Вплив надлишку та нестачі мелатоніну на продукцію супероксиду в тонкій кишці щурів

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вплив надлишку та нестачі мелатоніну на продукцію супероксиду в тонкій кишці щурів

Ярослав Анасевич

Нестача мелатоніну сприяє збільшенню продукції супероксиданіонрадикалу в тонкій кишці щурів від фагоцитарних електронно-транспортних ланцюгів, а надлишок - від мітохондріального окиснення, що відповідає антиоксидантним властивостям мелатоніну. Витік супероксиду з мікросомального електронно-транспортного ланцюга окиснення в обох випадках не змінювався.

Ключові слова: тонкий кишечник, супероксиданіонрадикал, гіпомелатонінемія, гіпермелатонінемія.

В тонкой кишке крыс недостаток мелатонина на протяжении 30 суток (круглосуточное освещение 1000-1500 лк) способствует увеличению продукции супероксиданионрадикала от фагоцитарных электоронно- транспортных цепей, а избыток мелатонина (содержание крыс в темноте и пероральное введение мелатонина в ежедневной дозе 1 мг/кг массы тела) - от митохондриального окисления, что отвечает антиоксидантным способностям мелатонина. Вытек супероксида с микросомальной электронно-транспортной цепи окисления в обоих случаях не изменялся. При сравнении одинаковых по сроку действия недостатка и избытка мелатонина оказалось, что при недостатке относительная масса тонкой кишки в 1,8 раза меньше, чем при избытке. Почти в два раза относительная масса тонкой кишки при 30-дневном недостатке мелатонина меньше условной нормы. На 10 % коэффициент массы тонкой кишки при избытке мелатонина меньше условной нормы, можно оценить как следствие дисбаланса продукции мелатонина.

Ключевые слова: тонкий кишечник, супероксиданионрадикал, гипомелатонинемия, гипермелатонинемия.

In the small intestine of rats lack of melatonin for 30 days (lighting 1000-1500 lux) increases production by phagocytic elektoronno superoksidanionradikal transport chains, and the excess of melatonin (the content of rats in the dark, and oral administration of melatonin in a daily dose of 1 mg / kg body weight) - from mitochondrial oxidation, which corresponds to the antioxidant capacity of melatonin. Emerging superoxide with microsomal electron transport chain oxidation in both cases did not change. When comparing the same for the term of the shortage and excess of melatonin it was found that the shortage of the relative weight of the small intestine is 1,8 times less than the excess. Almost twice the relative weight of the small intestine in a 30-day conditional lack of melatonin is less than normal. 10 % weight ratio of the small intestine with an excess of melatonin less conventional standards, can be estimated as a result of an imbalance of melatonin production.

Key words: small intestine, superoxidanionradical, hipomelatoninnemia, hypermelatoninnemia.

Постановка наукової проблеми та її значення. Біологічне значення мелатоніну зараз дуже активно досліджується («мелатоніновий бум», навіть створено журнал «Journal of Pineal Research»). Згідно з дослідженнями, основним джерелом мелатоніну, що циркулює в крові, є епіфіз, але виявлений і паракринний синтез мелатоніну практично у всіх органах та тканинах: тимусі, шлунково-кишковому тракті, гонадах, сполучній тканині. У дослідженнях на пінеалектомованих тваринах продемонстровано наявність мелатоніну в органах шлунково-кишкового тракту [16, с. 313]. Ці факти свідчать про синтез мелатоніну органами шлунково-кишкового тракту (ШКТ). Але навіть на підставі цих досліджень можливо вважати, що мелатонін відіграє важливу роль у фізіології ШКТ і порушення його секреції може бути причиною різних патологій органів ШКТ.

Є велика група населення, яка працює в нічні зміни, існує в умовах цілодобового освітлення (великі міста, полярний день, сон при світлі), яке блокує синтез та секрецію мелатоніну епіфізом. Крім того, є можливість неконтрольованого вживання мелатоніну в якості снодійного. Зараз велике значення приділяється прооксидантно-антиоксидантному балансу органів й організму в цілому, систем захисту та пошкодження, універсальній адаптації [7, с. 552; 15]. Але праць, що стосуються впливу мелатоніну на продукцію супероксиду в тонкій кишці щурів, немає.

Аналіз досліджень цієї проблеми. Мелатонін має антистресову, антиканцерогенну, антигеріатричну, антиоксидантну дії [1; 6; 7, с. 552; 15]. Мелатонін синтезується для всього організму в епіфізі та для локальної дії в клітинах APUD-системи. В епіфізі синтез проходить тільки тоді, коли на очі не потрапляє світло. Мелатонін є нейромедіатором, імуностимулятором, гормоном, який має майже на всіх клітинах організму три типи мембранних рецепторів, що діють крізь аденілатциклазну або кальцієву месенджерні системи, та ядерні рецептори, які впливають на експресію більш ніж 250 генів. Як нейромедіатор, він має сомногенні властивості, сприяє секреції ГАМК, активує проведення нервових імпульсів, як імуностимулятор - активує поділ стовбурових клітин червоного кісткового мозку, стимуляційно регулює тимус та лімфоцити, як гормон - впливає на секрецію рілізингів гіпоталамусу й блокує тропіни гіпофізу, особливо гонадотропінів, інгібує проліферацію більшості стовбурових клітин [1; 10, с. 28], проявляє властивості непрямого антиоксиданту за допомогою активації експресії генів антиоксидантних ферментів. Мелатонін є також прямим антоксидантом, який діє ароматичним ядром і воднем аміногрупи [2, 5; 17, с. 246].

Прооксидантно-антиоксидантна система складається з генерації активних форм кисню, які ініціюють неферментативне вільнорадикальне пероксидне окиснення біополімерів, що лімітується антиоксидантним захистом. Найбільш слабка активна форма кисню - супероксиданіонрадикал (супероксид), але з нього утворюються сильніші (пероксиди водню, сінглетний кисень, гідроксилрадикал). Утворюється супероксид: 1) реакцією катіонів металів змінної валентності з відновниками та О2; 2) при функціонуванні флавінових і гемових оксидаз; 3) витоком із мітохондріальної й мікросомальної електронно-транспортних ланцюгів; 4) цілеспрямовано при неспецифічному імунному захисті з фагоцитів (дихальний вибух). У крові нейтрофіли (а також моноцити) мають НАДФН-оксидазу (електронно-транспортний ланцюг НАДФН ФАДН2 цитохром 558 нм за довжиною хвилі світопоглинання або -245 мв за потенціалом), яка з О2 утворює одноелектронним переносом супероксид. Активується ланцюг через кальцієву месенджерну систему. У тканинах при запаленнях діють нейтрофіли, яких на другій фазі запалення замінюють макрофаги, що в нормі містяться в тканинах як нащадки моноцитів. Макрофаги містять ксантиноксидазу. Ксантиноксидаза - димер - містить 2 або 3 субодиниці, у кожній із яких є ФАД, залізо-сірчаний кластер Fe2-S2, птерин, багато цистеїнів для дисульфидних містків між субодиницями, молібден, причому Мо+5 має зв'язки - два з ФАД, два з птерином, один із сіркою цистеїну, можливо, одну з групою -S-SH. Ксантиноксидаза формується з ксантиндегідрогенази лімітованим протеолізом кальційзалежною протеїназою або окисненням дисульфідних містків, переважно при гіпоксії. Окиснення заліза у FeS-центрі дає супероксид; ФАД дегідрує субстрат, даючи активний семіхінон. ФАД дегідрує навіть воду, утворюючи гідроксилра- дикал і ФАДН2; останній відновлює супероксид у Н2О2. Електрон ФАД може відновлювати залізо, а два гідроксилрадикали сполучаються в Н2О2. Мо+5 віддає електрон на Н2О2 з розщепленням її на *ОН та ОН-, Мо+6 зв'язує ОН" і гідроксилює субстрат, віддаючи *ОН та окислюючись до Мо+5. Оскільки (молярно) на 2 FeSприходиться 1 ФАД і 1 Мо, то супероксиду генерується в надлишку [14, с. 120].

Там, де існує можливість бактеріального забруднення з негативними наслідками, багато макрофагів та підвищена активність ксантиноксидази (молоко, сироватка крові, печінка й особливо тонкий кишечник). Але не досліджено джерела та кількість генерованого в тонкому кишечнику супероксиду при гіпомелатонінемії й гіпермелатонінемії [5, с. 147; 6].

Мета й завдання статті. Мета роботи - визначення джерел та кількості супероксиданіонрадикалу в тонкій кишці при гіпо- й гіпермелатонінеміях.

Виклад основного матеріалу й обґрунтування отриманих результатів дослідження. Дослідження проводили на щурах-самцях '8І;аг (три групи по п'ять тварин, середня маса - 160 г), яких утримували в стандартних умовах віварію при сталій температурі й вологості повітря, вільному доступі до води та їжі. Перша група - інтактна, що утримувалася при світловому режимі: 12 годин - темнота; 12 годин - світло (термін - 30 діб). У другої групи для моделювання гіпомелатонінемії тварини утримували в режимі постійного освітлення (1000-1500 люкс) 30 діб. У третьої групи гіпермелатонінемію моделювали уведенням мелатоніну в харчовий раціон дозою 1 мг/кг маси тіла/добу й цілодобовою темрявою 30 діб [8]. Сезон дослідження - пізня весна, коли секреція мелатоніну - середня між максимумом узимку та мінімумом улітку [11, с. 41]. Тварин виводили з експерименту здійснюючи одномоментну декапітацію під кетаміновим наркозом (40,0 мг/кг маси тіла).

Джерела та кількість супероксиду визначали за НСТ-тестом [13, с. 65] в епітеліальній тканині тонкої кишки. Принцип методу полягає у відновленні водорозчинного жовтого нітросинього тетразолію (НСТ) супероксидом у гранули синього формазану, який елююється сумішшю диметилсульфоксиду з хлороформом. Інтенсивність забарвлення оцінюють при 540 нм на фотоелектроколориметрі. Результат виражали в нмоль *О2-1/г/хв. Для установлення джерел проводили стимуляцію: НАДН - для мітохондріального окиснення, НАДФН - для мікросомального окиснення, пірогеналом (або продігіозаном, зимозаном) - для фагоцитарного окиснення.

Визначали також відносну масу тонкої кишки.

Отримані цифрові дані обробляли методами варіаційної статистики для малих виборок із використанням для оцінки ймовірності різниць середніх для окремих груп даних за критерієм Стьюдента. За статистично достовірні брали зміни при р<0,05, а значення р у межах 0,1-0,05 вважали тенденцією до достовірності [3; 4].

Отримані в результаті дослідження дані наведено в табл. 1.

мелатонін фагоцитарний рецептор

Табл. 1. Величини показників відносної маси тонкої кишки й кількості продукції із супероксиданіонрадикалу від різних джерел