Воздействие окислительного стресса на состав каротиноидов плазмы у детей с соматотропной недостаточностью

Каротиноиды — мощные антиоксиданты, регулирующие многие метаболические процессы в организме. Они также являются предшественниками витамина А, выполняющего важные биологические функции.

Каротиноиды поступают в организм с пищей, затем в составе хиломикронов и липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП) вместе с лимфой попадают в печень, откуда в составе липопротеинов, особенно липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), транспортируются к органам и тканям [1]. В плазме человека среди каротиноидов в наибольших концентрациях присутствуют каротин, β-криптоксантин, различные изомеры ликопина, а также лютеин и зеаксантин [2] (рис. 1).

Каротиноиды подразделяют на лишенные кислорода каротины (ликопин, α- и β-каротин) и имеющие кислородсодержащие заместители в составе концевых групп ксантофиллы (лютеин, зеаксантин, криптоксантин, а также кетокаротиноиды). Ликопин, а также α- и β-каротины транспортируются в неполярном ядре липопротеинов, состоящем главным образом из триацилглицеридов и холестерина, а лютеин, зеаксантин и β-криптоксантин — во внешнем, более гидрофильном слое липопротеинов, содержащем липиды и белки [1]. Иногда находят также различные кетокаротиноиды, например кантаксантины. Содержание каротиноидов в плазме зависит от возраста, пола, национальной принадлежности, наличия заболеваний, но, как правило, в норме колеблется около 120 мг/л [1].

Ранее было показано, что у детей с недостатком соматотропного гормона (СТГ-дефицитом) наблюдаются некоторые изменения в работе антиоксидантной системы плазмы [3—5]. В частности, в плазме таких детей повышен уровень малонового диальдегида (накапливающегося при деградации полиненасыщенных жирных кислот под действием активных форм кислорода) [3].

Цель работы — оценка уровня и состава каротиноидов плазмы, а также витамина, А у детей с СТГ-дефицитом.

Проведено одномоментное открытое контролируемое обсервационное исследование, в котором приняли участие 13 допубертатных детей с подтвержденным изолированным СТГ-дефицитом (2 девочки, 11 мальчиков в возрасте от 3,5 до 12,0 года (медиана 8,0 года), костный возраст которых составлял 1,5—8 лет (медиана 6 лет). Все пациенты ранее не получали терапию гормоном роста (ГР). Контрольную группу составляли 7 допубертатных здоровых детей (7 мальчиков в возрасте 6—11 лет, медиана 9,3 года). Возраст детей обеих групп значимо не различался.

Всем пациентам проводилось стандартное обследование на базе ФГБУ «Эндокринологический научный центр» Минздрава России, включавшее физикальное обследование и антропометрию, рентгенографию кисти с лучезапястным суставом, лабораторные исследования (общий и биохимический анализ крови, определение уровня инсулиноподобного фактора роста 1 (ИФР-1)). Соматотропная недостаточность у пациентов была подтверждена результатами стимуляционных проб с клофелином и инсулином.

Содержание витамина, А в плазме оценивали в лаборатории ООО «ХромсистемсЛаб» (Москва) методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).

Для оценки антиоксидантного статуса и содержания каротиноидов в плазме пробы крови брали натощак. Исследования выполнены на биологическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова.

Оценка антиоксидантного статуса основана на определении количества и активности ряда антиоксидантов в плазме крови, являющихся маркерами стресса. Все измерения оптической плотности проводили на спектрофотометре Hitachi 556 («Hitachi, Ltd.», Япония).

ЦП разлагает супероксидный анион-радикал в плазме на воду и кислород без образования пероксида водорода, а также участвует в транспорте, распределении и метаболизме Cu и Fe, инициирующих образование активных форм кислорода. ЦП определяли по методу [6], основанному на ферментативной реакции ЦП с о-фенилендиамином (ОФД), ведущей к образованию окрашенного продукта с максимумом поглощения при 492 нм.

Количество ТБК-АП зависит, главным образом, от концентрации малонового диальдегида в плазме — конечного продукта окисления полиненасыщенных липидов активными формами кислорода, являющегося маркером окислительного стресса. Данный метод основывается на экстракции бутанолом продуктов перекисного окисления липидов, образующих с ТБК окрашенные комплексы. Оценка ТБК-АП продуктов проводилась по методу H. Ohkawa и соавт. [7].

ОААП формируется неферментативными водорастворимыми антиоксидантами плазмы, такими как витамин С и продукты распада мочевой кислоты (ураты); ОААП не зависит от активности ферментативных антиоксидантных систем и жирорастворимых антиоксидантов. Измерения проводили по методу как указано в статье М.С. Панкратовой и соавт. [4].

Каротиноиды плазмы экстрагировали по методу Folch [8]: выделенную плазму заливали смесью хлороформа и метанола (2:1 по объему), добавляли 20% воды (по объему), центрифугировали и отбирали хлороформную фазу (экстракт). Аликвоты экстракта (1 мкл) анализировали на ВЭЖХ-хроматографе Alliance 2995 («Waters», США) с обращеннофазной колонкой Prontosil RP C-18 (150×4,5 мм, 4,6 мкм) при 25 °C и диодно-матричным детектором Waters e2695. Градиентную элюцию пигментов проводили смесью ацетонитрила и воды (85:12 по объему; растворитель А) и этиалцетатом (растворитель Б) по программе [9]; скорость тока 1 мл/мин. Детекцию спектров поглощения вели в диапазоне 400—700 нм. Идентификация и количественная оценка пигментов проводилась с использованием аналитических стандартов («Sigma», США).

Протокол исследования был рассмотрен и одобрен локальным Этическим комитетом ФГБУ «Эндокринологический научный центр» Минздрава России (протокол № 14 от 08.10.14).

Использовали демоверсию программы Graphpad Prism 7.0 («GraphPad Software», La Jolla California USA, www.graphpad.com). Данные представлены в виде: медианы [25 и 75 перцентили]. Сравнение данных двух групп проводили с помощью теста Манна—Уитни. Статистически значимыми считались различия при р<0,05.

У всех пациентов с СТГ-дефицитом отмечалась выраженная задержка физического развития (значительное снижение SDS роста и скорости роста) по сравнению с контрольной группой (табл. 1).

У пациентов с СТГ-дефицитом отмечался сниженный уровень ИФР-1 по сравнению с возрастными нормативами и контрольной группой, а также выраженный липидный дисбаланс. У них наблюдалось также повышенное содержание холестерина ЛПНП и общего холестерина (табл. 2). Уровень витамина, А в плазме у детей с недостаточностью СТГ в целом соответствовал норме.

СТГ-дефицит у детей характеризовался повышенным уровнем ТБК-АП при нормальных показателях ОААП и ЦП (рис. 2). Таким образом, можно утверждать, что у детей с СТГ развивается умеренный окислительный стресс, который влияет главным образом на липидный компонент плазмы (липопротеины).

В плазме участвующих в исследовании детей были выделены следующие группы каротиноидов (рис. 3): α- и β-каротин, различные изомеры ликопина, β-криптоксантин, различные изомеры лютеина и зеаксантина, а также большое количество кеткаротиноидов (преимущественно, кантаксантин).

Общее содержание каротиноидов в плазме в контрольной и основной группах практически не различалось, хотя имела место тенденция к увеличению их уровня у детей с дефицитом СТГ (рис. 4, а), возможно, из-за некоторого повышения концентрации ЛПНП. В то же время мы обнаружили изменение профиля каротиноидов в плазме при соматотропной недостаточности. У детей с СТГ-дефицитом были снижены уровни лютеина, зеаксантина и криптоксантина (см. рис. 4, б), тогда как доля каротинов в сумме каротиноидов не отличалась от контроля, а доля кантаксантина значимо превышала контроль.

Таким образом, плазма детей с СТГ-дефицитом и группы контроля различаются уровнем ксантофиллов.

У детей с недостаточностью СТГ общий уровень каротиноидов в плазме соответствует таковому в плазме здоровых детей; не изменяется и содержание основных предшественников витамина, А – β-каротина и ликопина. В то же время у детей с СТГ-дефицитом повышен уровень окисленных каротиноидов (кетокаротиноидов), по-видимому, в результате окисления лютеина, зеаксантина и криптоксантина во внешнем слое ЛПВП. Вероятно, внутреннее ядро липопротеинов, как и локализованные там каротины, в меньшей степени подвергаются воздействию активных форм кислорода. Поскольку при дефиците СТГ общий уровень каротиноидов практически не изменяется, модуляция их состава не должна сказываться на синтезе витамина А, что подтверждается полученными данными.

Умеренный окислительный стресс при соматотропной недостаточности у детей сопровождается изменением профиля каротиноидов в плазме. Повышенная доля окисленных каротиноидов в липопротеинах плазмы является дополнительным маркером окислительного стресса у детей с СТГ-дефицитом.

Источник финансирования

Анализ каротиноидного состава плазмы крови выполнен при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант 14−50−00029). Анализ антиоксидантного статуса и витамина, А проводился в рамках программы «Альфа-Эндо» при финансовой поддержке «Альфа-Групп» и фонда «КАФ».

Конфликт интересов отсутствует.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Г.В. Максимов, В.А. Петеркова;

Сбор и обработка материала — М.С. Панкратова, А.И. Юсипович, А.А. Байжуманов, А.Е. Соловченко, М.В. Воронцова, Т.Т. Князева;

Статистическая обработка данных — А.И. Юсипович;

Написание текста — М.С. Панкратова, А.И. Юсипович;

Редактирование — Т.Ю. Ширяева, В.А. Петеркова