Значение протеолитической и окислительной деструкции белков в развитии миомы матки

Проблема развития миомы матки, особенно у женщин репродуктивного возраста, является чрезвычайно актуальной в связи с широкой распространенностью этой патологии, отрицательным влиянием на состояние здоровья, репродуктивную функцию и в целом на качество жизни женщин, определяя высокую медико-социальную значимость заболевания [1—4]. В настоящее время частота миомы матки во всем мире варьирует от 20 до 40% среди всех женщин и около 30% среди женщин детородного возраста [5—7]. Вопросы этиологии и патогенеза миомы матки, ее возникновения и прогрессирования продолжают оставаться в центре внимания отечественных и зарубежных исследователей [8—11]. Несмотря на значительный прогресс, достигнутый в изучении данных вопросов, они во многом остаются дискуссионными и не до конца выясненными. В определенной степени это связано с мультифакториальной природой миомы матки, что осложняет выработку единой схемы оптимальной терапии.

В сложной цепи нарушений, приводящих к возникновению миомы матки, большое значение может иметь модификация баланса между анаболизмом и катаболизмом белков, реализующих информационную программу клеток и выполняющих регуляторные, трофические, рецепторные, транспортные и другие функции [12—14]. Сдвиг данного баланса сопровождается значительными молекулярно-биохимическими изменениями на системном и локальном уровнях. Существенное место в указанных процессах занимают протеиназы, которым принадлежит центральная роль в реакциях биологического распада и обновления белковых молекул [15—17], однако данные об их активности при миоме отсутствуют.

Цель настоящего исследования — изучение активности протеиназ и окислительной модификации белков в сыворотке крови, ткани миоматозного узла и интактного миометрия женщин репродуктивного возраста для выяснения их роли в патогенезе миомы матки.

В проспективном исследовании были изучены образцы биоптатов миоматозного узла и сыворотка крови 20 пациенток с миомой матки в возрасте от 32 до 44 лет (основная группа). Контрольными образцами служили биоптаты нормального миометрия, взятые у тех же пациенток. Критериями включения в исследование для группы женщин с миомой явились: подтвержденное клинико-лабораторными данными наличие одного или нескольких миоматозных узлов, требующих оперативного вмешательства, отсутствие в анамнезе эндометриоза, предраковых заболеваний шейки матки, онкологических заболеваний, использования гормональной терапии для лечения миомы матки. Критериями исключения из исследования для группы женщин с миомой были сопутствующие экстрагенитальные заболевания, наличие специфических инфекций, вредные привычки женщины (курение, злоупотребление алкоголем, наркотиками). Сыворотка крови 20 женщин без миомы матки (контрольная группа) была использована для сопоставления с результатами биохимических исследований в основной группе. Все женщины дали информированное согласие на расширенный алгоритм исследования, утвержденный этическим комитетом НИИАП ФГБОУ ВО РостГМУ Минздрава России.

Активность кислых и нейтральных протеиназ определяли по степени нарастания растворимых в трихлоруксусной кислоте фолинположительных соединений после инкубации проб исследуемого объекта с буферными растворами (pH 3,6 и pH 7,1) и экзогенными белками-субстратами: 1% растворами гемоглобина или альбумина соответственно для кислых и нейтральных протеиназ [15]. Для построения калибровочной кривой использовали стандартные растворы тирозина. Об окислительной модификации белков судили по реакции взаимодействия окисленных аминокислотных остатков белков (карбонильных производных) с 2,4-динитрофенилгидразином с образованием 2,4-динитрофенилгидразонов, которые регистрировали спектрофотометрически при длине волны 363 нм, используя коэффициент молярной экстинции, равный 22·10³М^–1 · см^–1 [18]. Результаты относили к 1 г белка.

Статистическую обработку данных осуществляли с помощью лицензионного пакета программ Statistica (версия 6.0 фирмы «StatSoft Inc.», США). Оценка характера распределения данных с помощью критерия Шапиро—Уилка свидетельствует о нормальности их распределения. Данные представлены в виде среднего значения (M), стандартного отклонения (SD) и 95% доверительного интервала (95% ДИ). Статистическую значимость различий между сравниваемыми показателями определяли по t-критерию Стьюдента для независимых выборок. Корреляционный анализ выполнен с использованием критерия Пирсона и расчетом коэффициента корреляции (r). Результаты оценивали как статистически значимые при р<0,05.

Полученные данные свидетельствуют о том, что миома матки развивается на фоне усиления протеолитической и окислительной деструкции белков как в сыворотке крови, так и в ткани миоматозного узла. Для обоих видов протеиназ установлено увеличение активности, степень которого зависит от оптимума их действия и биологического объекта, определяющего уровень повреждения (см. таблицу).

Следует отметить, что нейтральные протеиназы, активные при физиологических значениях рН, имеют особое значение в изменении структуры и, как следствие, функции белков, связанных с пластическими процессами, реакциями апоптоза и ангиогенеза, наиболее активными в цитоплазме. В то же время кислые протеиназы в большей степени участвуют в деструктивных процессах. Причем только сочетанное действие нейтральных и кислых эндо- и экзопротеиназ, функционирующих во всех субклеточных фракциях, полноценно регулирует обмен белков [17]. Поэтому одновременное определение этих ферментов позволяет более информативно оценить нарушение обмена белков и прогнозировать темпы роста миомы матки. В зависимости от субклеточной локализации протеиназ повреждаются белки с различными функциями. Деструкция белков плазматических и субклеточных мембран миоцитов, несомненно, будет влиять на состояние и многочисленные функции этих клеточных структур [19, 20], а также способствовать выходу в межклеточный матрикс цитокинов, факторов роста и других реактивных молекул клеточной поверхности. Эти процессы могут повышать пролиферативную активность миоцитов, что усиливает протеазозависимый рост миомы. К усилению пролиферативных процессов при различных патологических процессах, очевидно, приводит и протеолиз ядерных белков (белки хроматина), участвующих в регуляции экспрессии генов и являющихся модуляторами биологической активности ДНК [21, 22]. Данные литературы [23] подтверждают изменение экспрессии ряда генов при миоме матки. Протеолиз митохондриальных белков с учетом их основной функции сопровождается нарушением характера энергетических реакций, дисбалансом редокс-процессов (окислительно-восстановительных процессов) и дальнейшим развитием кислородной недостаточности.

Одной из важных причин усиления деструкции белков являются их предварительные физико-химические изменения, в том числе окислительная модификация, сопровождающаяся повышением чувствительности белков к действию протеиназ [18]. Как показали наши исследования [14], содержание карбонильных производных, образующихся при спонтанном окислении белков, увеличивается в миоматозном узле на 40,8% относительно аналогичной величины в интактной ткани миометрия. В сыворотке крови женщин основной группы по сравнению с контрольной группой окислительная деструкция белков повышена на 33,3%. Усиление данного процесса, очевидно, вызвано внутриклеточной гипоксией и гиперпродукцией свободных радикалов, имеющейся при миоме матки, как и при любых доброкачественных опухолях.

Избыточное образование карбонильных производных белков сопровождается агрегацией или фрагментацией последних, а также повышением их гидрофобности. Важно подчеркнуть, что окислительная модификация белков может приводить к нарушению различных уровней их структуры, затрагивая не только боковые цепи аминокислотных остатков, но и более глубокие участки молекулы [24]. Все эти повреждения структуры белков не могут не изменять их функциональные свойства. В то же время окисленные белки будут продолжать участвовать в получении внешней информации, передаче сигнализации в искаженном виде, и тем самым нарушать различные регуляторные процессы.

Между степенью окислительной модификации белков и интенсивностью протеолитических реакций в исследуемых объектах обнаружена положительная корреляция: r=0,85±0,07 (р<0,01) — для миоматозного узла и r=0,78±0,06 (p<0,05) — для сыворотки крови. Это позволяет оценивать окислительную модификацию белковых молекул как важный фактор их деструктивных повреждений.

Таким образом, приведенные данные позволяют заключить, что в цепи метаболических нарушений, приводящих к развитию миомы матки, значительное место занимают повреждения белковых молекул, вызванные усилением их окислительной модификации и активацией протеолитических процессов.

1. Миома матки развивается на фоне повышения активности нейтральных и кислых протеиназ, что приводит к деструктивным повреждениям белков в сыворотке крови и миоцитах.

2. При миоме матки происходит окислительная модификация белков, проявляющаяся изменением их функциональных свойств и увеличением подверженности ферментативному гидролизу.

3. Интенсивность протеолиза находится в прямой зависимости от степени окислительной деструкции белков, усиливаясь при повышении количества карбонильных производных, что подтверждает их взаимозависимость.

4. Установлена патогенетическая значимость изменений молекулярных механизмов в формировании и развитии миомы матки.

Сведения об авторах

Татьяна Николаевна Погорелова — доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник отдела медико-биологических проблем в акушерстве, гинекологии и педиатрии НИИ акушерства и педиатрии ФГБУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» Минздрава России; 344012, Ростов-на-Дону, ул. Мечникова, 43; e-mail: rniiap@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0002-0400-0652;

Гунько Виктория Олеговна — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник отдела медико-биологических проблем в акушерстве, гинекологии и педиатрии НИИ акушерства и педиатрии ФГБУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» Минздрава России; 344012, Ростов-на-Дону, ул. Мечникова, 43; e-mail: rniiap@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0001-8607-9052;

Ермолова Наталья Викторовна — доктор медицинских наук, начальник акушерско-гинекологического отдела НИИ акушерства и педиатрии ФГБУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» Минздрава России; 344012, Ростов-на-Дону, ул. Мечникова, 43; e-mail: rniiap@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0002-6537-3436;

Карташова Алина Владимировна — младший научный сотрудник акушерско-гинекологического отдела НИИ акушерства и педиатрии ФГБУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» Минздрава России; 344012, Ростов-на-Дону, ул. Мечникова, 43; e-mail: rniiap@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0002-6767-3985;

Дурницына Ольга Александровна — младший научный сотрудник отдела медико-биологических проблем в акушерстве, гинекологии и педиатрии НИИ акушерства и педиатрии ФГБУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» Минздрава России; 344012, Ростов-на-Дону, ул. Мечникова, 43; e-mail: rniiap@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0002-7903-8065;

Аллилуев Илья Александрович — младший научный сотрудник отдела медико-биологических проблем в акушерстве, гинекологии и педиатрии НИИ акушерства и педиатрии ФГБУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» Минздрава России, преподаватель кафедры биохимии и микробиологии ФГАОУ ВО «Академия биологии и биотехнологии Южного федерального университета»; 344012, Ростов-на-Дону, ул. Мечникова, 43; e-mail: rniiap@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0001-7654-0650

*e-mail: rniiap@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0002-0400-0652