральном склерозе, параличе, болезни Паркинсона, болезни Альцгеймера [19, 20, 42, 53, 77]. Не исключено, что ОС может являться одним из патогенетических факторов, определяющих вероятность развития сосудистой деменции. Однако, до настоящего времени вопросы комплексного анализа про- и антиоксидантной систем человека в процессе старения остаются малоизученными, а роль ОС в развитии сосудистой деменции в литературе практически не освещена. Поэтому исследование интенсивности ОС по состоянию АОС и металл-зависимой окислительной деструкции белков плазмы крови при нейродегенеративных изменениях у больных старческого возраста, является одним из актуальных вопросов современной биологии и медицины.

Цель и задачи исследования.

Целью данного исследования являлось изучение интенсивности ОС с использованием комплекса биохимических показателей крови, отражающих состояние АОС и степень окислительной модификации белка, у пожилых людей в процессе старения и при развитии сосудистой деменции.

Выполнение поставленной цели достигалось решением следующих задач:

1. Исследовать состояние прооксидантной системы на примере спонтанного и металл-катализируемого окисления (МКО) белков в нативной плазме, используя метод определения карбонильных производных аминокислотных остатков и по степени окисления триптофана и тирозина у людей среднего возраста и пожилых с и без психических расстройств.

2. Определить характер изменения структуры (агрегация, фрагментация) окисленных белков плазмы крови во всех исследуемых группах людей с помощью электрофореза и по уровню образования кислоторастворимых низкомолекулярных пептидов в надосадочной жидкости.

3. Исследовать состояние АОС по активности ее ферментативных и неферментативных компонентов, направленных на дисмутацию ( и разрушение Н₂₂ в эритроцитах и плазме крови у исследуемых групп людей.

Провести исследование одного из основных звеньев антиоксидантной защиты — компонентов глутатионового цикла (глутатионпероксидазы, глутатионредуктазы, окисленного и восстановленного глутатиона) в плазме и эритроцитах крови пожилых людей с и без психических расстройств и у доноров.

Провести сравнительный анализ состояния анти- и прооксидантной систем с целью оценки ОС в процессе старения организма и при развитии сосудистой деменции. Показать значение комплексного исследования биохимических показателей крови человека, характеризующих интенсивность свободно-радикальных процессов, для прогнозирования и профилактики сосудистой деменции.

Научная новизна исследования.

Впервые был проведен всесторонний анализ интенсивности окислительной деструкции белков плазмы крови, позволяющий судить об изменениях не только их первичной структуры, но и об их пространственной ориентации (по агрегации и фрагментации) у пожилых людей с и без психических расстройств.

Впервые выявлена корреляционная зависимость между металл-катализируемой окислительной модификацией белков и степенью нейродегенеративных нарушений мозга при сосудистой деменции у больных старческого возраста. Низкий уровень карбонильных производных белков плазмы крови рассматривается в качестве «специфического маркера» степени сосудистой деменции.

Впервые проведено комплексное исследование основных показателей антиоксидантной системы (ферментативная и неферментативная дисмутация О2 , ферментативное и неферментативное расщепление Н2О2), включая глутатионовый цикл, с использованием биологического материала — плазмы и эритроцитов крови здоровых людей в возрасте 30-40 лет, здоровых пожилых людей и больных с разной степенью деменции, позволяющее характеризовать состояние АОС в процессе старения организма и выяснить и при развитии сосудистой деменции).

Впервые показано нарушение в соотношении активностей компонентов глутатионовой системы (глутатионпероксидаза и глутатионредуктаза) у пожилых людей с сосудистой деменцией. Выявлена корреляционная зависимость между активностью глутатионредуктазы и степенью выраженности сосудистой деменции.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Сравнительный анализ про- и антиоксидантной систем является основной характеристикой ОС, позволяющей оценить его интенсивность в процессе старения и при развитии различных патологических состояний у людей среднего возраста и пожилых людей.

2. Окислительная модификация белков (спонтанная и металл- катализируемая) отражает деструктивные изменения организма, связанные с окислительным стрессом, у пожилых людей с и без деменции. Интенсивность металл-зависимого окисления белков является «специфическим маркером» степени нейродегенеративных изменений при сосудистой деменции.

Разработан комплекс биохимических показателей крови, отражающих состояние про- и антиоксидантной систем, для оценки степени выраженности ОС у пожилых людей и пациентов с разной степенью сосудистой деменции. Данные проведенного комплексного исследования вносят существенный вклад в дальнейшее изучение окислительного стресса и обоснование его роли в процессах старения и развития характерных старческих заболеваний. Показатели интенсивности МКО белков плазмы крови и степени выраженности дисбаланса в глутатионовой системе, в частности, повышение активности глутатионредуктазы могут быть использованы в клинической практике для прогнозирования течения сосудистой деменции, а также в качестве маркеров степени выраженности этого заболевания у больных старческого возраста. Полученные результаты могут быть использованы в учебных целях и учтены при разработке критериев прогнозирования и профилактики деменции у людей пожилого возраста.

Положения диссертации доложены и обсуждены на Всероссийских и международных конференциях: VIII Biennial Meeting International Society for Free Radical Research (Барселона, Испания, 1 -5 октября 1996); на конференции, посвященной 150-летию клинического отдела ВМА «Актуальные вопросы клиники, диагностики и лечения» (7-8 апреля Санкт-Петербург, 1997); на II съезде биохимического общества РАН (19-23 мая Москва, 1997); 13 th Congress of Pathological and Clinical Physiology (Брно, 1998); UNESCO Society for Free Radical Research (Europe) Regulation of Biological Processes by Free Radicals: Role of Antioxidants, Free Radical Scavengers and Chelators (Россия, Москва -Ярославль, 10-13 мая 1998); International Conference on «Superoxide Dismutases: Recent Advances and Clinical Applications» на международной конференции (Франция, Париж, Институт Пастера, 14-15 мая, 1998); Second Internat.Conference on Natural Antioxidants and Anticarcinogens in Nutrition, Health and Disease (Финляндия, Хельсинки, 24-27 июня 1998); на научной конференции, посвященной 100-летию кафедры биохимии СПбГМУ им.акад. И.П. Павлова. «Фундаментальные и прикладные аспекты современной биохимии» (Россия, Санкт-Петербург, 15-17 октября, 1998); на международной конференции «Свободно-радикальные процессы: экологические, фармакологические и клинические аспекты» (Россия, Санкт-Петербург, 8-10 сентября 1999).

Структура и объем диссертации.

Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста и состоит из введения, главы 1 — обзор литературы, главы 2 — материалы и методы исследования, главы 3 — результаты собственных исследований, главы 4 — обсуждение результатов, выводы, научно-практических рекомендаций и списка литературы, который включает в себя 38 отечественных и 145 работ зарубежных авторов. Диссертация иллюстрирована 14 рисунками и 9 таблицами.

Процессы метаболизма кислорода в организме связаны с образованием активных форм кислорода (АФК), обладающих выраженной реакционной способностью. «Активные формы кислорода» — это понятие собирательное, объединяющие такие соединения, как молекулы — Н2О2, ионы — Н02″, свободные радикалы — ОН2, НО , ион-радикалы — 02 , синглетный кислород Общим для всех этих соединений является их высокая реакционная способность и то, что родоначальником их является кислород.

Кислород в основном состоянии — бирадикал, два неспаренных электрона которого с параллельными спинами располагаются на разрыхляющих молекулярных тс-орбиталях. Наличие двух неспаренных электронов с параллельными спинами существенно ограничивает реакционную способность кислорода [21, 35, 37]. Молекулярный кислород, для участия в биохимических реакциях, должен активироваться, то есть восстановиться. В живых системах в процессе эволюции выработались специализированные ферментативные системы восстановления молекулярного кислорода посредством переноса на него одного, двух или четырех электронов [100, 139]. В процессе биологического окисления по ходу ферментативных или спонтанных реакций аутоокисления субстратов может происходить постепенное восстановление кислорода с образованием его радикальных продуктов. Полное восстановление кислорода происходит в процессе тканевого дыхания в митохондриях.

Присоединение одного электрона к молекуле кислорода в основном состоянии приводит к образованию супероксидного анион-радикала (02″), который при взаимодействии с протоном переходит в гидроперекисный радикал (Н02) представляющий собой слабую кислоту [21, 97]. Супероксидный анион-радикал обладает наименьшей реакционной способностью и во многих биологических системах выступает в качестве донора электронов, восстанавливая ряд соединений [84, 85, 96]. Но, все же, 02 является более сильным окислителем, чем кислород, и может непосредственно реагировать с незаменимыми полиненасыщенными жирными кислотами (линолевой, линоленовой и арахидоновой), входящими в состав клеточных мембран, образуя гидроперекисные соединения [82, 83], инициировать пероксидацию липопротеинов низкой плотности [37]. Проникновение 02″ через мембрану затруднено и требует наличия анионных каналов, которые обнаружены пока в эритроцитарной мембране [176]. Хотя не исключено, что такого типа каналы могут существовать в эндотелиальных клетках сосудов.

Метод оценки окислительной модификации белков Р. Левина [116] основан на реакции взаимодействия окисленных аминокислотных остатков белков с 2,4-динитрофенилгидразином (2,4-ДНФГ) с образованием 2,4-динитрофенилгидразонов, которые регистрируют спектрофотометрически.

Этот метод является особенно информативным при анализе металл-катализируемого окисления белков.

Для исследования окислительной модификации белков плазмы крови по уровню карбонильных производных методом Р. Левина в модификации Е. Дубининой с соавторами [16] требовались следующие реактивы:

1. Фосфатный буфер 1/15 М (рН 7,4) (для приготовления буфера использовались: КН2Р04; Na2HP04 х 2Н20)

3. ЭДТА 1×10″3 М («Reanal» Венгрия)

4. Перекись водорода ЗхЮ М

5. 2,4ДНФГ 0,01М(растворяютв2ЫНС1)

8. Этиловый спирт и этилацетат в соотношении 1:1

Для анализа использовали плазму крови, разбавленную физиологическим раствором в соотношении 1:10. Спонтанная и металл-зависимая окислительная модификация белков анализировались одновременно. Для каждой пробы использовали свой контроль.

При анализе спонтанной окислительной модификации белков контрольная и опытная пробы содержали: 0,05 мл подготовленной плазмы и 0,95 мл 1/15 М фосфатного буфера (рН 7,4). При проведении МКО белков в контрольную и опытную пробы к 0,05 мл подготовленной плазмы приливали 0,75 мл 1/15 М фосфатного буфера (рН 7,4), 0,1 мл смеси 4×10″3 М FeS04 и 1×10″3 М ЭДТА (1:1) и 0,1 мл 3×10″4 М Н202. Общий объем каждой пробы был 1,0 мл. После 15-минутной инкубации при t=37C на водяной бане в опытные пробы приливали по 1,0 мл 0,01 М 2,4ДНФГ, растворенного в 2 N НС1. В контрольные пробы вместо 2,4ДНФГ добавляли равный объем 2 N НС1. Для осаждения белков в каждую пробу вносили 1 мл 20% ТХУ. Пробы инкубировали при комнатной температуре в течение 1 часа, затем центрифугировали при 3000 g в течение 15 минут. Далее осадок 2 раза промывали смесью этилового спирта и этилацетата (1:1). При этом происходила экстракция липидов и 2,4ДНФГ, который не прореагировал с карбонильными группами окисленных белков. Полученный осадок подсушивали на воздухе, а затем растворяли в 8 М растворе мочевины. Мочевину приливали к осадку в объеме 3,0 мл. Для лучшего растворения осадка добавляли одну каплю 2 N НС1.

В результате окислительной модификации белков наблюдалось появление карбонильных производных, которые в присутствии 2,4ДНФГ образовывали 2,4-динитрофенилгидразоны. Оптическую плотность образовавшихся 2,4-динитрофенилгидразонов регистрировали на спектрофотометре СФ-46 при длинах волн: А, 274 нм и X 363 нм. Уровень окисленной модификации белков выражали в единицах оптической плотности, отнесенных на 1 г белка или мл плазмы.

При анализе спонтанной окислительной модификации белков (ОМБ) были получены следующие результаты. Статистически достоверные различия при длине волны X 270 нм выявлены только между группами здоровых людей среднего возраста и группой пожилых людей с психическими расстройствами. Уровень карбонильных группировок возрастает в группе пожилых людей с сосудистой деменцией при расчете на 1 мл плазмы крови и на 1 мг белка соответственно. Разделение больных на группы в зависимости от степени тяжести заболевания показало, что повышение ОМБ сохраняется только на начальных стадиях психоорганического синдрома, но полученные значения не достоверны.

Данные, полученные при общепринятой длине волны А, 363 нм, не обнаружили никаких различий во всех обследованных группах: уровень образовавшихся 2,4-динитрофенилгидразонов плазмы крови у пожилых людей с и без деменции не отличался от такового у здоровых людей 30-40 лет. В группах с разной степенью деменции также не было выявлено никаких различий в уровне образования карбонильных производных в зависимости от тяжести заболевания. (Табл.1)

Металл-катализируемое окисление белков.

Статистически достоверные изменения при обеих длинах волн были выявлены при анализе металл-катализируемого окисления (МКО) белков плазмы крови.

При длине волны X 270 нм зарегистировано статистически достоверное повышение продуктов МКО белков в группах пожилых людей с сосудистой деменцией и без по сравнению с контрольной группой людей среднего возраста при расчете на 1 мл плазмы и 1 мг белка. В группе пожилых людей с деменцией показано достоверное снижение продуктов МКО белков плазмы по сравнению с пожилыми здоровыми при расчете на мл плазмы и на мг белка.

В группах с разными степенями сосудистой деменции не было обнаружено каких-либо достоверных различий в уровне образования 2,4-динитрофенилгидразонов плазмы крови в зависимости от стадии заболевания.

Сравнительный анализ данных, полученных при длине волны А, 363 нм, также выявил статистически достоверное повышение уровня образовавшихся 2,4-динитрофенилгидразонов в группах пожилых людей с деменцией и без по отношению к группе здоровых людей среднего возраста при расчете на мл плазмы и на мг белка. В группе пожилых людей с деменцией отмечено достоверное снижение продуктов МКО белков плазмы крови по сравнению с пожилыми людьми без психических расстройств.

По материалам www.dslib.net

Окислительная модификация белков и антиоксидантная система плазмы крови у пожилых людей с сосудистой деменцией тема диссертации и автореферата по ВАК 03.00.04, кандидат биологических наук Ковругина, Светлана Васильевна

1.1. Активные формы кислорода. Основные источники их генерации в организме.

1.2. Биологическая и токсическая роль активных форм кислорода.

1.3. Антиоксидантная система плазмы крови организма.

1.4. Окислительная модификация белков.

1.5. Окислительный стресс и токсическое действие АФК.

1.6. Окислительный стресс и особенности антиоксидантной защиты в нервной ткани.

1.7. Метаболические процессы в мозговой ткани при старении.

1.8. Нейродегенеративные расстройства в старческом возрасте.

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1. Исследование прооксидантной системы организма.

1.1. Окислительная модификация белков плазмы крови.

1.2. Методика определения железо-зависимого образования битирозина и окисления триптофана в плазме крови .

1.3. Анализ надосадочной жидкости.

2. Исследование антиоксидантного статуса организма.

2.1. Определение ферментативной и неферментативной способности плазмы и эритроцитов крови к дисмутации О

2.2. Определение способности плазмы и эритроцитов к расщеплению Н202.

2.3. Определение активности глутатионпероксидазы с использованием гидроперекиси трет-бутила.

2.4. Определение активности глутатионредуктазы .

2.5. Определение восстановленного и окисленного глутатиона .

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1. Прооксидантная система организма.

1.1. Спонтанная окислительная модификация белков .

1.2. Металл-катализируемое окисление белков.

1.3. Спектрофлуориметрическая регистрация окисления триптофана и образования битирозина.

1.4. Анализ надосадочной жидкости окисленных белков.

2. Антиоксидантная система организма.

2.1. Общая (ферментативная и неферментативная) способность плазмы крови к дисмутации 02*.

2.2. Ферментативное и неферментативное расщепление Н202 в плазме крови.

2.3. Определение активности супероксиддисмутазы эритроцитов крови.

2.4. Определение активности каталазы эритроцитов крови.

2.5. Определение активности компонентов глутатионового цикла в крови.

Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

Введение диссертации (часть автореферата) На тему «Окислительная модификация белков и антиоксидантная система плазмы крови у пожилых людей с сосудистой деменцией»

Актуальность проблемы исследования.

Процессы метаболизма кислорода в организме связаны с образованием активных кислородных соединений, обладающих выраженной реакционной способностью, к которым относятся: 02 , Н2О2, ОН. В нормально функционирующем организме количество генерируемых оксидантов, необходимое для жизненно важных биологических процессов в клетке, регулируется антиоксидантной системой ( АОС ). Избыток образующихся реакционных молекул оказывает токсическое влияние, которое проявляется в окислении белков , жиров, углеводов и нуклеиновых кислот.

Цель и задачи исследования.

Целью данного исследования являлось изучение интенсивности ОС с использованием комплекса биохимических показателей крови, отражающих состояние АОС и степень окислительной модификации белка , у пожилых людей в процессе старения и при развитии сосудистой деменции.

Выполнение поставленной цели достигалось решением следующих задач:

1. Исследовать состояние прооксидантной системы на примере спонтанного и металл-катализируемого окисления ( МКО ) белков в нативной плазме, используя метод определения карбонильных производных аминокислотных остатков и по степени окисления триптофана и тирозина у людей среднего возраста и пожилых с и без психических расстройств.

3. Исследовать состояние АОС по активности ее ферментативных и неферментативных компонентов, направленных на дисмутацию О2 и разрушение Н2Ог в эритроцитах и плазме крови у исследуемых групп людей.

4. Провести исследование одного из основных звеньев антиоксидантной защиты — компонентов глутатионового цикла (глутатионпероксидазы, глутатионредуктазы, окисленного и восстановленного глутатиона ) в плазме и эритроцитах крови пожилых людей с и без психических расстройств и у доноров.

5. Провести сравнительный анализ состояния анти- и прооксидантной систем с целью оценки ОС в процессе старения организма и при развитии сосудистой деменции. Показать значение комплексного исследования биохимических показателей крови человека, характеризующих интенсивность свободно-радикальных процессов, для прогнозирования и профилактики сосудистой деменции.

Научная новизна исследования.

Впервые выявлена корреляционная зависимость между металл-катализируемой окислительной модификацией белков и степенью нейродегенеративных нарушений мозга при сосудистой деменции у больных старческого возраста. Низкий уровень карбонильных производных белков плазмы крови рассматривается в качестве « специфического маркера » степени сосудистой деменции.

Основные положения, выносимые на защиту.

2. Окислительная модификация белков (спонтанная и металл-катализируемая) отражает деструктивные изменения организма, связанные с окислительным стрессом, у пожилых людей с и без деменции. Интенсивность металл-зависимого окисления белков является « специфическим маркером » степени нейродегенеративных изменений при сосудистой деменции.

Франция, Париж, Институт Пастера, 14-15 мая, 1998); Second Internat.Conference on Natural Antioxidants and Anticarcinogens in Nutrition, Health and Disease (Финляндия, Хельсинки, 24-27 июня 1998); на научной конференции, посвященной 100-летию кафедры биохимии СПбГМУ им.акад. И.П. Павлова. « Фундаментальные и прикладные аспекты современной биохимии » (Россия, Санкт-Петербург, 15-17 октября, 1998); на международной конференции «Свободно-радикальные процессы: экологические, фармакологические и клинические аспекты» (Россия, Санкт-Петербург, 8-10 сентября 1999).

Структура и объем диссертации.

1. Выявлены нарушение равновесия анти- и прооксидантной систем в сторону повышения последней и дисбаланс ферментативных и неферментативных компонентов антиоксидантной системы плазмы и эритроцитов крови пожилых людей.

2. У больных с сосудистой деменцией обнаружено снижение уровня металл-катализируемого окисления белков плазмы крови. Наиболее низкие значения металл-катализируемого окисления белков и выраженная агрегация окисленных белковых молекул показаны у больных с глубокой стадией заболевания.

Установлена четкая корреляционная зависимость между степенью психических нарушений и снижением уровня карбонильных производных окисленных белков.

3. У пациентов с сосудистой деменцией более резко выражен дисбаланс ферментативных и неферментативных компонентов антиоксидантной системы крови.

Выявлена корреляционная зависимость активности глутатионредуктазы от степени интеллектуально-мнестических расстройств.

4. Показатели интенсивности металл-катализируемого окисления белков плазмы крови и активность глутатионредуктазы плазмы и эритроцитов могут быть использованы в качестве «специфических маркеров» в клинической практике для прогнозирования течения сосудистой деменции у пожилых людей.

5. Разработан комплекс биохимических методик, позволяющих оценить интенсивность окислительного стресса и его роль в развитии нейродегенеративных изменений мозга. Биохимические показатели про- и антиоксидантной систем крови могут быть учтены при разработке критериев ранней диагностики сосудистой деменции и использованы для более полного установления диагноза и назначения антиоксидантной терапии.

Комплекс биохимических показателей крови, отражающих состояние про- и антиоксидантной систем, может быть использован учреждениями здравоохранения в системе диагностических и профилактических мероприятий у пациентов старческого возраста с сосудистой деменцией для своевременного назначения антиоксидантной терапии. Показатели интенсивности металл-катализируемой окислительной модификации белков плазмы крови и активность глутатионредуктазы крови предлагаются в качестве « специфических маркеров » степени выраженности сосудистой деменции.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Ковругина, Светлана Васильевна, 2000 год

1. Антипенко А.Е. Постсинаптическая трансформация сигнала. Вторичные посредники. G- белки и протеинкиназы нервной ткани // Нейрохимия. Ред. И.П. Ашмарина и П.В. Стуканова. М. Изд. Ин-та Биомед. Химии РАМН .- 1996.- С. 334-371.

2. Болдырев А.А. Двойственная роль свободно-радикальных форм кислорода в ишемическом мозге // Нейрохимия. М. Наука.- 1995.- Т. 12, вып. 3.- С. 42.

3. Болдырев А.А. Парадоксы окислительного метаболизма мозга // Биохим.- 1996.- Т. 60, вып. 9.- С. 1536.

4. Болдырев А.А. Карнозин // Изд-во МГУ .- 1998.- С. 319.

5. Владимиров Ю.А. Свободные радикалы и антиоксиданты // Вестник РАМН., М. «Медицина».- 1998.- № 7.- С. 43-45.

6. Владимиров Ю.А., Азизова О.А., Деев А.И., Козлов А.В., Осипов А.Н., Рощупкин Д.И. Свободные радикалы в живых системах // Итоги науки и техники. Биофизика .- 1991.- Т. 29.- С. 4-245.

7. Гаврилова А.П., Хмара Н.Ф. Определение активности глутатионпероксидазы эритроцитов при насыщающих концентрациях субстрата // Лаб. Дело.- 1986.- № 12.- С. 721-724.

8. Гончаров А.Ю., Кизилыптейн А.Л., Цыбульский И.Е., Лукаш А.И. Изменение протеолитической активности тканей при старении // Укр. Биохим. Журнал.- 1990.- Т. 62, № 2.- С. 47-52.

9. Гуляева Н.В., Ерин А.Н. Роль свободнорадикальных процессов в развитии нейродегенеративных заболеваний. (Болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера) // Нейрохимия.- 1995.- Т. 12, № 2.- С. 3-15.

10. Гусев В. А., Панченко Л.Ф. Супероксидный радикал и супероксиддисмутаза в свободнорадикальной теории старения // Вопр. Мед. Химии.- 1982,- Т. XXVIII, № 4.- С. 8-25.

11. Гусев В. А., Панченко Л.Ф. Современные концепции свободнорадикальной теории старения // Нейрохимия.- 1997.- Т. 14, вып. 1.- С. 14-29.

12. Дубинина Е.Е. Активность и свойства супероксиддисмутазы эритроцитов и плазмы крови // Укр. Биохим. Журнал.- 1988.- Т. 60, № 3.- С. 2025.

13. Дубинина Е.Е. Биологическая роль супероксидного анион-радикала и супероксиддисмутазы в тканях организма // Укр. Биохим. Журнал.- 1989.- Т. 108, вып. 1(4).- С. 3-18.

14. Дубинина Е.Е. Антиоксидантная система плазмы крови // Укр. Биохим. Журн.- 1992.- Т. 64, № 2 С. 3-14.

15. Дубинина Е.Е., Бурмистров С.О., Ходов Д.А., Повотов И.Е. Окислительная модификация белков плазмы крови человека. Метод выделения //Вопр. Мед. Химии.- 1995.- Т.41.- С. 24-26.

16. Дубинина Е.Е., Коновалов П.В., Ковругина С.В., Толстухина Т.И., Морозова М.Г. Антиоксидантная активность и процессы пероксидации липидов крови больных с сосудистой деменцией // Нейрохимия.- 1998.- Т. 15, вып. 2.- С. 173-182.

17. Дубинина Е.Е., Шугалей И.В. Окислительная модификация белков // Укр. Биохим. Журн.- 1993.- Т. 113, вып. 1.- С. 71-81.

18. Еремин А.Н., Литвинчук А.В., Метелица Д.И. Операционная стабильность каталазы и ее конъюгатов с альдегиддекстранами и супероксиддисмутазой . //Биохим.- 1996.- Т. 61, вып. 4.- С. 664.

19. Ерин А.Н., Гуляева Н.В., Никушкин Е.В. Свободнорадикальные механизмы в церебральных патологиях // Б.Э.Б.М.- 1994.- Т. 118, № 10.- С. 343348.

20. Зенков Н.К., Меныцикова Е.Б. Активированные кислородные метаболиты в биологических системах // Успехи современной биологии.- 1993.Т. 113, вып. 3.- С. 286-296.

21. Зоров Д.Б. Митохондриальный транспорт нуклеиновых кислот // Биол . мембр.- 1996.- Т. 61, вып. 7.- С. 1320.

22. Капралов А.А. Влияние а-токоферола на дыхательный взрыв нейтрофилов, бласттрансформацию лимфоцитов и активность натуральных киллеров крови человека // Укр. Биохим. Журнал.- 1998.- Т. 70, № 2.- С. 46-53.

23. Кения М.В., Мукаш А.И., Гуськов Е.П. Роль низкомолекулярных антиоксидантов при окислительном стрессе // Успехи современной биологии.-1993.- Т. 113, № 4.- С. 456-470.

24. Кобурова К. Простагландины. Участие их в воспалительном процессе // Мед.-биол. Информ.- 1983.- С. 9-13.

25. Кольтовер В.К. Теория надежности, супероксидные радикалы и старение //Успехи совр.биол.- 1983.- Т. 96, № 1 (4).- С. 85-100.

26. Комов В.П., Иванова Е.Ю. Гормональная регуляция оборота супероксиддисмутазы в печени крыс // Вопр. Мед. Химии.- 1983.- Т. XXIX, №5.- С. 79-82.

27. Конопля Е.Ф., Гацко Г.Г., Милютин А.А Мембранные механизмы гормональной регуляции // Минск. Наука и техника.- 1991.- С. 10-15.

28. Костюк В.А., Потапович А.И., Ковалева З.В. Простой чувствительный метод для определения активности супероксиддисмутазы, основанный на реакции окисления кверцетина // Вопр. Мед. Химии.- 1990.- Т. 36, № 2.- С. 8891.

29. Левадная О.В., Донченко Г.В., Валуцина В.М., Корж Е.В., Хиль Ю.Н. Соотношение между величинами активности ферментов антиоксидантнойсистемы в различных тканях интактных крыс // Укр. Биохим. Журн.- 1998,- Т. 70, № 6.- С. 53-58.

30. Левин О.С., Дамулин Н.В. Диффузные изменения белого вещества (лейкоареоз) и проблема сосудистой деменции // В кн.: Достижения в нейрогериатрии. Под ред. Н.Н. Яхно и Н.В. Дамулина. М.- 1995.- С. 189-221.

31. Матышевская О.П. Биохимические аспекты вызванного радиацией апоптоза // Укр. Биохим. Журнал.- 1998,- Т. 70, № 5.- С. 15-29.

32. Медведев А.В. Патогенез сосудистой деменции // Журн. Неврол. Психиатр.- 1995.- Т. 95, № 4.- С. 95-100.

33. Меныцикова Е.Б., Зенков Н.К. Антиоксиданты и ингибиторы радикальных процессов // Успехи современной биологии.- 1993.- Т. ИЗ, № 4.-С. 442-455.

34. Метелица Д.И. Активация кислорода ферментными системами // М. «Наука».- 1982. С. 255.

35. Скулачев В.П. Возможная роль активных форм кислорода в защите от вирусных инфекций // Биохимия .- 1998.- Т. 63, вып. 12.- С. 1691-1694.

36. Фридович И. Радикалы кислорода, пероксид водорода и токсичность кислорода // в кн. «Свободные радикалы в биологии» ред. Прайор У. М. «Мир».-1979.- Т. 1.- С. 272-314.

37. Чернышев В.П. Определение восстановленного и окисленного глутатиона в эритроцитах беременных женщин // Лаб.дело.- 1983.- № 3.- С. 3133.

38. Agarwal S., Sohal R.S. Relationship between aging and susceptibility to protein oxidative damage // J. Neurosci. Res.- 1993.- Vol. 35, N 1.- P. 67-82.

39. Ames B.N., Shigenaga M.K., Hagen T.M. Oxidants, antioxidants, and the degenerative diseases of aging // Proc. Natl. Acad. Sci USA.- 1993.- Vol. 90, N 17.-P. 7915-7922.

40. Anderton B.N. Changes in the ageing brain in health and disease // Philosophical Transactions: Biol. Sci.- 1997.- Vol. 352, N 1363.- P. 1781-1792.

41. Andersen J. Potential Role of the Glutathione system in Parkinson’s Disease // In: Stress, Aging, and Neurodegenerative Disorders. Molecular Mechanisms Ann. N.Y. Acad. Sci 1998.- Vol. 851.- P. 432.

42. Armstrong R.S., Sohal R.G., Cutler R.G., Slater T.F. Free Radicals Molecular Biology, Aging and Disease // Raven. N.Y.- 1984.

43. Babior B.M. The enzymatic basis for 02″ production by human neutrophils // Canad. J. Physiol. Pharmacol.- 1982.- Vol. 60, N 11.- P. 1327.

44. Babior B.M., Wendy A.P. The 02 producing enzyme of human neutrophils // J. Biol. Chem.- 1981.- Vol. 256, N 5.- P. 2321-2323.

45. Beckman K.B., Ames B.N. Mitochondrial Aging: Overview // 7th Congress Internat. Associat. of Biomed. Gerontol. Adelaide, Australia.- 1997, 15-18 August.-12.

46. Beckman K.B., Ames B.N. The free radical theory of aging matures // Physiol. Rev.- 1998.- Vol. 78.- P. 547-581.

47. Beppu M., Inoue M., Ishikawa Т., Kikugawa K. Presence of membrane-bound proteinases that preferentially degrade oxidatively damaged erytrocyte membrane proteins as secondary antioxidant defense // Biochim. Biophys. Acta.-1994.- Vol. 1196.- P. 81-87.

48. Beutler E. Red cell metabolism // New York; London.- 1975.- P. 89-90.

49. Bladier C., Wolvetang E., Haan J.B., Hutehinson P., Kola A.S. Response of primary human fibroblasts to H202: seneseence or apoptosis // VIII Biennial Meeting International Society for Free Radical Research. Barselona. Spain.- 1996.-P. 52.

50. Bosch-Morell F., Flohe L., Marin N., Romero F.J. 4-Hydroxynonenal inhibits glutathione peroxidase: protection by glutathione // Free Rad. Biol. & Med.-1999.- Vol. 26, N 11/12,- P. 1383-1387.

51. Burdon R.H., Gill V., Boyd P.A., Rahim R.A. Hydrogen peroxide, sequence-specific DNA damage and DNA methylation in intact Human cells // VIII

52. Biennial Meeting International Society for Free Radical Research Barselona. Spain.-1996.- P.7.

53. Cadet J.L. and Brannock C. Free radicals and the pathobiology of brain dopamine systems //Neurochem. Int.- 1998.- P.l 17-131.

54. Cao G., Catler R.G. Protein Oxidation and Agind. (I. Difficulties in Measuring Reactive Protein Carbonyls in Tissue Using 2,4-Dinitrophenylhydrazine) // Arch. Biochem. Biophys.- 1995.- Vol. 320, N 1.- P. 106-114.

55. Carney J.M., Gabbita P., Yatin S., Aksenova M., Aksenov M., Butterfiedl A. Enhanced oxidative stress in normal brain aging and in pathological brain aging. // 7th Congress Intern. Associat. of Biomed. Geront. Adelaide Australia.- 1997.- 40.

56. Cavazzoni M., Orlati S., Rugolo M., Lena G. Kinetics of cell Death in Neurons subjected to oxidative stress // VIII Biennial Meeting International Society for Free Radical Research Barselona. Spain.- 1996.- P. 168.

57. Chow C.K. Vitamin E and Oxidative Stress // Free Rad. Biol. & Med.-1991.- Vol. 11, N2,-P. 215-232.

58. Ceballos I., Javoy-Agid F., Lelacourte A., Defossez A., Nicole A., Sinet P.M. Parkinson’s disease and Alzheimer’s disease: neurodegenerative disorders due to brain antioxidant system deficiency? // Adv. Exp. Med. Biol.- 1990.- Vol. 264.- P. 493-498.

59. Cocco Т., Paola M.D., Papa S., Lorusso M. Arachidonic acid interaction with the mitochondrial electron transport chain promotes reactive oxygen species generation // Free Rad. Biol. & Med.- 1999.- Vol. 27, N 1/2.- P. 51-59.

60. Colton C.A., Gilbert D.L. Production of superoxide anions by a CNS macrophage, the microglia // FEBS Lett.- 1987.- Vol. 223, N 2.- P. 284-288.

61. Connor J.R., Tucker P., Johnson M., Snyder B. Ceruloplasmin levels in the human superior temporal gyrus in aging and Alzheimer’s disease // Neurosci Lett.-1993.- Vol. 159, N 1-2.- P. 88-90.

62. Cotman C.W., Peterson C. Aging in the Nervous System // In: Basic Neurochemistry: Molecular, Cellular, and Medical Aspects. 4th Ed., G.J. Siegel et.al. eds. Raven Press. Ltd. N.Y.- 1989.- P. 523-540.

63. Cutler R.G. Aging and Oxygen Radicals // In: Physiology of Oxygen Radicals. A.E. Taylor, S. Matalon, P. Ward eds. American Physiological Sosiety.-1986.- P. 251-285.

64. Cutler R.G. Antioxidant aging and longevity // In: Free Radicals in Biology. W.A. Pryor ed. Acad. Press. N.Y.- 1984.

65. Cutler R.G. Human longevity and aging: Possible role of reactive oxygen species // Ann. N.Y. Acad. Sci.- 1991.- Vol. 621.- P. 1-28.

66. Davies KJ.A. Protein Damage and Degradation by Oxygen Radicals. I General Aspects // J. Biol. Chem.- 1987.- Vol. 262, N 20.- P. 9895-9901.

67. Davies K.J.A., Davies J.M.S. Mitogenesis, growth, arrest, apoptosis and necrosis in oxidative stress // In VIII Biennial Meeting International Society for Free Radical Research. Barselona, Spain.- 1996.- P. 6.

68. Davies K.J.A., Delsignore M.E., Lin S.W. Protein Damage and Degradation by Oxygen Radicals // J. Biol. Chem.- 1987.- Vol. 262, N 20.- P. 99029907.

69. Davies K.J.A., Goldberg A.I Oxygen Radicals stimulate Intracellular Proteolysis and Lipid peroxidation by Independent Mechanisms in Erythrocytes // J. Biol. Chem.- 1987.- Vol. 262, N 17.- P. 8220-8226.

70. Dean P.T., Hunt J.V., Grant A.J., Yamamoto Y., Niki E. Free radical damage to proteins: the influence of the relative localization of radical generation, antioxidants and target proteins // Free Rad. Biol. & Med.- 1991.- Vol. 11, N 2.- P. 161-168.

71. Dean R.T., Thomas S.M., Garner A.C. Free-radical-mediated fragmentation of monoamine oxidase in the mitochondrial membrane // Biochem. J.-1986.- Vol. 240.-P. 489.

72. Dubinina E.E., Babenko G.A., Shcherbak I.G. Molecular heterogeneity of plasma superoxide dismutase // Free Rad. Biol. & Med.- 1992.- Vol. 13, N 1.- P. 1-7.

73. Ermini-Funfschilling D., Stahelin H.B. Is prevention of dementia possible? // Gerontol.- 1993.- Vol. 26, N 6.- P. 446-452.

74. Evans P.H. Free radicals in brain metabolism and pathology // Br. Med. Bull.- 1993.- Vol. 49, N 3,- P. 577-587.

75. Finkel T. Oxygen radicals and signaling // Curr. Opin. Cell. Biol.- 1998.-Vol. 10, N2.-P. 248-252.

76. Floyd R.A., Carney J.M. Free radical damage to protein and DNA: mechanisms involved and relevant observations on brain undergoing oxidative stress // Ann. Neurol.- 1992.- Vol. 32.- P. 22-27.

77. Freeman B.A., Grapo J.D. Biology of disease. Free radicals and tissue injury // Lab. Invest.- 1982.- Vol.47.- P. 412-426.

78. Fried R. Enzymatic and Non-enzymatic assay of superoxide dismutase // Biochem.- 1975.- Vol. 57, N 5.- P. 657-660.

79. Frei В., Gaziano J.M. Content of antioxidants, preformed lipid hydroperoxides, and cholesterol as predictors of the susceptibility of human LDL to metal ion-dependent and -independent oxidation // J. Lipid Res.- 1993.- Vol. 34.- P. 2135-2145.

80. Frei В., Stocker R., Ames B.N. Antioxidant defenses and lipid peroxidation in human blood plasma // Proc. Natl. Acad. Sci. USA.- 1988.- Vol. 85.-P. 9748-9752.

81. Fridovich I. Superoxide radical: An endogenous toxicant // Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol.- 1983.- Vol. 23.- P. 239-257.

82. Fridovich I. Biological effects of the superoxide radical // Arch. Biochem. Biophys.- 1986.- Vol. 247.- P.l-11.

83. Garcia J.H., Brown G.G. The Anatomical Substrate of Ischemic Vascular Dementia // In: Cerebral Ischemia and Dementia. A. Hartmann, W. Kuschinsky, S. Hoyer eds. Springer-Verlag. Berlin, N.Y.- 1991.- P. 33-38.

84. Garthwaite J. Glutamate, nitric oxide and cell-cell signalling in the nervous system // TINS.- 1991.- Vol. 14, N 2.- P.60-67.

85. Gamaley I.A., Klyubin I.V. Roles of Reactive Oxygen Species: Signaling and Regulation of Cellular Functions // Internat. Review of Cytology. Acad. Press.-1999.- Vol. 188.- P. 203-255.

86. Gesquiere L., Loreau N., Minnich A., Davignon J., Blache D. Oxidative stress lead to cholesterol accumulation in vascular smooth muscle cells // Free Rad. Biol. & Med.- 1999,- Vol. 27, N 1/2.- P. 134-145.

87. Gotteries C.G., Alafuzoft I., Carlsson A., Eckernas S.A., Karlsonn I., Oreland L., Svennerholm L., Wallin A. Neurochemical changes in Brain from Patients with Vascular Dementia // In: Cerebral Ischemia and Dementia. A.

88. Hartmann, W. Kuschinsky, S. Hoyer eds. Springer-Verlag. Berlin, N.Y.- 1991.- P. 94-102.

89. Griffith O.W. Biologic and pharmacologic regulation of mammalian glutathione synthesis // Free Rad. Biol. & Med.- 1999.- Vol. 27, N 9/10.- P. 922-935.

90. Gsell W., Conrad R., Majida H., Emin S., Lutz F., Zline W. Et.al. Decreased catalase activity but unchanged superoxide dismutase activity in brains of patients with dementia of Alzheimer type // J. Neurochem.- 1995.- Vol.- 64, N 3.- P. 1216-1223.

91. Gutteridge J.M.C. Antioxidant properties of the protein caeruloplasmin, albumin and transferrin: A study of their activity in serum and synovial fluid from patients with rheumatoid arthritis // Biochim. Biophys. Acta.- 1986.- Vol. 869.- P. 119-127.

92. Gutteridge J.M.C., Halliwell B. Reoxygenation Injury and Antioxidant Protection: A Tale of Two Paradoxes // Arch. Biochem. Biophys.- 1990.- Vol. 283, N 2.- P. 223-226.

93. Halliwell B. Superoxide dismutase, catalase and glutathione peroxidase: solutions to the problems of living with oxygen // New Phytol.- 1974.- Vol. 73, N 6.-P. 1075-1086.

94. Halliwell B. Mechanisms involved in the generation of free radicals // Path. Biol.- 1996.- Vol. 44, N 1.- P. 6-13.

95. Halliwell B. Albumin an important extracellular antioxidant? // Biochem. Pharmacol.- 1988.- Vol. 37.- P. 569-571.

96. Halliwell B. Reactive Oxygen Species and the Central Nervous System // In: Free Radical in the Bbain. (Aging, Neurological and Mental Disordes.) L. Packer, L. Prilipko, Y. Christen eds. Springer-Verlag. Berlin, N.Y.,London.- 1992.- P. 21-40.

97. Halliwell В., Gutteridge J.M.C. Oxygen toxicity, oxygen radicals, transition metals and disease // Biochem J.- 1984. Vol. 219.- P. 1-14.

98. Halliwell В., Gutteridge J.M.C. The Antioxidants of Human Extracellular Fluids // Arch. Biochem. Biophys.- 1990.- Vol. 280, N 1.- P. 1-8.

99. Halliwell В., Gutteridge J.M.C. Role of Free Radicals and Catalytic Metal Ions in Human Disease: An Overview // Meth. Enzymol.- 1990.- Vol. 186.- P.l-85.

100. Harman D. Free radical theory of aging: Effect of free radical inhibitors on the mortality rate of male LAP mice // J. Gerontol.- 1968,- Vol. 23.- P. 467-482.

101. Harman D. The aging processes // Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1981.-Vol. 78,-P. 7124-7128.

102. Harman D. The free radical theory of aging // In: Free Radicals in Biology. W.A. Pryor ed. Acad. Press. N.Y.- 1982.

103. Harman D. Aging: A theory based on free radical and radiation chemistry // J. Gerontol.- 1985,- Vol. 11.- P. 298-300.

104. Huggins T.G., Wells-Knecht M.C., Detorie N.A., et.al. Formation of o-tyrosine and dityrosine in proteins during radiolysis and metal-catalyzed oxidation // J. Biol. Chem.- 1993,- Vol. 268,- P. 12341-12347.

105. Kontos H.A., M.D., Ph.D., Wei E.P., Ph.D. Superoxide production in experimental brain injury // J. Neurosurg.- 1986.- Vol. 64.- P. 803-807.

106. Kroemer G. The Mitochondrion as a Sensor / Effector of Oxidative Stress in Apoptosis // Oxidative Stress and Redox Regulation: Cellular Signaling, Aids, Cancer and Other Diseases. Abstract. Institut Pasteur. Paris.- 1996.- 21-24 May.- P. n24.

107. Laemmli U.K. Cleavage of structural protein during the assembleu of the heat of the bacteriofag T-4 // J. Nature.- 1970.- Vol. 227.- P. 680-682.

108. Leeuwenburgh C., Hansen P.A., Holloszy J.O., Heinecke J.W. Hydroxyl radical generation during exercise increases mitochondrial protein oxidation and levels of urinary dityrosine // Free Rad. Biol. & Med.- 1999.- Vol. 27, N 1/2.- P. 186192.

109. Left J.A., Oppegard M.Q., Curiel T.J., Brown K.S., Schooley R.T., Repine J.E. Progressive increases in serum catalase activity in advancing human immunodeficiency virus infection // Free Rad. Biol. &. Med.- 1992.- Vol. 13, № 2.-P. 143-149.

110. Levine R.L., Garland D., Oliver C.N., Amici A., Climent J., Lenz A., Ahn В., Shaltiel S., Stadtman E.R. Determination of carbonyl content in oxidatively modified proteins // Meth. Enzymol.- 1990.- Vol. 186.- P. 464-478.

111. Levine R.L., Stadtman E.R. Protein Modification with Aging // In: Handbook of the biology aging. E.L. Schneider, J.W. Rowe eds. San Diego: Acad. Press.- 1996.-P. 184-197.

112. Mabry T.R., Gold P.E., McCarty R. Stress, Aging, and Memoiy: Involvement of Peripheral Catecholamines // Ann. N.Y. Acad. Sci.- 1995.- Vol. 771.-P. 512-522.

113. McCord J.M. The Importance of Oxidant-Antioxidant Balance // Oxidative Stress and Redox Regulation: Cellular Signaling, Aids, Cancer and Other Diseases. Abstract. Institut Pasteur. Paris.- 1996,- 21-24 May.- P. n7.

114. McCord J.M., Fridovich I. Superoxide dismutase. An enzymatic function for erythrocuprein (hemocuprein) // J. Biol. Chem.- 1969.- Vol. 244.- P. 6049-6055.

115. Marklund S.L. Human copper containing superoxide dismutase of high molecular weight // Proc. Natl. Acad. Sci. USA.- 1982.- Vol. 79, N 24.- P. 76347638.

116. Marklund S.L. Extracellular superoxide dismutase in human tissue and human cell lines // J. Clin. Invest.- 1984.- Vol. 74.- P. 1398-1403.

117. Marklund S.L., Holme E., Hellner L. Superoxide Dismutase in extracellular fluids // Clin. Chim. Acta.- 1982.- Vol. 126, N 1.- P. 41-51.

118. Martinez-Cayuela M. Oxygen free radicals and human disease // Biochimie.- 1995.- Vol. 77, N3.-P. 147-161.

119. Maulik N., Yoshida Т., Das D.K. Oxidative stress developed during the reperfiision of ischemic myocardium induces apoptosis // Free Rad. Biol. & Med.-1998.- Vol. 24, N 5.- P. 869-875.

120. Meister A. The Antioxidant Effects of Glutathione and Ascorbic Acid // Oxidative Stress, Cell Activation and Viral Infection. Ed. by Pasquier C., Olivier R.Y., Auclair C., Packer L. Birkhauser Verlag Basel-Boston-Berlin.- 1994.- P. 101111.

121. Nicole A., Merad-Boudia M., Saille C., Boitier E., Santiard-Baron D., Ceballos-Picot I. Direct Evidence for Gluthathione as Mediator of Apoptosis Neuronal cells: Implications for Neurodegenerative Disorders // Oxidative Stress and

122. Redox Regulation: Cellular Signaling, Aids, Cancer and Other Diseases. Abstract. Institut Pasteur. Paris.- 1996.- 21-24 May.- P. n28.

123. Oliver C.N., Ahn B-w., Moerman E.J., Goldstein S., Stadtman E.R. Age-releated Changes in Oxidized Proteins // J. Biol. Chem.- 1987.- Vol. 262, N 12.- P. 5488-5491.

124. Packer L. Interactions among Antioxidants in Health and Disease: Vitamin E and Its Redox Cycle // P.S.E.B.M.- 1992.- Vol. 200.- P. 271-276.

125. Pantke U., Volk Т., Schmutzler M., Kox W.J., Sitte N., Grune T. Oxidized Proteins as a marker of oxidative stress during coronary heart surgery // Free Rad. Biol. & Med.- 1999.- Vol. 27, N 9/10.- P. 1080-1086.

126. Percy M.E. Catalase: an old enzyme with a new role? A review // Can. J. Biochem. Cell. Biol.- 1984.- Vol. 62.- P. 1006-1014.

127. Pigeolet E., Remacle J. Susceptibility of Glutathione peroxidase to proteolysis after oxidative alteration by peroxides and hydroxyl radicals // Free Rad. Biol. & Med.- 1991.- Vol. 11.-P. 191-195.

128. Pryor W.A. Oxy-radicals and related species: Their formation, life-times and reactions // Ann. Rev. Physiol.- 1986.- Vol. 48.- P. 657-667.

129. Pryor W.A., Church D.P. Aldehydes, hydrogen peroxide, and organic radical as mediators of oxygen toxicity // Free Rad. Biol. Chem.- 1991.- Vol. 11.- P. 41-46.

130. Qian S.Y. and Buettner G.R. Iron and dioxygen chemistry is an important route to initiation of biological free radical oxidations: an electron paramagnetic resonance spin trapping study // Free Rad. Biol. & Med.- 1999.- Vol. 26, № 11/12.-P. 1447-1456.

131. Ravindranath V., Reed D. Glutathione depletion and formation of glutathione-protein mixed disulfide following exposure of brain mitochondria to oxidative stress // Biochem. Biophys. Res. Commun.- 1990.- Vol. 169.- P. 10751079.

132. Ray P.S., Maulik G., Cordis G.A., Bertelli A.A.E., Das D.K. The red wine antioxidant resveratrol protects isolated rat hearts from ichemia reperfusion injury // Free Rad. Biol. & Med.- 1999.- Vol. 27, N 1/2.- P. 160-169.

133. Reinhecke Т., Nedelev В., Prause J., Augustin N., Schulz H.U., Lippert H., Halangk W. Occurrence of oxidatively modified proteins: an early event in experimental acute pancreatitis // Free Rad. Biol. & Med.- 1998.- Vol. 24, N 3.- P. 393-400.

134. Reznik A.Z., Packer L. Oxidative damage to protein: spectrophotometric method for carbonyl assay // Meth. Enzymol.- 1994.- Vol. 233.- P. 357-363.

135. Richards D.M.C., Dean R.T., Jessup W. Membrane proteins are critical targets in free radical mediated cytolysis // Biochim. Biophys. Acta.- 1988.- Vol. 946.- P.281-288.

136. Schipper H.M. Stress-induced gillar iron sequestration in the aging and degenerating nervous system // In: Stress, Aging, and Neurodegenerative Disorders. Molecular Mechanisms. Buscigio et.al. eds. Ann. N.Y. Acad. Sci.- 1998.- Vol. 851.-P. 435-436.

137. Shigenaga M.K., Hagen Т., Ames B.N. Oxidative damage and mitochondrial decay in aging // Proc. Natl. Acad. Sci. USA.- 1994.- Vol. 91.- P. 10771-10778.

138. Sies H. Glutathione and its role in cellular functions // Free Rad. Biol. & Med.- 1999.- Vol. 27, N 9/10.- P. 916-921.

139. Slater T.F. Free-radical-mechanisms in the tissue injuiy // J. Biochem.-1984.-Vol. 222.-P. 1-15.

140. Sohal R.S. Oxidative stress: hypothesis of aging // Adv. Myochem.-1989.- Vol.2.- P. 21-34.

141. Sohal R.S. The free radical hypothesis of aging: an appraisal of the current status // Aging Milano.- 1993.- Vol. 5.- P. 3-17.

142. Sohal R.S., Brunk U.T. // In: Lipofuscin and Ceroid Pigments. E.A. Porta ed. Plenum Press. N.Y.- 1989.- P. 17-26.

143. Sochal R.S., Dubey A. Mitochondrial Oxidative Damage, Hydrogen Peroxide Release, and Aging // Free Rad. Biol. & Med.- 1994.- Vol. 16, N 5.- P. 621626.

144. Sochal R.S., Weindruch R. Oxidative stress, caloric restriction and aging // Science.- 1996.- Vol. 273.- P. 59-63.

145. Stadtman E.R. Oxidation of proteins by mixed-function oxidation systems: implication in protein turnover, ageing and neutrophil function // TIBS 11-January.- 1986.-P. 11-13.

146. Stadtman E.R. Metal Ion-Catalysed Oxidation of Proteins: Biochemical Mechanism and Biological Consequences // Free Rad. Biol. & Med.- 1990.- Vol. 9, N4.- P. 315-325.

147. Stadtman E.R. Protein oxidation and aging // Science.- 1992.- Vol. 257, N 5074.- P. 1220-1224.

148. Stadtman E.R., Oliver C.N. Metal-catalyzed Oxidation of Proteins Physiological Consequences // J. Biol. Chem.- 1991.- Vol. 266, N 4.- P. 2005-2008.

149. Starke-Reed P.E., Oliver C.N. Protein oxidation and proteolysis during aging and oxidative stress // Arch. Biochem. Biophys.- 1989.- Vol. 275.- P. 559-567.

150. Sun Yi. Free Radicals, Antioxidant Enzymes, and Carcinogenesis // Free Rad. Biol. & Med.- 1990.- Vol. 8.- P. 583-599.

151. Swallow A.J. Effect of ionizing radiation on protein, RCO grups, peptide bond cleavage, inactivation -SH oxidation // In Swallow A.J. ed. Radiation chemistry of organic compounds. N.Y.: Pergamon Press.- I960.- P. 211-224.

152. Takahashi M., Niki E. Apoptosis induced by free-radical attack to the plasma membrane // VIII Biennial Meeting International Society for Free Radical Research. Barselona. Spain.- 1996.- P. 167.

153. Toussaint O. Brain cell death in stress and aging: role of oxidative stress and energy metabolism // In: Stress, Aging, and Neurodegenerative Disorders. Molecular Mechanisms Ann. N.Y. Acad. Sci.- 1998.- Vol. 851.- P. 430.

154. Traserso N., Pronzato M., Menini S., Odetti P., Cottalasso D., Marinari U. Protein peroxide generation and Decay by non-enzymatic modifications // VIII Biennial Meeting International Society for Free Radical Research. Barselona. Spain.-1996.- P. 59.

155. Uyama O., Shiratsuki N., Matsuyama Т., Nakanishi Т., Matsumoto Y., Yamada Т., Narita M., Sugita M. Protective effects of superoxide dismutase on acute reperfusion injury of gerbil brain // Free Rad. Biol. & Med.- 1990.- Vol. 8, N 3.-P.265-268.

156. Ushisima Y., Nakano M., Goto T. Production and identification of ditirosine in horseradish peroxidase-H202-tyrosine system // Biochem. Biophys. Res. Commun.- 1984.- Vol. 125, N 3.- P. 916-918.

157. Wakeyama H., Takechige K., Takayanagi R., et.al. Superoxide forming NADPH-oxidase preparation of pig polymorphonuclear leucocytes // J. Biochem. -1982,- 205, N 3, p.593-601.

158. Wallace D. Mitochondrial genetics: A Paradigm for Aging and Degenerative Diseases? // Science.- 1999.- Vol. 256, N 1.- P. 628-632.

159. Weiss S.J. Neutrophil mediated methemoglobin formation in the erythrocyte. The role of superoxide and hydrogen peroxide // J.Biol.Chem.- 1982.-Vol. 257, N 6.- P. 2947-2953.

160. Wendel A. Glutathione peroxidase // In: Enxymatic Basis of Detoxication. W.B. Jacoby, J.R. Bend, J. Caldwell eds. Acad. Press. N.Y.- 1980.

161. Winterbourn C.C. Free Radical Toxicology and Antioxidant Defence // Clin. Experim. Pharm. Physiol.- 1995.- Vol. 22.- P. 877-880.

162. Wolff S.P., Dean R.T. Fragmentation of protein by free radicals and its effect on their suceptibility to enzymic hydrolysis // Biochem. J.- 1986.- Vol. 234.- P. 399-403.

163. Yin D. Biochemical basis of lipofuscin, ceroid, and age pigment-like fluorophores // Free Rad. Biol. & Med.- 1996.- Vol. 21, N 6.- P. 871-888.

164. Zainal T.A., Weindruch R., Szweda L.I., Oberley T.D. Localization of 4-hydroxy-2-nonenal- modified proteins in kidney following iron overload // Free Rad. Biol. & Med.- 1999.- Vol. 26, № 9/10.- P. 1181-1193.

165. Zamora R., Alaiz M., Hidalgo F. Feed-Back Inhibition of Oxidative Stress by Oxidized Lipid /Amino Acid Reaction Products // Biochem.- 1997.- Vol. 36, N50.-P. 15765-15771.

По материалам www.dissercat.com

Окислительный стресс. Патогенез большинства заболеваний включает избыточную активацию свободно-радикальных процессов, нарушение функционирования систем антиоксидантной защиты, что неизбежно приводит к формированию в организме окислительного стресса (ОС). Механизмы формирования ОС при разных патологиях довольно универсальны и связаны, в первую очередь, с нарушением гомеостаза и окислительно-восстановительных процессов. Основными мишенями повреждения в организме в условиях ОС являются молекулы белков, липидов и нуклеиновых кислот, которые подвергаются окислительной модификации и в дальнейшем, как правило, не способны выполнять свои функции. В связи с этим поиск и разработка способов коррекции окислительного стресса являются крайне актуальной проблемой современной медицины. Один из способов, который может быть эффективен в клинических условиях, заключается в применении веществ, обладающих широким спектром антиокислительного действия, так называемых антиоксидантов.

Классификация антиоксидантов. До сих пор не существует единой классификации антиоксидантов, что во многом обусловлено их большим разнообразием, различиями химической структуры и молекулярных механизмов, благодаря которым обеспечивается антиоксидантная защита биомолекул. Антиоксиданты могут быть донорами протонов, хелаторами ионов металлов переменной валентности, могут предотвращать развитие цепных окислительных процессов, локально снижать концентрацию кислорода и предотвращать его включение в окисление, переводить перекиси в стабильные продукты окисления, инактивировать свободные радикалы и др. [15]. Чаще всего антиоксидант обладает каким-либо преимущественным механизмом действия в организме, хотя зачастую обеспечивает свой эффект благодаря одновременному влиянию на разные звенья метаболизма по нескольким механизмам.

Условно выделяют две основные группы антиоксидантов: природные и синтетические. Существуют также вещества – синергисты, которые обладают низким антиоксидантным эффектом, но способны усиливать эффект других антиоксидантов (к ним можно отнести, например, лимонную и никотиновую кислоты). Группа природных антиоксидантов самая многочисленная и включает вещества, выделенные из растительных и животных тканей. На растительных компонентах основаны многие биологически активные добавки, обладающие антиоксидантными свойствами. Они составляют существенную часть фармакологического рынка. К природным антиоксидантам относятся также ферменты (супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионовая система и др.), неферментные соединения – белки (альбумин, трансферрин, ферритин, лактоферрин, церулоплазмин), низкомолекулярные соединения (витамины Е и С, убихинон, билирубин, мочевая кислота, стероидные гормоны и др.). К группе синтетических антиоксидантов относятся многие лекарственные препараты, тормозящие или блокирующие процессы свободнорадикального окисления, такие, например, как дибунол, эмоксипин, пробукол и др.

По способности растворяться в разных средах различают гидрофильные (аскорбиновая и мочевая кислоты, цистеин, карнозин и др.) и липофильные (токоферолы, ретинол, билирубин и др.) антиоксиданты. Существует деление антиоксидантов по принципу их действия: антиоксиданты прямого действия обладают непосредственными антирадикальными свойствами, которые можно обнаружить в тестах in vitro. У антиоксидантов косвенного действия антиоксидантный эффект является опосредованным и проявляется в результате их влияния на синтез и превращение жизненно-важных биологически активных веществ (ферментов, витаминов, гормонов и др.).

Выбор антиоксидантов для использования в медицине. Накоплен обширный экспериментальный и клинический материал по использованию антиоксидантов. В медицине главным образом их используют в качестве дополнительных средств к базовой терапии. Многие лекарственные препараты кроме основного терапевтического эффекта проявляют и антиоксидантные свойства, как, например, гепатопротекторы (карсил, легалон, гептрал и др.), препараты, используемые при лечении сердечно-сосудистой и неврологической патологии (мексидол, эмоксипин, актовегин, кортексин, реамберин и др.). Однако в зависимости от условий и концентрации антиоксиданты могут проявлять и противоположное антиоксидантному – прооксидантное – действие. Известно, например, что каротины являются полиненасыщенными соединениями, поэтому сами могут окисляться по радикальному механизму и выступать в качестве прооксидантов. В определенных условиях, например, в присутствии ионов металлов переменной валентности, прооксидантный эффект проявляет аскорбат. Витамин Е как антиоксидант наиболее эффективен в комплексе с другими жиро- и водорастворимыми восстановителями (аскорбиновой кислотой, убихиноном, флавоноидами), в отсутствие которых он быстро инактивируется или переходит в токофероксильный радикал, способный инициировать новые цепи окисления ненасыщенных липидов, то есть тоже становится прооксидантом [15].

Выбор конкретного антиоксиданта, точные показания и противопоказания к его применению пока недостаточно разработаны для каждого конкретного заболевания. Нет информации о взаимодействии лекарственных средств природного происхождения с синтетическими препаратами. Кроме того, антиоксиданты могут вызывать аллергические реакции, обладать токсичностью, проявлять низкую эффективность, не всегда поддаются стандартизации, сохраняется также возможность их передозировки и т.д. Поэтому поиск веществ с максимальным антиоксидантным действием и минимальными побочными эффектами в условиях ОС продолжается и остается важной проблемой. В идеале анитоксидант должен проявлять выраженное антиоксидантное действие в широком диапазоне концентраций, быть природным, гидрофильным, обладать хорошей биодоступностью, быть нетоксичным и не образовывать токсичных продуктов при взаимодействии с активными формами кислорода, не оказывать негативных эффектов в случае передозировки, иметь хорошую совместимость с другими препаратами.

Основные свойства карнозина. Многочисленные литературные источники, а также собственный опыт работы, позволяют предполагать, что антиоксидант карнозин – природный дипептид β-аланил-L-гистидин – отвечает практически всем требованиям, предъявляемым к идеальному антиоксиданту. Он синтезируется и содержится в мышечной и нервной ткани человека, легко усваивается и проникает через гематоэнцефалический барьер, обладает высокой биодоступностью и мембраностабилизирующим действием, относится к низкомолекулярным гидрофильным антиоксидантам прямого действия, хотя способен оказывать и опосредованное влияние на систему антирадикальной защиты организма [3]. Об опосредованном действии карнозина свидетельствуют, в частности, результаты экспериментов, проведенных на крысах, которые показали, что карнозин ускоряет метаболизирование кортизола и норадреналина, высвобождающихся в кровь животных при стрессе [42]. Снижение уровня гормонов стресса в крови опосредованно приводит к снижению выраженности ОС. Кроме того, у карнозина не выявлено побочных эффектов, к нему нет привыкания, нет опасности его передозировки, он не накапливается в организме при длительном применении, так как его избыток подвергается расщеплению ферментом карнозиназой на составляющие аминокислоты, которые легко выводятся из организма [3].

Первые положительные биологические эффекты карнозина объясняли его рН-буферными свойствами, однако после выявления его прямого антиоксидантного действия [23], карнозин стали рассматривать не только как буфер для протонов, но и как буфер для металлов с переменной валентностью и активных форм кислорода, то есть как классический антиоксидант. В последующем были выявлены антигликирующие [39], антикросслинкинговые [40] свойства карнозина, которые являются, по сути, отражением его антиоксидантных эффектов.

Клиническое применение карнозина. Создателями первой инъекционной лекарственной формы карнозина были ученые Харьковского физиотерапевтического института. При его введении подкожно по 0,5–1,0 мг (курс состоял из 12–15 инъекций) была получена высокая терапевтическая эффективность при лечении инфекционных и ревматических полиартритов, язвенных заболеваний желудочно-кишечного тракта [17, 29]. Позже было продемонстрировано положительное действие карнозина при заживлении ран роговицы [31] и ткани легкого [20]. Большое место в изучении ранозаживляющего действия карнозина принадлежит японским исследователям. Ими был создан препарат Z-103 на основе комплексного соединения, образуемого карнозином и ионами цинка (L-карнозин-Zn2+), который обладал выраженным противоязвенным эффектом, уменьшал повреждение слизистой желудка, вызванное разными формами стресса и химическими агентами [47]. Японским ученым принадлежит и приоритет использования карнозина при онкологических заболеваниях [49]. Карнозин (3 г/день) в сочетании с радиотерапией при лечении больных раком молочной железы значительно снижал побочные эффекты облучения – радиационное повреждение кожи, интоксикацию организма, повышал иммунитет и увеличивал вероятность излечения в несколько раз. Карнозин оказался эффективным и для предупреждения кахексии, вызываемой химиотерапией при лечении рака (2 г/день в течение 10 дней перед интенсивной химиотерапией) [49]. В экспериментальных исследованиях на культурах опухолевых клеток показано, что карнозин способен полностью подавлять пролиферацию глиобластомы человека, при этом обнаружено снижение уровня активных форм кислорода и повышение активности митохондриальной супероксиддисмутазы в клетках опухоли [22].

Отечественным ученым принадлежит приоритет открытия способности карнозина предотвращать возрастное помутнение хрусталика глаза [4]. Основной причиной помутнения хрусталика при старческой катаракте являются свободнорадикальные реакции, приводящие к окислительной модификации липидов и белков кристаллинов тканей глаза. В ходе развития катаракты в хрусталике происходит значительное снижение эндогенных антиоксидантов глутатиона и карнозина. В клинических исследованиях была доказана эффективность препарата в виде глазных капель для лечения катаракты, содержащего 5 %-й раствор карнозина. Позже при разработке глазных капель был успешно применен природный дипептид, родственный карнозину, N-ацетилкарнозин [34]. Карнозин в виде 5 %-го раствора успешно использовали и для лечения сезонного аллергического риноконьюнктивита, при этом отпадала необходимость дополнительного назначения антигистаминных препаратов [2]. Карнозин нашел свое применение и для лечения воспалительных заболеваний пародонта у пациентов с несъемными ортодонтическими конструкциями: 5 %-й раствор этого дипептида оказывал выраженное иммунокоррегирующее действие и повышал активность ферментов антиоксидантной защиты в слюне [25].

Карнозин успешно применяют в кардиологической практике. В Центре сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева используют кардиоплегический раствор, содержащий L-карнозин и N-ацетилкарнозин, при операциях на остановленном сердце, что позволяет в несколько раз увеличить длительность операции без признаков некротического повреждения тканей сердца в операционном поле [5].

В настоящее время в России в качестве источника карнозина часто применяют таблетированную биологически активную добавку под названием севитин. Каждая таблетка севитина содержит 0,15 или 0,25 грамм карнозина. Благодаря работам, проводимым в Московском Научном центре неврологии по изучению биологических свойств карнозина (севитина), было показано, что этот препарат способствует восстановлению мозгового кровообращения и поддержанию функционального состояния сердечно-сосудистой системы, оказывает регулирующее действие на активность иммунной системы [24]. Проводятся исследования, направленные на получение новых карнозин-содержащих препаратов для использования в клинических условиях. Имеются сообщения о создании и испытании нанокомплексов, содержащих карнозин, включенный в состав фосфолипидных наноструктур [13]. Использование таких нанокомплексов позволяет обеспечить устойчивость карнозина к действию карнозиназы при его доставке к месту назначения, что может существенно увеличить эффективность воздействия этого дипептида.

Применениее карнозина при психоневрологических и психических расстройствах. Известно, что ОС развивается при болезни Паркинсона и Альцгеймера [46], при инсульте [38], неврозах [1], шизофрении [26], депрессии [10], при аддиктивных расстройствах, в частности, при алкоголизме [21, 41, 50]. Клетки нервной системы очень чувствительны к свободнорадикальному окислению в силу многих факторов: высокой интенсивности обменных процессов и высокого уровня потребления кислорода, большого количества липидов с полиненасыщенными жирными кислотами, повышенного содержания связанных ионов железа (индукторов окисления) и низкого содержания его белков-переносчиков, образования активных форм кислорода в ходе клеточного метаболизма, которые выполняют в нейрональных клетках функцию вторичных мессенджеров, участия свободных радикалов в нейрорегуляции и др. [3, 15]. Именно это определяет особую необходимость защиты клеток нервной ткани от свободно-радикального окисления с помощью природных антиоксидантов, способных преодолевать гематоэнцефалический барьер, к которым относится и карнозин.

Положительные результаты были получены при добавлении карнозина (2,0 г/сутки) к базовой терапии больных с хронической дисциркуляторной энцефалопатией. Такое лечение приводило к повышению устойчивости липопротеинов плазмы крови к Fe2+-индуцированному окислению, стабилизации эритроцитов по отношению к кислотному гемолизу, интенсификации дыхательного взрыва лейкоцитов и усилению эндогенной антиоксидантной защиты организма, улучшению когнитивных функций головного мозга пациентов [6]. То есть карнозин оказывал антиоксидантный, мембраностабилизирующий и иммуномодулирующий эффекты при данной патологии.

Существенное улучшение клинического состояния пациентов наблюдалось при введении карнозина в дозе 1,5 г/сут в течение 30 дней дополнительно к традиционной терапии при лечении болезни Паркинсона [28]. Использование карнозина позволило снизить токсические эффекты базовой терапии (побочные действия антипаркинсонных препаратов). У больных отмечалось статистически значимое уменьшение неврологической симптоматики (улучшение координации движений). Была выявлена положительная корреляция между активацией антиоксидантного фермента супероксиддисмутазы в эритроцитах и снижением неврологической симптоматики. Добавление карнозина в схему лечения приводило к достоверному снижению гидроперекисей в липопротеинах плазмы крови и значительно увеличивало сопротивляемость липопротеинов низкой и очень низкой плотности к Fe2+-индуцируемому окислению, а также к уменьшению количества окисленных белков в плазме крови. Таким образом, добавление карнозина к базисной терапии значительно улучшало не только клинические показатели, но и повышало антиоксидантный статус организма у пациентов с болезнью Паркинсона.

Успешное применение карнозин нашел и при шизофрении. Рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое исследование выявило, что включение карнозина (2,0 г/сут) в качестве дополнения к основной терапии при лечении больных шизофренией улучшало когнитивные функции пациентов [35].

Коррекция окислительного стресса карнозином у больных алкоголизмом. Доказано, что у больных алкоголизмом ОС вносит большой вклад в формирование соматических осложнений [19], нарушение иммунного статуса [9, 11], индукцию апоптоза [36]. При алкоголизме важную роль в формирование ОС может вносить этанол, концентрация которого в организме больного существенно превышает норму, а также токсический метаболит этанола – ацетальдегид [8], уровень которого в организме также возрастает при алкогольной интоксикации. Ацетальдегид способен связываться со многими биологическими молекулами (белками плазмы, гемоглобином, факторами свертывающей системы крови, липидами и др.), образуя с ними альдегидные аддукты, которые откладываются и накапливаются в различных тканях (печени, мозге, сердце, мышцах, кишечнике) [43, 48].

Высокие показатели окислительной модификации биомолекул и активности аминотрансфераз сыворотки крови обнаружены у больных алкоголизмом, находящихся в состоянии абстиненции [7]. В другой работе повышенное содержание карбонилированных белков и активности аминотрансфераз сыворотки крови выявлено у пациентов с алкогольным делирием, инфицированных вирусами гепатита С или иммунодефицита человека [30]. Показана взаимосвязь между уровнем окисления (карбонилирования) белков плазмы крови с тяжестью проявлений абстинентного синдрома у пациентов [16]. Есть мнение, что метаболической основой возникновения алкогольного психоза является накопление ацетальдегида, который, взаимодействуя с серотонином, образует токсические продукты, обладающие галлюциногенными свойствами [12]. У больных алкогольным делирием с преобладанием психотического компонента выявлено повышенное содержание окисленных белков в эритроцитах, в плазме крови и низкий уровень ПОЛ [18]. Высокое содержание окисленных белков наблюдалось и у больных с алкогольной энцефалопатией [14]. Таким образом, активация свободно-радикальных процессов, приводящая к накоплению продуктов окислительной модификации биомолекул, вносит существенный вклад в клиническое течение алкоголизма и может определять его особенности, что делает крайне важным изучение эффектов антиоксидантов при данной патологии.

Проведено специальное плацебо-контролируемое исследование эффективности карнозина при коррекции ОС у больных алкогольной зависимостью на этапе формирования ремиссии [21, 32]. Больные после базового лечения принимали карнозин в дозе 1,2 г/сут в течение одного месяца вне стационара. Отмечено, что после лечения в стационаре в организме больных сохранялся ОС на высоком уровне. Через один месяц, в течение которого проводилось исследование, в группе сравнения (у больных, не принимавших никаких препаратов на этапе формирования ремиссии), выраженность ОС осталась на том же уровне, что и в начале исследования. В группе больных, которые принимали карнозин, отмечалось достоверное снижение карбонилированных белков и продуктов ПОЛ в плазме крови до величин, соответствующих здоровым лицам. Прием пациентами карнозина в течение месяца приводил также к повышению активности СОД плазмы и снижению активности аминотрансфераз сыворотки крови. Эти результаты показывают, что прием карнозина эффективно снижает выраженность ОС в организме больных алкоголизмом. При этом нежелательных побочных эффектов не наблюдалось.

Защита карнозином биомолекул от окисления, индуцированного этанолом и ацетальдегидом in vitro. В экспериментальных исследованиях было доказано, что карнозин в концентрации 5 мМ повышает устойчивость эритроцитов больных алкоголизмом к гемолизирующему действию кислоты [44], подавляет окислительную модификацию белков и липидов плазмы крови, вызванную как этанолом, так и ацетальдегидом. Методом электрофореза в полиакриламидном геле выявлено, что инкубация крови с ацетальдегидом приводит к появлению высокомолекулярных белков в плазме, которые не обнаружены ни в контрольных образцах, ни в образцах с этанолом. Это свидетельствует об ацетальдегид-индуцируемом образовании белковых агрегатов, которые образуются в результате свободнорадикального окисления. В образцах крови с ацетальдегидом, в которые был добавлен карнозин, высокомолекулярных белков не выявлялось. То есть карнозин препятствовал ацетальдегид-индуцируемому образованию агрегатов белков плазмы крови. В целом эти исследования показали, что положительный эффект карнозина при лечении больных алкоголизмом может быть обусловлен, в том числе, и способностью этого дипептида защищать белки и липиды от окислительного повреждения, вызванного этанолом и ацетальдегидом.

Применение карнозина при физиологических состояниях, сопровождающихся активацией свободно-радикальных процессов. ОС может развиваться не только при патологических процессах, но и при больших физических нагрузках, а также при физиологическом старении организма. Поэтому уже сегодня карнозин находит широкое применение как общеукрепляющее средство для здоровых людей в условиях физического и психологического напряжения, при действии различных неблагоприятных факторов, в экстремальных условиях. Карнозин применяют для ускорения процессов восстановления утомленных мышц и повышения их работоспособности у спортсменов [33] и у здоровых пожилых людей, стремящихся к активному образу жизни [37]. В экспериментальных условиях было показано геропротекторное действие карнозина. В опытах с использованием специально выведенной линии быстростареющих мышей было доказано, что включение в их рацион карнозина приводит к замедлению процесса старения животных за счет повышения антиоксидантного статуса их организма [27]. Есть сообщения об антистрессорном действии карнозина, а также о возможном его использовании у людей, страдающих нарушениями сна [24]. Перспективны разработки использования карнозина в косметической отрасли, что подтверждают имеющиеся данные о способности карнозина предотвращать структурные изменения коллагена в коже, препятствовать потере ее эластичности [45].

Представленные данные об успешном использовании карнозина при разных патологиях и при физиологических состояниях, сопровождающихся активацией свободно-радикального окисления, демонстрируют перспективность использования карнозина в качестве эффективного антиоксиданта, протектора тканей от различных неблагоприятных факторов, индуцирующих развитие окислительного стресса.

По материалам natural-sciences.ru

УДК 616.89 — 008.454: 612.396.398

ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ МОДИФИКАЦИЯ БЕЛКОВ ПЛАЗМЫ КРОВИ БОЛЬНЫХ ПСИХИЧЕСКИМИ РАССТРОЙСТВАМИ

Малев Александр Леонидович, канд. мед. наук, ассистент
Захарова Анна Николаевна, канд. мед. наук, асисстент
Лазарев Константин Леонидович , д-р мед. наук, проф.
Сатаева Татьяна Павловна, аспирант , ассистент
Житова Виктория Андреевна, студент
Крымский государственный медицинский университет им. С.И. Георгиевского

В плазме крови больных с психическими расстройствами ( шизофрения, алкогольная єнцефалопатия ) проведен сравнительный анализ спонтанного окисления белков по уровню карбонильных производных. Выявлено повышение интенсивности окислительной модификации белков у больных с нарушением психики по сравнению со здоровыми людьми.
Ключевые слова: окислительный стресс, окислительная модификация белков,шизофрения, алкоголь.

The blood plasma of patients with mental disorders (schizophrenia , alcohol encephalopathy) was examined , a comparative analysis of the spontaneous oxidation of proteins in terms of carbonyl derivatives was carried out . It was revealed the increased intensity of oxidative modification of proteins in patients with mental disorders comparedwith healthy people.
Key words: oxidative stress , oxidative modification of proteins, schizophrenia, alcohol.

Состояниие антиоксидантной системы в первую очередь зависит от характера метаболических процессов в различных тканях. Большое значение имеют не только абсолютные величины активности про- и антиоксидантных систем, но и их соотношение между собой, буферная емкость антиоксидантной защиты. Некоторые ткани (мозг, сетчатка, легкие) обладают повышенной чувствительностью к окислительному стрессу, что связано с особенностью их химического строения и метаболизма. Повышенная чувствительность мозговой ткани обусловлена высокой степенью насыщения кислородом (1/5 от общего количества кислорода в организме), преобладанием полиненасыщенных жирных кислот, присутствием «активной формы» железа и низкой активностью отдельных звеньев ферментативной антиоксидантной защиты, в частности, каталазы [1]. При патологических состояниях в мозговой ткани создаются условия для интенсивной генерации радикальных продуктов, повышения окислительной деструкции белков, липидов, что приводит к нарушению структуры и функции клеточных мембран [2]. Нами были проанализированы интенсивность окислительной модификации белков (ОМБ) плазмы крови (спонтанной) у больных с психическими нарушениями ( шизофрения, алкогольная энцефалопатия ). Определение показателя ОМБ плазмы крови позволяет судить о выраженности оксидантного стресса, которая различна при эндогенном (шизофрения) и экзогенном процессе (психические и поведенческие расстройства в результате употребления алкоголя), что позволяет объективизировать и повысить точность диагностики и дифференциальной диагностики, индивидуально скорректировать лечебные мероприятия и тактику ведения пациента.

Материал и метод ы исследования
Основу данной методики составляет определение показателя спонтанной ОМБ плазмы крови по уровню карбонильных производных у пациентов с психическими и поведенческими расстройствами в результате употребления алкоголя и у пациентов с шизофренией. Эффективность методики была апробирована на трех группах, состоящих из 50-ти мужчин в возрасте от 18 до 46 лет: группа контроля, состоящая из первичных доноров — психически и соматически здоровых мужчин; пациенты с шизофренией (эндогенная группа); пациенты с психическими и поведенческими расстройствами в результате употребления алкоголя (экзогенная группа). Всем обследуемым с целью установления диагноза или исключения психических и поведенческих расстройств с их согласия были применены стандартные клинико-анамнестический, клинико-психопатологический методы исследования, а также оценка неврологического статуса и клинико-лабораторные методы исследования, позволяющие исключить неврологическую и выраженную соматическую патологию. Верификация диагноза осуществлялась по глоссарию психопатологических синдромов и состояний [4] и критериям, отраженным в МКБ-10 [5]. Основным клиническим критерием отбора пациентов был клинический полиморфизм психопатологических проявлений, который на начальных этапах диагностики может вызывать затруднения в дифференциальной диагностике на основе феноменологического подхода. Статистическая обработка результатов проведена с использованием непараметрических методов анализа. При анализе результатов, представленных в Таб.1, полученных в ходе апробации предлагаемого способа была выявлена достоверная разность показателя ОМБ (р

Психические и поведенческие расстройства в результате употребления алкоголя

Примечание: * – при парном сравнении групп критерий значимости p < 0,001
Mean – среднее арифметическое
±SD – среднее квадратичное (стандартное) отклонение среднего арифметического значения
±SE – средняя квадратичная (стандартная) ошибка среднего арифметического значения
p – критерий значимости различий

Таким образом в пользу эндогенный процесса при шизофрении свидетельствуют показатели ОМБ в диапазоне от 0,5945 до 0,7719 ЕОП (условные единицы оптической плотности); в пользу экзогенного процесса при психических и поведенческих расстройствах в результате употребления алкоголя – в диапазоне от 1,4213 до 1,8149 ЕОП.

Эффективность методики подтверждается следующими примерами ее выполнения.

Пример 1. Пациент Г, 25 лет. Поступил по направлению К-ой центральной районной больницы, где находился в связи с развившимся у больного психомоторным возбуждением, наплывом зрительных и слуховых галлюцинаторных расстройств. Переведён для дальнейшего лечения в 11-е отделение КРПБ №1. Психический статус при поступлении. Малодоступен продуктивному контакту, агрессивен, дезориентирован в месте и времени, ориентирован в собственной личности, беспокоен, напряжен, с трудом удерживался в пределах палаты, стремится куда-то идти, негативистичен, выражен тремор рук. Считает, что находится «дома среди своих друзей». Во время беседы пугливо осматривается по сторонам, к чему-то приглядывается, что-то ищет в постели, заглядывает под кровать, разговаривает сам с собой, к чему-то прислушивается. Ответы не по существу, эмоционально не устойчив, мышление паралогично. Слышит внутри головы голоса приятелей, которые предлагают ему выпить. Вразумительный ответ о длительности и характере употребления алкоголя получить не удается. Симптомы внушения определить не удается из-за негативизма и малодоступности пациента. Окружающей ситуации не осмысляет. Критики к болезненным переживаниям нет. Неврологических патологических рефлексов и менингиальных знаков нет. Клинико-психопатологическое обследование говорит о наличии у пациента полиморфного психотического расстройства, которое из-за отсутствия продуктивного контакта и отсутствия анамнестеческих данных можно отнести как к экзогенному, так и эндогенному спектру. Показатель ОМБ плазмы крови на длине волны 363 нм составил 1,7068 ЕОП. На основании сопоставления полученного значение этого показателя с его диапазонами значений приведенными в таблице 1, было сделано заключение о наличии у пациента выраженного экзогенного процесса, что в совокупности с клинико-психопатологическим методом позволило поставить предварительный диагноз алкогольного делирия, правильно выбрать тактику ведения и лечения пациента, что в дальнейшем подтвердилось психическим статусом при выходе из психоза и анамнестическими данными полученными от родственников с постановкой окончательного диагноза: психические и поведенческие расстройства в результате употребления алкоголя с расстройством восприятия, состояние отмены с делирием без судорог, ранняя ремиссия.

Пример 2. Пациент Д. 22 года. Поступил в сопровождении бригады скорой медицинской помощи в связи психомоторным возбуждением и агрессивностью по отношению к родственникам.

Психический статус при поступлении: сознание не нарушено, внешне не опрятен. Доступен продуктивному контакту, ориентирован в месте и времени, собственной личности. Моторика выражает напряжение и тревогу. Сообщил, что перед конфликтом с родственниками выпил со знакомым 100 г водки. Ранее неоднократно лечился в данной больнице после конфликтов с родственниками. Периодически выпивает, объясняет тем, что это помогает расслабиться, снять тревогу и что так легче общаться. Многословен. Раздражителен. Глазного контакта избегает. Уверяет, что за ним следят, хотят нанести ему вред, что родственники к нему плохо относятся. Жалобы на навязчивые и тревожные мысли по незначительным поводам, наплывы мыслей, трудность сосредоточения. Враждебно и агрессивно настроен к родственникам. Внимание не устойчивое, быстро переходит от одной темы к другой, не закончив предыдущую. Эмоционально не устойчив, холоден по отношению к родственникам. Отмечает невозможность заснуть каждую ночь и беспокойный сон, раздражительность, сниженное настроение, что периодически облегчает себе состояние приемом небольших доз спиртного. Фиксирован на своем состоянии. Мышление абстрактно-логическое снижено, паралогическое, разноплановое с идеями переоценки. Бредовые идеи отношения, преследования. Причину частых конфликтов в семье рационализирует. Интеллект соответствует полученному образованию и возрасту, память сохранена. Критика к своему состоянию формальная, пытается рационализировать и объяснять свое состояние различными посторонними, незначимыми причинами. Неврологических патологических рефлексов и менингиальных знаков нет. Клинико-психопатологическое обследование и анамнестические данные свидетельствуют о наличии у пациента симптомов шизофрении (эндогенного психопатологического процесса), однако на их основании нельзя исключить коморбидный экзогенный процесс, поскольку известно, что пациент периодически употребляет алкоголь, а в клинической картине присутствуют симптомы, схожие с симптомами абстиненции (агрессивность, страх, тревога, раздражительность, нарушение сна). При этом необходимо учитывать, что бредовые идеи также могут развиваться на фоне злоупотребления алкоголем. Показатель ОМБ плазмы крови на длине волны 363 нм составил 0,7191 ЕОП. Значение этого показателя сопоставленное с его диапазонами значений приведенными в таблице 1 позволило исключить экзогенный процесс и подтвердить принадлежность клинических проявлений к расстройствам эндогенного спектра с поставкой диагноза параноидной шизофрении, что в дальнейшем подтвердилось данными из архивной медицинской документации, а также дальнейшими клинически наблюдениями и ответом на терапию данного заболевания.

Таким образом, использование заявляемого способа позволяет объективизировать диагностический и дифференциально-диагностический процесс в современной психиатрической и наркологической практике. Кроме того, данный способ впервые позволяет оценивать выраженность оксидантного стресса на уровне белков как важное звено патогенеза психических и поведенческих расстройств, на основании чего может подбираться индивидуальная патогенетическая антиоксидантная терапия. Также следует отметить, что метод клинико-биохимической оценки показателя окислительной модификации белков плазмы крови впервые используется в психиатрической и наркологической практике, не требует сложного специального оборудования, отличается воспроизводимостью и доступностью для психиатрической и общеклинической практики.

1. Малев Александр Леонидович «Роль окислительной модификации белков в диагностике эндогенных и экзогенных психических расстройств». Дис.. канд. мед. наук. Харьков – 2009.
2. Корнышева Е. А. «Особенности изменений фосфатидилинозитов крови у больных с алкогольным поражением сердца». Дис.. канд. мед. наук. Тверь, 1992.
3. Дубинина Е. Е. Окислительная модификация белков сыворотки крови человека, метод ее определения / Е. Е. Дубинина , С. О. Бупмистров, Д. А. Ходов, Г. Е. Поротов // Вопр. мед. химии. ? 1995.? Т. 41, № 1. ? С. 24?26.
4. Глоссарий психопатологических синдромов и состояний: [методическое пособие для унифицированной клинической оценки психопатологических состояний]. ? М.: НИИ профилактической психиатрии, 1990. ? 112 с.
5. Международная классификация болезней (10 пересмотр). Классификация психических и поведенческих расстройств. Версия КРАППП. ? Симферополь: Сонат, 1998. ? 81 с.

По материалам gisap.eu