Стан глутатіон-залежної ферментної системи та вплив на неї омега-3 поліненасичених жирних кислот при експериментальній бронхолегеневій патології

введення омега-3 ПНЖК з метою

профілакти-ки і ліку-вання

Експериментальний гострий бронхіт

Цитохром

Р-450

0,80 ± 0,02

0,27 ± 0,02*

0,52 ±

0,04*^, **

0,53 ±

0,07*^, **

0,52 ±

0,04*^, **

Експериментальний хронічний бронхіт

Цитохром

Р-450

0,80 ± 0,04

0,37 ± 0,01*

0,79 ± 0,04**

0,43 ± 0,05*

0,73 ± 0,04**

Експериментальний пневмосклероз

Цитохром

Р-450

0,80 ± 0,03

0,46 ± 0,02*

0,72 ± 0,04**

0,48 ± 0,04*

0,74 ± 0,05**

Примітка. * - Р < 0,05 відносно контролю 1; ** - Р < 0,05 відносно контролю 2.

При експериментальному пневмосклерозі використання омега-3 ПНЖК з профілактичною та лікувально-профілактичною метою призводило до вірогідного підвищення вмісту цитохрому Р-450 у мікросомній фракції печінки на 56,5 % і 60,8 % відповідно відносно щурів з експериментальним пневмосклерозом. При лікувальному застосуванні омега-3 ПНЖК помітного впливу на вміст цитохрому Р-450 відзначено не було.

Таким чином, омега-3 ПНЖК суттєво підвищують вміст цитохрому Р-450 в печінці при експериментальних гострому та хронічному бронхітах і пневмосклерозі, а отже, значно посилюють детоксикаційні можливості організму відносно ендогенних токсинів, що утворюються при вказаних патологіях.

Для більш чіткого уявлення про механізм дії омега-3 ПНЖК у нормі і при патології нами були проведені досліди in vitro. Притаманна живому організму природа омега-3 ПНЖК уможливлює наявність у клітинах шляхів передачі сигналу як для самих полієнових кислот, так і для продуктів їхнього метаболізму, чим надійно забезпечує прояв біологічних властивостей даних субстанцій.

Широкий спектр біологічних ефектів надає омега-3 ПНЖК поліфункціональну дію. Втім, при не зовсім точному патогенетичному використанні вони можуть стати причиною розвитку ефектів, які не були заплановані, і дієвість цих кислот може виявитися нижчою від очікуваної.

Єдиним шляхом, який може допомогти уникнути тактичних помилок при використанні омега-3 ПНЖК як лікарського засобу, є чітке уявлення про механізм їхньої дії. Тому було важливо вивчити, як впливають омега-3 ПНЖК на стан глутатіон-залежної ферментної системи - безпосередньо чи опосередковано.

Вивчення впливу омега-3 ПНЖК на активність глутатіон-залежних ферментів і вміст глутатіону in vitro проводили з використанням цитозольної фракції печінки, крові та гемолізату еритроцитів здорових щурів і щурів з експериментальним гострим бронхітом. Дослідження проводили після періоду годинної преінкубації дослідного матеріалу з омега-3 ПНЖК.

Встановлено, що омега-3 ПНЖК за умов in vitro викликали підвищення активності глутатіон-залежних ферментів: ГР - на 63,1 % і ГП - на 72,6 % у цитозольній фракції печінки здорових щурів (рис. 8). Активність ГТ залишалася майже незмінною.

Досліди, проведені на цитозольній фракції печінки щурів з експериментальним гострим бронхітом, показали, що преінкубація цієї фракції з омега-3 ПНЖК протягом години призводить до підвищення активності ГТна 49,4 %, ГР - на 47,1 % і ГП - на 190,3 % порівняно з відповідними показниками у цитозольній фракції печінки щурів з експериментальним гострим бронхітом, що не була преінкубована з омега-3 ПНЖК (рис. 9).

У дослідах in vitro було встановлено, що преінкубація як крові, так і гемолізату еритроцитів інтактних щурів з омега-3 ПНЖК протягом години не призводила до змін активності ферментів ГТ і ГР. Одночасно активність ГП зросла на 110,7 % після преінкубації крові та на 128,4 % після преінкубації гемолізату еритроцитів. Вміст відновленого глутатіону знизився у 1,4 раза, вірогідно знижувався і вміст загального глутатіону.

Преінкубація крові або гемолізату еритроцитів щурів з експериментальним гострим бронхітом з омега-3 ПНЖК не призводила до змін активності ГТ і ГР. Активність ГП залишалася підвищеною і дорівнювала значенню цього показника у щурів з експериментальним гострим бронхітом при відсутності преінкубації зомега-3 ПНЖК. Вміст відновленого і загального глутатіону вірогідно знижувався.

Отже, результати проведених in vitro досліджень свідчать, що омега-3 ПНЖК сприяють підвищенню активності всіх трьох глутатіон-залежних ферментів у цитозольній фракції печінки, а також активності ГП в еритроцитах. Підвищення активності ферментів після преінкубації цитозольної фракції печінки та гемолізату еритроцитів з омега-3 ПНЖК вказує на можливість безпосереднього впливу цих кислот на ферментну систему глутатіону в організмі.

На підставі отриманих даних можна зробити висновок, що омега-3 ПНЖК за умов in vitro впливають на активність глутатіон-залежних ферментів і вміст глутатіону. До того ж, цей ефект є більш вираженим у цитозольній фракції печінки, ніж у крові.

Таким чином, проведені дослідження розширили наше уявлення про біохімічні механізми розвитку експериментальних гострого, хронічного бронхітів та пневмосклерозу, важливим ланцюгом яких, як виявлено, є зміни в глутатіон-залежній і монооксигеназній ферментних системах. При цьому простежується певна залежність ступеня порушень у цих системах від виду експериментальної патології.

Підсумовуючи дані про вплив екзогенних омега-3 ПНЖК на стан глутатіон-залежної і монооксигеназної ферментних систем при експериментальному гострому та хронічному бронхітах і пневмосклерозі, можна зробити висновок, що поліненасичені жирні кислоти сімейства омега-3 мають коригуючий вплив на вказані ферментні системи і, таким чином, можуть бути використані з профілактичною і лікувальною метою при вказаних бронхолегеневих патологіях.

Можливість корекції активностей глутатіон-залежної та монооксигеназної систем відкриває нові перспективи у вирішенні проблеми підвищення адаптаційних і компенсаторних можливостей організму, відновленні гомеостазу в життєвоважливих біохімічних системах в умовах патології, розширенні меж адекватності сприйняття того чи іншого несприятливого чинника впливу на організм у цілому або на окремі його клітини, підвищення ефективності лікування хворих із запальними захворюваннями бронхолегеневої системи.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі представлено теоретичне узагальнення та нове вирішення наукового завдання, яке полягало у встановленні особливостей змін у глутатіон-залежній ферментній системі при експериментальній бронхолегеневій патології різного генезу та обґрунтуванні можливості використання омега-3 поліненасичених жирних кислот для її реактивації. У ході роботи були зроблені такі висновки:

1. При експериментальному гострому бронхіті відбувається підвищення глутатіонредуктазної активності в цитозольній фракції печінки в 1,4 раза на 7-у добу, в 1,3 раза - на 12-у та 18-у добу, глутатіонпероксидазної активності - в 1,4 раза на 12-у добу розвитку патології порівняно з контролем. В еритроцитах підвищується глутатіонпероксидазна активність на 3-ю добу розвитку патології в 2,6 раза, на 7-у - в 2,0 рази, на 12-у - в 2,8 раза та на 18-у - в 2,2 раза. Істотно знижується вміст цитохрому Р-450 в мікросомній фракції печінки: в 3,0 рази, в 2,1 раза та в 1,6 раза відповідно на 7-у, 12-у та 18-у добу розвитку гострого бронхіту.

2. Експериментальний хронічний бронхіт супроводжується зниженням глутатіонтрансферазної активності в 1,3 раза й підвищенням глутатіонпероксидазної активності в 1,4 раза в цитозольній фракції печінки. При цьому в еритроцитах глутатіонпероксидазна активність підвищується у 2,2 раза. У мікросомній фракції печінки знижується вміст цитохрому
Р-450 в 2,2 раза.

3. В умовах експериментального пневмосклерозу глутатіонредуктазна і глутатіонпероксидазна активності в цитозольній фракції печінки підвищуються відповідно в 1,7 і 2,5 раза, глутатіонпероксидазна активність еритроцитів зростає майже в 3,0 рази. Вміст цитохрому Р-450 у мікросомній фракції печінки знижується в 1,7 раза.

4. При досліджених експериментальних бронхолегеневих патологіях, особливо при пневмосклерозі, спостерігається зниження вмісту відновленого глутатіону в еритроцитах. Вміст відновленого глутатіону при гострому бронхіті вірогідно знижується в 1,2 раза, при хронічному бронхіті - в 1,3 раза, при пневмосклерозі - 1,6 раза порівняно з контролем.

5. Використання омега-3 поліненасичених жирних кислот при вивчених патологічних станах сприяє нормалізації функціонального стану глутатіон-залежної ферментної системи як у цитозольній фракції печінки, так і в еритроцитах при різних режимах їх введення.

6. Омега-3 поліненасичені жирні кислоти за умов бронхолегеневих патологій підвищують вміст цитохрому Р-450 в мікросомній фракції печінки. За умов гострого бронхіту при використанні омега-3 поліненасичених жирних кислот з профілактичною, лікувальною та лікувально-профілактичною метою вміст цитохрому Р-450 підвищується в 2,0 рази. При хронічному бронхіті та пневмосклерозі більш ефективним є використання омега-3 поліненасичених жирних кислот з профілактичною та лікувально-профілактичною метою. При цих режимах введення вміст цитохрому Р-450 підвищується в 2,0 рази при хронічному бронхіті, при пневмосклерозі - в 1,6 раза відносно щурів з відповідною бронхолегеневою патологією.

7. Омега-3 поліненасичені жирні кислоти у пробах in vitro підвищують глутатіонпероксидазну і глутатіонредуктазну активності цитозольної фракції печінки в 1,7 раза і 1,6 раза відповідно та глутатіонпероксидазну активність еритроцитів інтактних щурів в 2,1 раза. Вплив омега-3 поліненасичених жирних кислот за умов in vitro на ферментативні активності цитозольної фракції печінки тварин з модельованим гострим бронхітом суттєвіший і проявляється у вигляді підвищення активності всіх трьох ключових глутатіон-залежних ферментів: глутатіонпероксидази - в 2,9 раза, глутатіонредуктази - в 1,5 раза і глутатіонтрансферази - в 1,5 раза.

8. Отримані результати досліджень свідчать про доцільність використання омега-3 поліненасичених жирних кислот у клініці з метою корекції активності глутатіон-залежної ферментної системи та монооксигеназної системи, яка містить цитохром Р-450, при гострому бронхіті, хронічному бронхіті та пневмосклерозі.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Состояние некоторых систем детоксикации при экспериментальном остром бронхите и применении препарата Теком / В.И Коржов, В.Н Жадан, А.Н Алфёров, М.В. Коржов, В.А. Вальтер, Т.А. Савич // Укр. пульмонол. журн. 2001. № 4.С. 44 - 46. (Дисертантом проведено експериментальні дослідження, аналіз одержаних результатів, їх математичну обробку, підготовлено статтю до друку).

2. Влияние Текома на функциональное состояние некоторых ферментных систем микросом и цитозоля печени при экспериментальном остром бронхите / В.И. Коржов, А.Н. Алфёров, В.Н. Жадан, М.В. Коржов, В.А. Вальтер, М.П. Буденная // Укр. хіміотерапевтичний журн. 2001. № 4. С. 17 - 19. (Дисертант приймав участь у проведенні експерименту, визначав активність глутатіон-залежних ферментів у цитозольній фракції печінки, узагальнив результати, підготував статтю до друку).

3. Влияние омега-3 полиненасыщенных жирных кислот на состояние монооксигеназной цитохром Р-450-содержащей системы микросом печени при экспериментальном хроническом бронхите / В.И. Коржов, А.Н. Алфёров, М.В. Коржов, В.Н. Жадан, В.А. Вальтер // Укр. пульмонол. журн. 2002. № 4.С. 67 - 68. (Дисертантом проведено експериментальні дослідження, аналіз та інтерпретацію одержаних даних, їх математичну обробку, підготовлено матеріали статті до друку).

4. Коржов В.И., Жадан В.Н. Влияние щ-3 полиненасыщенных жирных кислот на активность глутатионзависимых ферментов в цитозоле печени и эритроцитах крови крыс в норме и при экспериментальном хроническом бронхите // Укр. біохім. журн. 2003. Т. 75, № 4. С. 115 - 119. (Дисертант приймав участь у постановці експерименту, особисто проводив дослідження активності глутатіон-залежних ферментів, узагальнив результати, підготував роботу до друку).

5. Коржов В.И., Жадан В.Н., Коржов М.В. Действие омега-3 полиненасыщенных жирных кислот на глутатионозависимую ферментную систему в эритроцитах крови и цитозоле печени при экспериментальном пневмосклерозе // Укр. пульмонол. журн. 2004. № 2. С. 48 - 50. (Дисертант приймав участь у постановці експерименту, особисто проводив дослідження активності глутатіон-залежних ферментів, проаналізував результати, підготував матеріали до друку).

6. Коржов В.И., Жадан В.Н., Коржов М.В. Влияние омега-3 полиненасыщенных жирных кислот in vitro на активность ферментов глутатионозависимой системы детоксикации // Укр. пульмонол. журн. 2005. № 2. С. 64 - 66. (Дисертантом проведено експериментальні дослідження, аналіз одержаних результатів, їх математичну обробку, підготовлено статтю до друку).

7. Пат. 54022 А Україна, МПК - 7 А 61 К 35/60, С 12 N 9/00, G 01 N 21/00 Спосіб активації ферментів глутатіонзалежної системи детоксикації печінки в експерименті / В.І. Коржов, В.М. Жадан, А.М. Алфьоров, М.В. Коржов, В.А. Вальтер (Україна). № 2002043292; Заявл. 22.04.2002.; Опубл. 17.02.2003; Бюл. № 2. С. 4.48. (Дисертантом самостійно проведено експериментальні дослідження, проведений патентний пошук і підготовлені матеріали заявки на винахід).

8. Влияние щ-3-полиненасыщенных жирных кислот на процессы детоксикации и энергетический обмен при экспериментальном остром бронхите / В.И. Коржов, В.Н Жадан, А.Н. Алфёров, М.В. Коржов, В.А. Вальтер, М.П. Буденная, Н.А. Сушко, Е.Х. Холоденко // Укр. біохім. журн. 2002. Т. 74, № 4а (додаток 1). С. 146. (Дисертантом виконано дослідження активності глутатіон-залежних ферментів та визначення вмісту глутатіону, статистичну обробку і аналіз результатів, написання тез).

9. Состояние глутатион-зависимой ферментной системы при экспериментальной бронхолегочной патологии разного генеза / В.Н. Жадан,В.И. Коржов, А.Н. Алфёров, М.В. Коржов, М.П. Буденная, Н.А. Сушко, Е.Х. Холоденко // Буковинський медичний вісник. 2005. Т. 9, № 2. С. 92 - 94. (Дисертантом проведено дослідження активності глутатіон-залежних ферментів, аналіз результатів, підготовка тез до друку).

10. Жадан В., Коржов М., Вальтер В. Влияние омега-3 полиненасыщенных жирных кислот на активность глутатионзависимой ферментной системы в эритроцитах крови белых крыс in vitro // Сб.: VI міжнародний медичний конгрес студентів і молодих вчених. Тернопіль: Укрмедкнига. 2002. С. 229. (Дисертантом проведено експериментальні дослідження, аналіз результатів, їх математичну обробку, написання тез).

11. Жадан В.Н., Коржов М.В., Коржов В.И. Содержание глутатиона в эритроцитах крови при остром и хроническом бронхитах и профилактическом применении омега-3 ПНЖК // Укр. пульмонол. журн. 2003. № 2.С. 172. (Дисертантом проведено визначення вмісту глутатіону, статистичну обробку і аналіз одержаних результатів, написання тез).

12. Фармакологическая коррекция функции микросомальной системы окисления при экспериментальном остром и хроническом бронхитах / В.И. Коржов, А.Н. Алфёров, М.В. Коржов, В.Н. Жадан, В.А. Вальтер // Укр. пульмонол. журн. 2003. № 2. С. 211. (Дисертант приймав участь у постановці експерименту, провів визначення вмісту цитохрому Р-450 в мікросомній фракції печінки, узагальнив одержані результати).

13. Коржов В.И., Жадан В.Н., Коржов М.В. Метаболизм эритроцитов при экспериментальном хроническом бронхите и воздействии омега-3 полиненасыщенных жирных кислот // Укр. пульмонол. журн. 2003.№ 2. С. 212. (Дисертантом проведено експериментальні дослідження, аналіз результатів, їх математичну обробку, написання тез).

14. Функциональное состояние цитохром Р-450-оксигеназной системы микросом печени при экспериментальном пневмосклерозе и применении омега-3 полиненасыщенных жирных кислот / В.И. Коржов, А.Н. Алфёров, М.В. Коржов, В.Н. Жадан, В.А. Вальтер ( n.d. / 2002 ). // [ WWW document ]. URL http: // ftp: // ftp 1.ifp.kiev.ua/original/2004/zip/korzhov 2004-2.zip. (08 июня 2004). (Дисертант приймав участь у постановці експерименту, провів визначення вмісту цитохрому Р-450 в мікросомній фракції печінки, узагальнив одержані результати).

АНОТАЦІЯ

Жадан В.М. Стан глутатіон-залежної ферментної системи та вплив на неї омега-3 поліненасичених жирних кислот при експериментальній бронхолегеневій патології. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 - біохімія. Національний аграрний університет, Київ, 2006.

Дисертація присвячена вивченню особливостей функціонального стану глутатіон-залежної ферментної системи при експериментальній бронхолегеневій патології і впливу на цю систему екзогенних омега-3 поліненасичених жирних кислот.

Вперше на експериментальних моделях гострого, хронічного бронхітів та пневмосклерозу встановлені порушення в глутатіон-залежній ферментній системі в цитозольній фракції печінки і в еритроцитах, показана залежність ступеня цих порушень від характеру патології. Доведено, що патологічні стани, які були вивчені, призводять до вірогідного зниження вмісту цитохрому Р-450 в мікросомній фракції печінки білих щурів.

Встановлено, що використання омега-3 ПНЖК при даних експерименальних бронхолегеневих патологіях сприяє нормалізації функції глутатіон-залежної ферментної системи і вмісту цитохрому Р-450.

У дослідах in vitro показано, що омега-3 ПНЖК мають виражений активуючий вплив на глутатіон-залежні ферменти в цитозольній фракції печінки і в еритроцитах. Причому, цей ефект був більш вираженим у цитозольній фракції печінки тварин з модельованим гострим бронхітом.

Ключові слова: омега-3 ПНЖК, глутатіон-залежна ферментна система, цитохром Р-450, експериментальні гострий бронхіт, хронічний бронхіт, пневмосклероз.

АННОТАЦИЯ

Жадан В.Н. Состояние глутатион-зависимой ферментной системы и влияние на неё омега-3 полиненасыщенных жирных кислот при экспериментальной бронхолегочной патологии. Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.04 - биохимия. Национальный аграрный университет, Киев, 2006.

Диссертация посвящена изучению особенностей функционального состояния глутатион-зависимой ферментной системы при экспериментальной бронхолегочной патологии и влияния на эту систему экзогенных омега-3 полиненасыщенных жирных кислот.

При остром бронхите, хроническом бронхите и пневмосклерозе изменяется гомеостаз глутатион-зависимой ферментной системы печени и крови.

Экспериментальный острый бронхит сопровождается достоверным повышением активности ферментов ГР и ГП в цитозольной фракции печени. В эритроцитах происходит снижение количества восстановленного глутатиона, достоверное повышение активности фермента ГП.

Экспериментальный хронический бронхит приводит к изменениям показателей глутатион-зависимой ферментной системы: снижению активности ГТ и повышению ГП в цитозольной фракции печени. При этом в эритроцитах происходит активация ГП, а активности ГР и ГТ остаются на контрольных уровнях. Количество общего и восстановленного глутатиона достоверно снижается.

Что касается активности глутатион-зависмых ферментов при экспериментальном пневмосклерозе, то установлено, что в цитозоле печени происходит повышение активности ГР и ГП, активность ГТ имеет тенденцию к снижению. В эритроцитах повышается активность ГП, количество общего и восстановленного глутатиона снижается ещё больше, чем при хроническом бронхите.

Установлено, что при изученных патологических состояниях присходят изменения в цитохром Р-450 содержащей монооксигеназной ферментной системе печени. Количество цитохрома Р-450 снижается на 66 % при остром бронхите, на 54 % - при хроническом бронхите и на 43 % - при пневмосклерозе. Содержание цитохрома b₅ в микросомной фракции печени при этом существенно не изменяется.

Показано, что экзогенные омега-3 ПНЖК оказывают выраженное корригирующее влияние на функциональное состояние глутатион-зависимой и цитохром Р-450-содержащей монооксигеназной ферментных систем. Использование омега-3 ПНЖК при остром бронхите с профилактической, лечебной и лечебно-профилактической целью нормализует активность глутатион-зависимых ферментов в цитозольной фракции печени и в эритроцитах, количество глутатиона в эритроцитах. Также повышается и количество цитохрома Р-450 в микросомной фракции печени. При хроническом бронхите и пневмосклерозе более эффективным является использование омега-3 ПНЖК с профилактической и лечебно-профилактической целью.

В опытах in vitro показано непосредственное стимулирующее действие омега-3 ПНЖК на активность глутатион-зависимых ферментов. Было установлено, что омега-3 ПНЖК in vitro активируют фермент ГР на 63 % и фермент ГП на 72 % в цитозольной фракции печени, активность ГП повышается на 110% в эритроцитах интактных животных, а в цитозольной фракции печени животных с экспериментальным острым бронхитом происходит активация глутатион-зависимых ферментов: ГР - на 47 %, ГП - на 190 % и ГТ - на 49 %.

Таким образом, впервые на экспериментальных моделях бронхолегочной патологии определены особенности изменений функционального состояния глутатион-зависимой ферментной системы печени и крови, изменения содержания цитохромов Р-450 и b₅ в микросомной фракции печени в условиях применения разных режимов введеня экзогенных омега-3 полиненасыщенных жирных кислот.

Ключевые слова: омега-3 ПНЖК, глутатион-зависимая ферментная система, цитохромы Р-450 и b₅, экспериментальные острый бронхит, хронический бронхит, пневмосклероз.

SUMMARY

Zhadan V.M. State of the glutathione-dependent enzyme system and effects of omega-3 polyunsaturated fatty acids on it in experimental bronchopulmonary pathology. Manuscript.

Thesis for Candidate's of Biological Sciences competition in specialty 03.00.04 - Biochemistry. National Agriculture University of Ukraine, Kyiv, 2006.

The thesis is devoted to studying functional peculiar features of the glutathione-dependent enzyme system in different experimental bronchopulmonary pathologies and effects of omega-3 polyunsaturated fatty acids on this system.

For the first time, with a use of experimental models of acute and chronic bronchitis and pneumosclerosis, impairments were shown in the glutathione-dependent enzyme system in hepatic cytosol and red blood cells as well as a dependence was revealed between a degree of these impairments and pathology nature. It was demonstrated that the pathologic states studied brought to a significant reduction in cytochrome P-450 content in hepatic microsomes in albino rats.

The omega-3 polyunsaturated fatty acids were shown to facilitate normalization of both the glutathione-dependent enzyme system function and the cytochrome P-450 content in the given experimental bronchopulmonary pathologies.

Using in vitro tests, it was shown that the omega-3 polyunsaturated fatty acids in a medium therapeutic dose of 0,12 g per 5,0 ml of test material had pronounced activating effects on glutathione-dependent enzymes in both hepatic cytosol and blood erythrocytes. Moreover, these effects were more pronounced in hepatic cytosol of animals with experimental acute bronchitis.

Key words: omega-3 polyunsaturated fatty acids, glutathione-dependent enzyme system, cytochrome P-450, experimental acute and chronic bronchitis and pneumosclerosis.

Размещено на Allbest.ru

...