Защита карнозином белков и липидов плазмы крови человека от повреждающего действия этанола

Размещено на http://www.allbest.ru/

НИИ психического здоровья СО РАМН

Защита карнозином белков и липидов плазмы крови человека от повреждающего действия этанола

Ярыгина Е.Г.

Прокопьева В.Д.

Бохан Н.А.

Аннотация

В работе показано, что инкубация крови человека с этанолом в концентрации 0,5 или 1,0 % приводит к увеличению карбонилированных белков и продуктов перекисного окисления липидов в плазме крови. Карнозин в концентрации 5 мМ защищает белки и липиды плазмы крови от окислительной модификации, обусловленной воздействием этанола. Ключевые слова: этанол, карбонилы белков, продукты перекисного окисления липидов, плазма крови, карнозин.

Abstract

кровь карнозин этанол белок

Protection with carnosine of proteins and lipids of human blood plasma against damaging action of ethanol. Yarygina E.G., Prokopyeva V.D., Bokhan N.A. Menta Health Research Institute SB RAMSci. 634014, Tomsk, Aleutskaya Street, 4. It has been shown in the paper that incubation of human blood with 0,5 or 1 % ethanol results in increase of protein carbonyls and lipid peroxidation products in blood plasma. Carnosine in 5 mM concentration protects proteins and lipids of blood plasma against oxidative modification conditioned by impact of ethanol.

Key words: ethanol, protein carbonyls, lipid peroxidation products, blood plasma, carnosine.

Введение. Карнозин - широко известный дипептид, обладающий свойствами, позволяющими отнести его к природным протекторам тканей от окислительного стресса [1, 2]. В настоящее время это вещество занимает все большее место в медицине. В наших предыдущих исследованиях было показано, что карнозин повышает устойчивость эритроцитов больных алкоголизмом к гемолизирующему действию кислоты, предохраняет их от структурных повреждений [3, 4]. Из литературных источников известно, что этанол способен повреждать биологические мембраны синаптосом и митохондрий животных, а также мембраны эритроцитов человека [5]. У больных алкоголизмом выявляется также окислительная модификация белков и липидов сыворотки крови [4, 6]. Влияние этанола на белки и липиды плазмы крови человека in vitro до настоящего времени не исследовалось.

Цель - изучение влияния этанола in vitro на белки и липиды плазмы крови здоровых лиц и способность карнозина защищать эти макромолекулы от негативного действия этанола.

Материалы и методы. В исследовании использовали венозную кровь 10 здоровых доноров в возрасте от 25 до 55 лет, не употреблявших этанол как минимум 10 дней перед сдачей крови. Для стабилизации крови использовали гепарин (25 единиц на 1 мл крови). Для оценки влияния этанола на белки и липиды кровь инкубировали с 0,5 и 1,0 % раствором этанола в физиологическом растворе при t 37°. Отбирали аликвоты через 0, 1, 2 и 3 часа инкубации. Полученные пробы центрифугировали 10 минут при 3000 об/мин с целью получения плазмы крови. В плазме оценивали окислительную модификацию белков, определяя содержание карбонилов белков [7]. Окислительную модификацию липидов оценивали, определяя продукты перекисного окисления липидов (ПОЛ) в реакции с тиобарбитуровой кислотой (ТБК-реактивные продукты) [8]. В контрольную пробу вместо этанола добавляли равное количество физиологического раствора. Для оценки действия карнозина в пробы добавляли 5 мМ карнозина (конечная концентрация) в физиологическом растворе. Использовали карнозин фирмы «Yonezawa Hamari Chemicals, LTD» (Япония).

Статистическую обработку результатов проводили с помощью программы «Statistika 7.0». Для сравнения показателей использовали непараметрический критерий Вилкоксона.

Результаты и обсуждение. Результаты экспериментов представлены в таблицах 1 и 2. В контроле по мере увеличения времени инкубации уровень карбонилов достоверно не изменяется. При добавлении в пробу 0,5 % этанола наблюдается достоверный рост карбонилированных белков, хотя через 1 час инкубации уровень карбонилов стабилизируется, оставаясь повышенным относительно контроля. Аналогичные изменения происходят и при добавлении в пробу 1,0 % раствора этанола.

Таблица 1. Содержание карбонилов белков (нмоль/мг белка) в плазме крови здоровых лиц (n=10)

Примечание. Достоверные различия: * - р<0,05 по сравнению с контролем; # - р<0,05 между соответствующими группами (с этанолом, этанолом и карнозином).

Карнозин в концентрации 5 мМ в контроле не оказывал влияния на уровень карбонилированных белков. При добавлении 5 мМ карнозина в пробы с 0,5 % этанолом через 1 час инкубации достоверных изменений карбонилов белков не обнаружено, а через 2 и 3 часа инкубации выявлено достоверное снижение карбонилов. В пробах с 1 % этанолом карнозин достоверно снижал карбонилированные белки уже через 1 час инкубации. Через 2 и 3 часа инкубации в присутствии карнозина в пробах как с 0,5 %, так и 1,0 % этанолом содержание карбонилированных белков не отличалось от контроля. Результаты, полученные при измерении ТБК-реактивных продуктов, представлены в таблице 2.

Таблица 2. Содержание ТБК-РП (нмоль/мл) в плазме крови здоровых лиц (n=10)

Примечание. Достоверные различия: * - р<0,05 по сравнению с контролем; # - р<0,05 между соответствующими группами (с этанолом, этанолом и карнозином).

Обнаружено, что в контроле по мере роста времени инкубации наблюдается тенденция к увеличению ТБК-реактивных продуктов, однако достоверного повышения не выявлено. При инкубации крови в присутствии как 0,5, так и 1,0 % этанола по мере увеличения времени инкубации ТБК-РП достоверно увеличиваются и остаются выше соответствующих показателей в контрольной группе. Добавление 5 мМ карнозина в контрольные пробы не приводило к каким-либо достоверным изменениям продуктов ПОЛ. В пробах с 0,5 и 1,0 % этанолом при добавлении карнозина содержание ТБК-РП достоверно снижалось по мере роста времени инкубации. Через 3 часа инкубации в пробах с этанолом и карнозином уровень ТБК-РП был достоверно ниже контрольных значений.

Проведенные экспериментальные исследования in vitro показали способность этанола индуцировать окислительную модификацию как белков, так и липидов плазмы крови человека. При этом если окисление белков происходит сразу после добавления этанола, а затем уровень карбонилов не изменяется, то процесс модификации липидов после добавления этанола продолжается на протяжении всего эксперимента (в нашем случае 3 часов). Карнозин способен снижать уровень карбонилированных белков и окислительно модифицированных липидов в пробах с этанолом. В контрольных пробах заметного эффекта карнозин не оказывал. Молекулярные механизмы защиты карнозином белков и липидов были подробно изучены А. Хипкиссом и др. [9, 10]. Установлено, что карнозин обладает способностью не только защищать белки от окисления, но и восстанавливать нативные свойства уже поврежденных белковых молекул за счет реакции аминогруппы карнозина с карбонильной группой белка с образованием протеин-карбонил-карнозинового аддукта, который далее взаимодействует со второй молекулой карнозина и восстанавливается либо подвергается процессу протеолиза. Карнозин способен также реагировать с низкомолекулярными альдегидами и кетонами, такими как малоновый диальдегид, метилглиоксаль, ацетальдегид и т. д., препятствуя накоплению продуктов ПОЛ [9, 10]. Вероятно, именно эти свойства карнозина обеспечивают эффективную защиту белков и липидов плазмы крови от окислительного повреждения в присутствии 0,5 и 1,0 % этанола.

Заключение. Полученные результаты показывают, что инкубация крови человека с этанолом in vitro приводит к окислительной модификации белков и липидов плазмы крови, при этом карнозин способен быть протектором этих макромолекул от данной модификации.

Литература

1. Болдырев А.А. Карнозин - разгаданная загадка природы. - М.: Изд-во ИКАР, 2009. - 124 с.

2. Boldyrev A. Carnozine and protection of cells and tissues against oxidative stress. - N. Y., 2006.

3. Effects of carnosine and related compounds on the stability and morphology of erythrocytes from alcoholics / V.D. Prokopieva, N.A. Bohan, P. Johnson, Н. Аbe, A.A. Boldyrev // Alcohol and Alcoholism. - 2000. - Vol. 35, № 1. - P. 44--48.

4. Бохан Н.А., Прокопьева В.Д. Молекулярные механизмы влияния этанола и его метаболитов на эритроциты in vitro и in vivo. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004. - С. 166.

5. Изменения физико-химических свойств биологических мембран при развитии толерантности к этанолу / С.А. Сторожок, Л.Ф. Панченко, Ю.Д. Филиппович, В.С. Глушков // Вопросы медицинской химии. - 2001. - № 2. - С. 1--7.

6. Рандомизированное плацебо-контролируемое исследование эффективности применения севитина у больных алкоголизмом на этапе формирования ремиссии / Е.Г. Ярыгина, В.Д. Прокопьева, М.Б. Аржаник, Л.Г. Молькина, Н.А. Бохан // Сибирский мед. журн. - 2010. - Т. 25, № 4. - Вып. 1. - С. 84--88.

7. Levine R.L. Determination of carbonyl content in oxidatively modified proteins // Meth. Enzymol. - 1990. - Vol. 186. - P. 464--478.

8. Коробейникова Э.Н. Модификация определения продуктов перекисного окисления липидов в реакции с тиобарбитуровой кислотой // Лабораторное дело. - 1989. - № 7. - С. 8--9.

9. Hipkiss A.R., Brownson C. Carnozine reacts with protein carbonyl groups: another possible role for the anti-ageing peptide? // Biogerontology. - 2000. - Vol. 1 (3). - P. 217--223.

10. Hipkiss A.R. Carnozin and protein carbonyl groups: a possible relationship // Biochemistry. - 2000. - Jul. - Vol. 65 (7). - P. 771--778.

Размещено на Allbest.ru