Овсепян Л.М.

Институт молекулярной биологии Национальной академии наук Армении, Ереван

Казарян Г.С.

Институт молекулярной биологии Национальной академии наук Армении, Ереван

Закарян А.В.

Институт молекулярной биологии Национальной академии наук Армении, Ереван

Львов М.В.

Институт молекулярной биологии Национальной академии наук Армении, Ереван

Мелконян М.М.

Институт молекулярной биологии Национальной академии наук Армении, Ереван

Захарян Г.В.

Институт молекулярной биологии Национальной академии наук Армении, Ереван

Акопджанян А.А.

Институт молекулярной биологии Национальной академии наук Армении, Ереван

Окислительные процессы и обмен липидов при экспериментальном паркинсоническом синдроме

Журнал: Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2010;110(6): 95-97

Просмотров : 12

Загрузок :

Как цитировать

Овсепян Л. М., Казарян Г. С., Закарян А. В., Львов М. В., Мелконян М. М., Захарян Г. В., Акопджанян А. А. Окислительные процессы и обмен липидов при экспериментальном паркинсоническом синдроме. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2010;110(6):95-97.

Авторы:

Овсепян Л.М.

Институт молекулярной биологии Национальной академии наук Армении, Ереван

Все авторы (7)

Болезнь Паркинсона (БП) - хроническое нейродегенеративное заболевание, сопровождающееся прогрессирующей гибелью дофаминергических нейронов в головном мозге, резким снижением концентрации нейромедиатора дофамина в полосатом теле и накоплением внутриклеточных включений в нейронах (тельца Леви), главным компонентом которых является белок α-синуклеин. Одной из причин поражения нейронов при БП считают окислительный стресс [7, 13]. В результате окисления дофамина при участии моноаминооксидазы В образуется супероксидный радикал, обусловливающий развитие окислительного стресса [12, 15] с нарушением равновесия между прооксидантной и антиоксидантной системами. Известно, что при старении уменьшается продукция основных антиоксидантных ферментов, в результате чего увеличивается чувствительность к оксидантному стрессу [4], что может быть одной из причин возрастного снижения резистентности дофаминергических нигростриатных нейронов к пропаркинсоническим факторам. Таким образом, одним из перспективныx направлений в лечении БП является антиоксидантная терапия [5, 10], особенно в начальной стадии развития болезни.

Целью исследования явилось изучение процесса перекисного окисления липидов (ПОЛ), а также определение содержания фосфолипидов (ФЛ), галактозилцерамидов (ГалЦер), сульфогалактозилцерамидов (СГалЦер) и продукта их гидролитического расщепления - сфингозина в головном мозге животных с экспериментально вызванным паркинсоническим синдромом (ПС) и при введении нового синтезированного нами препарата. В структуру исследуемого вещества входят литий и аминокислота цистеин[1]. Препараты лития применяют при различныx нейродегенеративныx заболеванияx. Ионы лития повышают чувствительность нейронов гиппокампа и других областей мозга к действию дофамина. Литий конкурирует с ионами натрия, участвуя в регуляции работы кальциевых каналов в митохондриях, а также снижает активацию апоптозного каскада [11]. Цистеин оказывает выраженное антиоксидантное действие и является источником серы, инактивирующим свободные радикалы. Его рекомендуют применять при синдроме хронической усталости, рассеянном склерозе, БП и болезни Альцгеймера.

Материал и методы

Эксперименты проводили на беспородных белых старых крысах (возраст 2-2,5 года), содержащихся в условиях вивария. Модель экспериментального ПС осуществляли ежедневным внутрибрюшинным введением МФТП (1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрапиридин) в дозе 25 мг/кг в течение 6 дней. Поведенческие характеристики (координация движений, тремор, ригидность мышц, олигокинезия) служили критерием развития болезни. Животные были распределены на 3 группы по 10 животных в каждой: 1-я - интактные; 2-я - животные с воспроизведенным ПС; 3-я - животные с воспроизведенным ПС, получавшие исследуемый препарат в дозе 20 мг/кг. Исследуемое вещество вводили с 6-го по 12-й дни эксперимента, через 1 ч после введения МФТП. Животных забивали на 12-й день эксперимента через 1 ч после введения препарата.

Об активности ПОЛ судили по количеству образования гидроперекисей (ГП) и малонового диальдегида (МДА). ГП определяли по цветной реакции с тиоционатом аммония при максимуме поглощения 480 нм [9]; МДА - по реакции с тиобарбитуровой кислотой [2]; количество белка - по Лоури [14].

Экстракцию липидов осуществляли по методу Фолча. Фракционирование индивидуальных фосфолипидов проводили методом одномерной хроматографии в тонком слое силикагеля («Мерк», Германия) в системе растворителей хлороформ:метанол:аммиак в соотношении (65:35:5). Минерализацию липидного фосфора осуществляли в среде серной и азотной кислот с последующим расчетом количества неорганического фосфора в мкг влажной ткани [6].

Выделение осадка ГалЦер и СГалЦер основано на их способности образовывать плотный белый слой на границе хлороформенного и водного слоев при обработке хлороформенно-метанолового экстракта липидов трихлоруксусной кислотой и водой. Фракционирование суммарных ГалЦер и СГалЦер проводили методом тонкослойной хроматографии (пластины «Мерк», Германия) в системе растворителей хлороформ-метанол-концентрированный аммиак (80:20:0,4). Количество ГалЦер определяли по углеводному компоненту с резорцином, а СГалЦер - по сульфатной группе в реакции с азуром [8].

Для выделения сфингозиновых оснований смесь ГалЦер и СГалЦер подвергали кислотному метанолизу смесью Н2SO4-метанол (1:20) при температуре 78-80°C в течение 6 ч, с последующей экстракцией сфингозиновых оснований диэтиловым эфиром. Количество сфингозина определяли цветной реакцией с метилоранжем при длине волны 415 нм [8].

Статистическую значимость различий оценивали методом Стьюдента.

Результаты и обсуждение

В головном мозге интактных животныx обнаружен определенный стационарный уровень интенсивности свободнорадикальных реакций; развитие ПС сопровождалось активированием процесса ПОЛ, что выражалось в увеличении содержания ГП и МДА (см. рисунок).

Рисунок 1. Содержание продуктов перекисного окисления липидов (в нмоль/мг белка) в головном мозге крыс в норме, при экспериментальном паркинсоническом синдроме и при лечении антиоксидантным препаратом. По оси абсцисс: 1 - контроль; 2 - паркинсонизм; 3 - лечение. * - достоверные различия между 2-й и 3-й группами на уровне p<0,001.
Известно, что при БП в черной субстанции снижено число глиальныx клеток, содержащиx естественный антиоксидант - глутатионпероксидазу, а также отмечен низкий уровень глутатиона [3, 12]. Низкий уровень антиоксидантов сопровождается высоким уровнем активных форм кислорода, обладающих свойствами ингибировать сульфгидрильные группы ферментов и повреждать NН2-группы мембранных белков. В этих условиях целесообразно использование препаратов, обладающих антиоксидантными свойствами.

Было проведено изучение влияния синтезированного антиоксидантного препарата на ПОЛ в головном мозге животных с экспериментальным ПС. Введение исследуемого вещества животным с экспериментальным ПС приводит к нормализации количества перекисей, приближая их к показателям контрольных животных, что является доказательством способности препарата оказывать антиоксидантное действие (см. рисунок).

Механизм нейропротекторного действия использованного нами вещества связан с тем, что в его структуру входит цистеин, который принимает участие в синтезе глутатиона. Глутатион - трипептид, образованный аминокислотами цистеином, глутаминовой кислотой и глицином. Его основной антиоксидантный эффект реализуется посредством участия в работе антиоксидантных ферментов глутатионпероксидазы и глутатионредуктазы. Глутатион, как и другие SН-содержащие белки, является акцептором активных форм кислорода и тем самым ингибирует свободнорадикальное окисление. Снижение содержания глутатиона приводит к повышению чувствительности митохондрий к окислительному стрессу.

Активные формы кислорода, вызывая ПОЛ, могут быть токсичными как для нейронов, так и олигодендроцитов, образующих миелин. Высокое содержание в головном мозге липидов и уникальность их структуры определяет характер развития в них ПОЛ. Известно, что изменение состава липидов в мембране клеток, наряду с метаболическими изменениями, чаще всего бывает вызвано процессами свободнорадикального окисления. Изучение спектра ФЛ в мозговой ткани при экспериментальном ПС (табл. 1) позволило обнаружить увеличение содержания лизофосфатидилхолина (ЛФ ) при уменьшении содержания фосфатидилхолина (ФХ), фосфатидилсерина (ФС) и фосфатидилэтаноламина (ФЭ).

Жирнокислотные остатки указанных фосфолипидов легко подвергаются окислению свободными радикалами при активировании ПОЛ.

Известно, что для БП характерно понижение митохондриального комплекса 1 в дофаминергических нигростриатных нейронах. При посмертном гистологическом исследовании мозга больных было обнаружено снижение активности фермента NАДФН-убихинон-оксидоредуктазы [7]. Уменьшение активности фермента вызывает нарушение работы нейрональных митохондрий и снижение продукции АТФ и, как следствие, понижение активности АТФ-зависимых ферментов, в частности Nа-, К-АТФаз. В результе происходит деполяризация мембраны клеток, усиливаются интенсивность ионных потоков через мембрану и массированное поступление Са2+ в нейрон, запускающее весь каскад внутриклеточных нейродегенеративных реакций, нарушается также работа Са-насоса, откачивающего Са2+ из клетки. Образование активных форм кислорода и увеличение ионов Са2+ в митохондриях также приводит к активации фосфолипаз, отщепляющих жирные кислоты во втором положении молекулы ФЛ. Наблюдаемое уменьшение содержания ФХ, ФС, ФЭ при параллельном увеличении содержания ЛФХ, вероятно, связано с повышением активности фосфолипаз при развитии ПС.

Исследование нейтральных гликолипидов позволило обнаружить в головном мозге интактных животных 2 фракции ГалЦер и 2 фракции СГалЦер, различающиеся между собой содержанием жирных кислот (табл. 2).

ГалЦер преимущественно локализованы в миелине, тогда как СГалЦер определяются в немиелиновой части белого вещества. ГалЦер является основным липидом миелина, с ним связаны тяжелые нейрональные дисфункции при некоторых нейродегенеративных заболеваниях (болезнь Краббе, Гоше, Фарбера и др.). Результаты наших исследований показали, что при ПС в головном мозге наблюдается уменьшение содержания как суммарного, так и фракционного состава ГалЦер и СгалЦер (см. табл. 2).

Особый интерес вызывает уменьшение содержания сфингомиелина в головном мозге животных при экспериментальном ПС, так как обнаружено одновременное увеличение содержания сфингозина (см. табл. 1, 2). ГалЦер может быть источником церамида и сфингозина наряду со сфингомиелином. Сфингозин участвует в регуляции пролиферации и гибели клеток в связи со способностью ингибировать активность протеинкиназы С [1]. Церамиды и сфингозин являются медиаторами апоптоза и образуются внутриклеточно как продукты катаболизма сфингомиелина (сфингомиелин/сфингомиелиназный механизм) и/или расщеплением галактозил-глюкозилцерамида (галакозилцерамид/глюкозидазный механизм) лизосомальными и цитоплазматическими гидролазами. Полученные результаты позволяют заключить, что при ПС имеет место ферментативное расщепление нейтральных гликолипидов и сфингомиелина, что, вероятно, связано с повышением активности ферментов, приводящих к накоплению сфингозина. Принимая во внимание, что указанные ферменты являются мембранозависимыми и зависят от уровня окислительных процессов в клетке, нами было проведено исследование с введением антиоксидантного препарата.

Изучение количественного состава фосфолипидов, нейтральных гликолипидов и сфингозина при введении препарата позволило обнаружить частичную нормализацию количества указанных гликолипидов (см. табл. 1, 2). Протекторное действие препарата связано с сохранением качественного и количественного содержания липидов клеточных мембран, обусловливающего нормальное течение таких метаболических реакций, как проницаемость, ионный транспорт, активность липидсвязанных ферментов и др. Анализ полученных данных позволил сделать вывод о том, что использованный нами препарат обладает антиоксидантным действием и уменьшает образование перекисей липидов. Нам представляется, что синтезированный препарат может быть эффективен при различных патологических состояниях, характеризующихся нарушением окислительных процессов и в связи с этим представляет определенный научно-практический интерес.

[1] Исследуемый препарат синтезировали в ЗАО при заводе химических реактивов.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail