Влияние токоферола на обмен глутатиона при остром экспериментальном панкреатите

Influence of tocopherol on exchange of glutathion in acute experimental pancreatitis

Шукуров И.Б. Умуров Ф.Ф.

05.03.2020 393

№ 3 (69)

Цитировать:

Шукуров И.Б., Умуров Ф.Ф. Влияние токоферола на обмен глутатиона при остром экспериментальном панкреатите // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2020. № 3 (69). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/8982 (дата обращения: 21.11.2024).

Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

В статье анализируется обмен глютатиона и его связь с процессами детоксикации и липопероксидации при остром экспериментальном панкреатите в зависимости от антиоксидантного состояния организма.

ABSTRACT

The article analyzes the exchange of glutathione and its relationship with the processes of detoxification and lipoperoxidation in acute experimental pancreatitis, depending on the antioxidant state of the body.

Ключевые слова. Панкреатит, внутриклеточные процессы, гомеостаз глутатиона, детоксикация, антиоксидантный статус.

Keywords. Pancreatitis, intracellular processes, glutathione homeostasis, detoxification, antioxidant status.

Многочисленными экспериментальными исследованиями [1] было показано, что при действии различных ядов на организм идет интенсивное расходование GSH в реакциях конъюгации. Это сопровождается увеличением активности ГSТ, обеспечивающей вторую фазу детоксикации. Одновременно снижается общий уровень глутатиона, активность глутатионпероксидазы, в связи с этим ослабляется другое звено системы детоксикации -механизмы антиперекисной защиты, что может сопровождаться резким возрастанием перекисного окисления липидов, являющегося причиной развития поражения биологических мембран [2].

Глутатион занимает центральное место и в третьем звене системы детоксикации – в антирадикальной и антиперекисной защите клетки [3].

По данным А.А.Гольдберг, Н.Б.Поберезкина выявлено снижение активности ГР в ткани поджелудочной железы в начальной стадии развития процесса и особенно в терминальном периоде. Разрушение ткани поджелудочной железы, клеточных мембран при моделировании острого панкреатита сопровождалось повышением активности g-ГТП в ткани железы уже в первые часы после перевязки протока. Снижение ГР и активация g-ГТП ведут к уменьшению содержания в ткани восстановленного глутатиона и снижению ее антиоксидантных возможностей, в результате чего активируется процесс перекисеобразования, накапливаются продукты перекисного окисления. В связи с вышеизложенным в данной главе мы изучили обмен глутатиона печени и крови при развитии ОП и влияние на этот процесс токоферола. Результаты исследований показали (табл.1), что в печени экспериментальных животных как контрольной группы, так и острым панкреатитом наблюдаются изменения пула глутатиона. На 7-сутки исследования у животных контрольной группы наблюдается повышение содержания общего глутатиона по сравнению интактными животными на 7,25%. Такое увеличение общего глутатиона происходит за счет повышения содержания окисленной его формы, что составило у животных этой группы 31,95%. На 10-е сутки исследования уровень окисленного глутатиона у животных этой группы сохраняется (460,1±2,8), а через месяц от начала эксперимента изменений пула глутатиона нами не обнаружено. Полученные результаты были почти такими, как у животных интактной группы.

У животных острым панкреатитом наиболее выраженное повышение общего глутатиона нами отмечено на 7-сутки исследования. Если у интактных животных содержание общего глутатиона составляла 432,9±8,6 мг%, то у животных с острым панкреатитом оно равнялось 568,2±3,2, что на 31,2% выше. Следует отметить, что у животных этой группы увеличен также уровень восстановленного глутатиона вследствие активации механизмов есттественной защиты и оно составило 437,6±4,19 мг%. Повышение уровня общего глутатиона происходит, в основном, за счет его окисленной формы, так как содержание окисленного глутатиона у животных этой группы повышено в 2,47 и 1,87 раза по сравнению животными интактной и контрольной групп. На 10-сутки исследования у животных с острым панкреатитом отмечено некоторое снижение содержания общего глутатиона по сравнению с данными, полученными на 7-сутки исследования (518,5±4,8 ; 568,2±3,2 мг%). В этот срок исследования также наблюдается повышение пула глутатиона, в основном, за счет его окисленной формы. Содержание окисленного глутатиона в этот срок в 2,2 и 1,67 раза выше соответственно. Результаты исследования показали, что через 1 месяц от начала эксперимента наблюдается снижение различных форм глутатиона по сравнению с предыдущими сроками исследования. Но эти значения не достигают уровня показателей животных интактной или контрольной групп. Так, содержание общего глутатиона составляет 469,8±3,9 мг%, а восстановленного и окисленного 408,0±5,42 и 61,8±1,98 мг% соответственно.

Таблица 1.

Содержание различных форм глутатионов в ткани печени при остром экспериментальном панкреатите (мг%) (М

Группа	На 7-е сутки			На 10-е сутки			Через 1 месяц
животных (n=8)	Общий	Восстановленный	Окисленный	Общий	Восстановленный	Окислен- ный	Общий	Восстановленный	Окисленный
Интактная	439,9±8,6	380,0±3,53	52,9±2,73	432,9±8,6	380,0±3,53	52,9±2,62	432,9±8,6	380,0±3,53	52,9±2,62
Контрольная	464,3±4,6	394,5±4,29	69,8±2,41	460,1±2,8	393,1±3,35	67,0±2,67	436,1±4,1	382,3±3,91	53,6±2,42
Острый панкреатит	568,2±3,2	437,6±4,19	130,6±4,71^аб	518,5±4,8^а	406,2±3,58	112,3±2,72 ^аб	469,8±3,9	408,0±5,42	61,8±1,98
Острый панкреатит + a-токоферол	484,1±3,9	412,9±3,36	71,2±3,39^в	479,3±3,9	413,0±4,21	66,3±6,63^в	443,3±2,7	388,8±5,10	54,5±2,28

Примечание: достоверность P<0,05:

а – по отношению к интактной; б – по отношению к контрольной группе;

в – по отношению к ОП; в остальных случаях – P>0,05

Для выяснения адаптационной возможности системы глутатиона в печени экспериментальных животных нами проанализированы соотношения GSSG/GSH и GSH/общий глутатион. Так, на 7- и 10-сутки развития острого панкреатита наблюдается повышение коэффициента GSSG/ГSГ на 114 и 98% соответственно (рис. 1) по сравнению с показателями интактной группы животных. Через 1 месяц после эксперимента достоверных изменений данного коэффициента нами не обнаружено (повышение составляет лишь 8,9%). Увеличение коэффициента GSSG/GSH в печени крыс с острым панкреатитом свидетельствует о накоплении окисленного глутатиона в организме экспериментальных животных. Подтверждением этому является уменьшение коэффициента GSH/общий глутатион на 12,3 и 10,8% соответственно на 7- и 10- сутки эксперимента (рис. 2). Таким образом, на 7- и 10-сутки развития острого панкреатита наблюдается активация системы глутатиона, который характеризуется повышением содержания общего глутатиона за счет восстановленной и, особенно, окисленной форм. Предварительное насыщение организма экспериментальных животных токоферолом предотвращает резкие изменения пула глутатиона в ткани печени. У этой группы животных на 7 сутки исследования общий глутатион составил 484,1±3,9 мг%. Такое содержание общего глутатиона все еще превышает его содержание по сравнению как с интактными, так и с контрольными на 11,83 и 4,26% соответственно, в то же время оно ниже на 14,8% по сравнению с группой животных с острым панкреатитом. Повышение общего глутатиона происходит за счет как восстановленного, так и окисленного глутатиона. По сравнению с интактными и контрольными животными содержание восстановленного глутатиона повышено соответственно на 8,66 и 4,66%, а окисленного на 34,59% по сравнению с интактной группой животных. В 1,83 раза снижается содержание окисленного глутатиона по сравнению с животными ОП, которые не получали витамина Е.

Рисунок 1. Изменение коэффициента GSSG / GSH в ткани печени при экспериментальном остром панкреатите

Рисунок 2. Изменение коэффициента GSH / общий глутатион в ткани печени при экспериментальном остром панкреатите

На 10-сутки исследования наблюдается снижение пула глутатиона по сравнению с предыдущим сроком исследования. По сравнению с животными, не получавшими витамина Е у этой группы животных повышение общего глутатиона происходит за счет его восстановленной формы, так как почти в 2 раза содержание окисленного глутатиона снижено по сравнению с животными, не получавшими антиоксиданта.

Через 1 месяц после начала экспримента достоверных изменений пула глутатиона нами не обнаружено. Определение соотношения GSSG/Г SГ показало, что она повышается лишь на 23,7 и 15,1% на 7 и 10-сутки исследования (рис. 1). Понижение данного коэффициента у животных этой группы, по сравнению с животными, которые не получали витамина Е, свидетельствует о повышении содержания восстановленного глутатиона. Об этом свидетельствует не достоверное изменение соотношения GSH/общий глутатион (рис. 2).

Таблица 2.

Динамика изменения глутатионредуктазы в печени при остром экспериментальном панкреатите (нм.НАДФ.Н/мг белка мин)

Группа	Кол-во	Сроки исследования
животных	Живот-ных	На 7 день	На 10 день	Через 1 месяц
1. Интактная	8	0,0714±0,0017	0,0714±0,0017	0,0714±0,0017
2. Контрольная	8	0,0632±0,0014	0,0556±0,0020	0,0610±0,0020
3. ОП	8	0,0402±0,0018	0,0305±0,0021	0,0467±0,0014
4. ОП + Е	8	0,0673±0,0013	0,0520±0,0017 Р_2-4>0,05	0,0580±0,0017 Р₁_-4>0,05

Примечание: Р во всех случаях достоверно.

Превращение GSSG в Г SН происходит при участии фермента ГР с интенсивным расходованием НАДФН. Распад GSSG в организме осуществляется ферментом g-ГТ. В связи с вышеизложенными нами в дальнейшем исследована активность ферментов ГР и g-ГТ, участвующих в метаболизме глутатиона. Проведенные исследования показали (табл. 2), что активность ГР у животных контрольной группы снижается во все сроки исследования соответственно на 11,5, 22,13, 14,57%. Более выраженные изменения обнаружены на 10-сутки исследования (0,0556±0,0020 нм НАДФН/мг белка.мин). У животных с ОП активность данного фермента наиболее резко снижено на 10-сутки исследования. Если на 7-сутки активность ГР снижено на 43,7%, то на 10-сутки исследования оно снижено 2,34 раза по сравнению с интактными животными. Через 1 месяц после эксперимента хотя активность ГР повышается на 16,17 и 53,11% соответственно, но оно не достигает данных животных интактной или контрольной группы (0,0467±0,0014; 0,0714±0,0017; 0,0610±0,0020 нм НАДФН/мг белка.мин. соответственно).

Предварительное насыщение организма животных с экспериментальным острым панкреатитом приводит к индукции глутатионредуктазы печени. На 7-сутки исследования активность ГР повышается на 67,41% по сравнению с данными животных с ОП. Некоторое повышение активности ГР обнаружено на 10-сутки исследования и оно составило 70,49% по сравнению с животными с ОП. Результаты определения активности данного фермента показало повышение его активности до 0,068±0,0017 нм НАДФН/мг белка·мин, но не доходит до значений интактных животных (0,0714±0,0017 нмНАДФН/мг·белка).

Анализ выше приведенных данных показывает, что несмотря на активацию ГР содержание GSH относительно постепенно снижается на фоне продолжающегося накопления GSSG. Анализ соотношения ГР/GSSG у интактных животных показало (рис. 3), что оно равно 0,0013, в то время этот коэффициент у контрольных животных на 7-сутки эксперимента равен 0,0009, что ниже уровня интактных на 69,23%. На 10-сутки и через 1 месяц от начала эксперимента этот коэффициент был равен на 0,0008 и 0,0011 соответственно, что показывает его нарастание и приближение к значениям интактной группы животных.

Рисунок 3. Коэффициент соотношения GSSGred / GSSG печени при остром экспериментальном панкреатите

Коэффициент ГР/GSSG у животных с ОП на 7- и 10-сутки исследования резко снижен и равен 0,0003 и 0,00027 соответственно. Через 1 месяц от начала эксперимента этот коэффициент возрастает в 2,5 и 2,77 раза соответственно. В результате индукции глутатионредуктазы у животных с ОП, предварительно получавших витамин Е, коэффициент ГР/GSSG во все сроки исследования был выше, чем у животных с ОП (3, 2, 8, 1,6 раза соответственно). Хотя эти значения не приближались к данным интактной группы, но они были приблизительно такие же, как у животных контрольной группы. Согласно литературным данным, увеличение химической нагрузки приводит к активации системы глутатиона и к снижению уровня GSH, интенсивно расходуемого в качестве агента коньюгации и накоплению фонда GSSG. В свою очередь GSH восполняется за счет активации ГР с интенсивным расходованием НАДФН.

Окисленная форма глутатиона в тканях может накапливаться в результате снижения его расщепления под действием фермента g- глутамилтрансферазы (g-ГТ). Исследование активности данного фермента в микросомально-цитозольной фракции печени показало уменьшение его активности у животных контрольной группы во все сроки исследования на 22,5, 15, 10,0% соответственно (табл. 3). Активность g-ГТ наиболее выраженно снижен у животных с ОП на 7- и 10-сутки эксперимента. Если на 7-сутки снижение его активности составляет 40,0%, то на 10 день оно равно 27,5%. Через 1 месяц от начала эксперимента снижение g-ГТ такое же, как и у контрольной группы животных (0,0036 ± 0,0002 ед/мг белка).

Таблица 3.

Динамика изменения g-ГТ в печени при остром экспериментальном панкреатите (ед/мг белка мин)

Группа	Кол-во	Сроки исследования
животных	Живот-ных	На 7 день	На 10 день	Через 1 месяц
1. Интактная	8	0,0040±0,0002	0,0040±0,0002	0,0040±0,0002
2. Контрольная	8	0,0031±0,0002	0,0034±0,0001	0,0036±0,0002
3. ОП	8	0,0024±0,0001	0,0029±0,0001	0,0036±0,0001
4. ОП + Е	8	0,0033±0,0001	0,0033±0,0002	0,0043±0,0003
		P_2-4>0,05	P_2-4>0,05	P во всех случаях недостоверен

Примечание: в остальных случаях P<0,05

Предварительное насышение организма экспериментальных животных витамином Е показало увеличение активности g-ГТ по сравнению с животными ОП и оно было более выражено на 7-сутки, чем на 10-сутки исследования и их значения были равны 137,5 и113,8% соответственно. К концу эксперимента активность g-ГТ статистически незначимо превышала значения интактных животных, составляя 0,0043 ±0,0003 ед/мг белка · мин.

Анализ соотношения g-ГТ/GSSG показал, что у интактных животных коэффициент последнего составляет 0,00008 (рис. 4). На 7- и 10- сутки эксперимента у животных контрольной группы соотношение g-ГТ/GSSG снижено и составляет 0,00004 и 0,00005, что на 50 и 37,5% ниже уровня интактных животных соответственно. Это соотношение через через 1 месяц исследования повышается и составляет 0,00007, что ниже значений интактных животных на 12,5%. ОП характеризуется резким снижением соотношения g-ГТ/GSSG на 10- и, особенно, на 7-сутки исследования (0,00003 и 0,00002 соответственно). У этих же животных через 1 месяц от начала эксперимента этот коэффициент повышен в 3 и 2 раза соответственно с данными на 7- и 10-сутки исследования.

В группе животных с острым панкреатитом при введении витамина Е на 7- и 10- сутки исследования резкого снижения данного коэффициента не обнаружено у этих групп животных оно составило 0,00005, что ниже уровня интактных животных на 37,5%. Через 1 месяц от начала эксперимента соотношение g-ГТ/GSSG такое же, как у интактных животных (0,00008) и на 25% выше, чем у животных не получавших витамина Е.

Таким образом, при ОП наблюдается накопление токсического соединения GSSG в результате снижения активности ферментов, участвующих в восстановлении глутатиона и его распаде. Предварительное насыщение организма экспериментальных животных приводит к повышению активности ферментов, участвующих в обмене глутатиона – ГР и g-ГТ и как результат этого процесса приводит к уменьшению содержания GSSG, повышению GSH.

Список литературы:
1. Бондарь Т.Н.,Ланкин В.З.,Антоновский В.Л. Восстановление органических гидроксипероксидов глутатионредуктазной и глутатион-S-трансферазной реакции, влияние структуры субстрата.//Доклады АН СССР.-1989.-Т.304.-№1.-С.217-220.; Бушма М.И.,Леганькова Л.Ф.,Лукиенко П.И. Действие фолиевой кислоты на гидроксилирующую функцию печени, активность УДФ-гиалурацил- и глутатион-S-трансфераз нормальных и подвергнутых частичной гепатэктомии крыс //Фармококинетические исследования при создании и применение лекарственных средств - Каунас, 1987 -Т.4.-№1.-С.228-232; Головенко Н.Я. Механизмы реакций метаболизма ксенобиотиков в биологических мембранах.-Киев, 1981.-220с.; Каримов Х.Я.,Карабанович А.К., Хакимов З.З. Патофизиологические аспекты монооксигеназной системы.- Ташкент. 1994.- 212С.; Chenery F., George M., Krishna G. The effect of ionofore A.23187 and calcium on carbon tetrachlorite-induced toxicity in cultured rat hepatocytes // Toxicol. and Appl. Pharmacol.- 1982.- Vol.60, N 2.-P.241-252.; Coleman J.B., Condie L.W., Lamb R.G. The influence of CCl4 biotransformation on the activation of rat liver phospholipase C in vitro // Toxicol. and Appl. Pharmacol.- 1988.- N 2.-P.200-207.; . Glutathione / Ed. L.Flohe et al. Stuttgart: Thieme.- 1974.- 316 p.; Haues J.D., Medellan L.J., Stockman P.K. et al. Roles and functions of glutathione // Biochem. Soc. Trans.- 1987.- Vol.15.- P.721-725.; Kuizera E.N., Hulbert P.B., Hicks R. Depletion of the glutathione content of isolated liver cells by hepatotoxic drugs // J. Pharm. and Pharmacol.- 1980.- Vol.32, N 12. Suppl.- P.52.
2. Головенко Н.Я. Механизмы реакций метаболизма ксенобиотиков в биологических мембранах.-Киев, 1981.-220с.; Головенко Н.Я., Карасаева Т.Л. Сравнительная биохимия чужеродных соединений. Киев, 1983 - 180 с.
3. Голиков С.Н., Саноцкий И.В., Тиунов Л.А. Общие механизмы токсического действия. Москва. 1986-280 с.; Кулинский В.И.,Колесниченко Л.С. Биологическая роль глутатиона//Успехи современной биологии.-1990.-т.110. Вып.1(4).С.20.; Кулинский В.И.,Колесниченко Л.С. Обмен глутатиона//Успехи биол.химии.-1990.-Т.31.-С.157-159.; Мещишен И.Ф., Васильев С.В. Влияние индометацина и волтарена на окисление и восстановление глутатиона в печени белых крыс. // Фармакология и токсикология. - 1985.-№ 1. С.28-30.; Erica Bien. Einfluss von Pyrozolonderivaten auf den Gehalt an reduziertem Glutathion in der Rattenleben // Biomedica. Biochimica Acta.- 1983.- Vol.42, N 5.-P.561-571.; Kuizera E.N., Hulbert P.B., Hicks R. Depletion of the glutathione content of isolated liver cells by hepatotoxic drugs // J. Pharm. and Pharmacol.- 1980.- Vol.32, N 12. Suppl.- P.52.
4. Shukurov I.B. & Amonova H.I. Glutathione metabolism and its state in acute pancreatitis depending on the body's antioxidant status. // EUROPEAN JOURNAL OF PHARMACEUTICAL AND MEDICAL RESEARCH. ejpmr, 2020,7(3),

Информация об авторах