Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Овсепян Л.М.

Институт молекулярной биологии Национальной академии наук Армении, Ереван

Захарян Г.В.

Институт молекулярной биологии Национальной академии наук Армении, Ереван

Мелконян М.М.

Институт молекулярной биологии Национальной академии наук Армении, Ереван

Захарян А.В.

Институт Молекулярной биологии Национальной академии наук Республики Армения, Ереван, Республика Армения

Влияние таурина на окислительные процессы при отеке головного мозга

Авторы:

Овсепян Л.М., Захарян Г.В., Мелконян М.М., Захарян А.В.

Подробнее об авторах

Просмотров: 7455

Загрузок: 531


Как цитировать:

Овсепян Л.М., Захарян Г.В., Мелконян М.М., Захарян А.В. Влияние таурина на окислительные процессы при отеке головного мозга. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2015;115(5):64‑67.
Ovsepian LM, Zakharian GV, Melkonian MM, Zakaryan AV. The effects of taurine on oxidative processes in brain edema. S.S. Korsakov Journal of Neurology and Psychiatry. 2015;115(5):64‑67. (In Russ.)
https://doi.org/10.17116/jnevro20151155164-67

Рекомендуем статьи по данной теме:
Биомар­ке­ры ате­рот­ром­бо­ти­чес­ко­го и кар­диоэм­бо­ли­чес­ко­го под­ти­пов ос­тро­го ише­ми­чес­ко­го ин­суль­та. Жур­нал нев­ро­ло­гии и пси­хи­ат­рии им. С.С. Кор­са­ко­ва. Спец­вы­пус­ки. 2024;(12-2):20-26
Зна­чи­мость эк­зо­ген­но­го нит­ра­та и нит­ри­та рас­ти­тель­но­го про­ис­хож­де­ния для здо­ровья со­су­дов. Про­фи­лак­ти­чес­кая ме­ди­ци­на. 2024;(11):141-146

Отек и набухание головного мозга — одна из ключевых проблем современной нейрохимии. В клинической практике отек мозга является одним из ведущих патологических синдромов при разных заболеваниях (гипертонические кризы, черепно-мозговая травма, опухоли, интоксикации и т. д.). Под отеком понимают патологическое накопление жидкости в тканях и межклеточных пространствах, наступающее вследствие нарушения баланса между кровью и тканями. При увеличении объема мозга в ограниченном внутричерепном пространстве происходит его сдавление, вследствие чего нарушается кровообращение, приводящее к ишемии мозга [1]. Происходит нарушение энергетического обмена и связанное с этим понижение уровня активности АТФ-зависимых ферментов, в частности Nа+, К+-АТФаз, ответственныx за поддержание мембранного потенциала клетки, а также инициация процессов свободнорадикального окисления липидов и белков, приводящих к развитию окислительного стресса [2]. Развитие окислительного стресса связано с накоплением активных форм кислорода (АФК), которые оказывают повреждающее действие на структуру мембран клетки. Развивается окисление SH-групп цистеина или метионина в белках. Атомы металлов переменной валентности имеют на внутренних атомных орбиталях непрочно связанные электроны и являются объектом атаки АФК, которые стремятся захватить либо отдать электрон, что приводит к изменению редокс-состояния тиоловых групп в белках [3].

Одним из основных антиоксидантных механизмов, защищающих от повреждающего действия АФК, является восстановительный потенциал системы глутатиона (GSH), который определяет редокс-состояние в клетке и влияет на эффективность ее функционирования. GSH выступает акцептором АФК, ко-фактором ряда ферментов антиоксидантной и детоксикационной систем [4], участвует в экспрессии редоксчувствительных генов, регуляции внутриклеточной сигнализации [5].

Цель настоящего исследования — изучение свободнорадикального окисления липидов, окислительной модификации белка, активности глутатионпероксидазы и глутатионредуктазы, а также конечного продукта оксида азота — нитрита в митохондриальной фракции головного мозга животных во время экспериментально вызванного отека мозга при лечении таурином.

Материал и методы

Исследование проводили на беспородных белых крысах массой 170—200 г, содержащихся в соответствии с правилами Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и научных целей (Страсбург, 1986 г.). Токсический отек головного мозга вызывали внутрибрюшинным введением тетраэтилолова в дозе 10 мг на 1 кг массы животного. Критерием развития отека мозга служили выраженная гидратация мозговой ткани и показатели электронно-микроскопического исследования [6]. О содержании воды судили по сухому остатку ткани мозга после высушивания при 110 °C до постоянной массы.

Животные были распределены на три группы по 15 в каждой: 1) интактные; 2) с воспроизведенным отеком мозга; 3) с воспроизведенным отеком мозга, получавшие таурин в дозе 50 мг/кг внутрибрюшинно ежедневно в течение 5 дней.

Митохондрии головного мозга выделяли в среде, содержащей 0,25 М сахарозы и 0,01 М трис-НС1 буфера, рН 7,4, методом дифференциального центрифугирования при 13 000 g, после осаждения ядер при 600 g.

Об активности перекисного окисления липидов судили по количеству образования гидроперекисей липидов и малонового диальдегида (МДА). Гидроперекиси липидов определяли по цветной реакции с тиоцианатом аммония при максимуме поглощения 480 нм [7]. МДА определяли по реакции с тиобарбитуровой кислотой [8]. Количество белка определяли по Лоури [9].

Для определения окислительной модификации белков в головном мозге использовали метод Е.Е. Дубининой и соавт. [10]. Оптическую плотность образовавшихся динитрофенилгидразонов регистрировали при длинах волн 356 и 370 нм (альдегидные и кетонные продукты окислительной модификации нейтрального характера), а также 430 и 530 нм (основной характер). Степень окислительной модификации белков выражали в единицах оптической плотности, соотнесенных с 1 мг ткани, используя коэффициент молярной экстинкции 22·103 М–1см [10].

Конечный продукт оксида азота нитрит определяли с помощью реактива Грейса (1% сульфаниламида, 0,1% нафтилендиамина, 2,5% фосфорной кислоты), абсорбцию раствора измеряли при длине волны 546 нм. В качестве стандарта использовали нитрит натрия [11].

Активность глутатионпероксидазы определяли по реакции восстановления перекиси водорода (Н2О2) и гидроперекисей липидов (ROOH) в присутствии GSH [12]. Активность глутатионредуктазы определяли спектрофотометрически по приросту НАДФН [13]. Результаты обрабатывали статистически по t-критерию Стьюдента.

Результаты и обсуждение

Было обнаружено увеличение содержания гидроперекисей липидов и МДА в митохондриальной фракции головного мозга (см. таблицу). При отеке мозга вследствие нарушения доставки кислорода в ткань понижается концентрация молекулярного кислорода и увеличивается уровень восстановленности компонентов дыxательной цепи, в результате чего стимулируется восстановление кислорода по одноэлектронному пути, приводящему к образованию супероксидного радикала, дающего начало другим активным формам кислорода (синглетный кислород, гидроперекиси). Показано, что двумя основными местами образования свободных радикалов в дыхательной цепи являются комплексы 1 (НАДН-коэнзим-Q-редуктаза) и 2 (убихинон-цитохром с-редуктаза) [14]. Увеличению содержания перекисей липидов в митохондриальной фракции головного мозга способствует высокое содержание легкоокисляемых субстратов, таких как полиненасыщенные жирные кислоты, а также наличие негеминового железа, являющегося активатором перекисного окисления липидов. В этих условиях митоxондриальная цепь переноса электронов становится мощным источником образования АФК — нестабильныx и крайне реактивныx метаболитов.

Исследование гидроперекисей и перекисей липидов, оксида азота, глутатиона, активности глутатионпероксидазы и глутатионредуктазы в митохондиальной фракции в разных группах животных Примечание. Достоверные отличия: * — p<0,05 по сравнению с контролем; ** — p<0,001 между животными с воспроизведенным отеком мозга, получавшими и не получавшими таурин.

АФК вызывают окислительную модификацию белков, в результате чего усугубляются мембранные повреждения. Считают [10], что в состоянии окислительного стресса атаке АФК подвергаются в первую очередь не липиды, а белки мембран.

Анализ полученных данных показал (см. рисунок), что у животных с моделированным отеком мозга уровень карбонильных групп в митохондриальной фракции головного мозга значительно выше, чем у интактных животных. Это свидетельствует о возрастании окислительного повреждения белков при отеке мозга.

Окислительная модификация белков при экспериментальном отеке мозга и введении таурина (n=10). По оси абсцисс — длина волны, по оси ординат — единицы оптической плотности на 1 мг ткани; а — контроль, б — опыт, в — лечение. Звездочками обозначено различие по сравнению с контролем: * — p<0,05, ** — p<0.01.

Фактически все аминокислотные остатки белков способны к окислению, что ведет к изменению их функций. Окислению подвергаются сульфо- и аминогидроксильные группы аминокислот, что приводит к образованию поперечных сшивок между белками или между белком и другой молекулой, содержащей NН2-группу. Наиболее распространенным пусковым механизмом окислительного повреждения мембранных белков является реакция сульфгидрильных (SH) групп аминокислоты цистеин со свободными радикалами. При этом образуются радикалы с локализацией неспаренного электрона около атома серы (-S•), которые затем взаимодействуют друг с другом с образованием дисульфидов. Результатом окисления аминокислот может быть нарушение вторичной и третичной структуры белков, облегчающее дальнейшее окисление аминокислотных остатков, и денатурация белковых молекул, в результате чего нарушаются их функции, в частности инактивируются ферменты [15].

Нарушение нормального функционирования митохондриальной цепи переноса электронов способствует также активированию образования оксида азота. Исследование содержания оксида азота обнаружило увеличение его содержания в головном мозге животных с экспериментальным отеком мозга. При взаимодействии оксида азота (NO) с супероксид-анионом образуются активные соединения нитрозоний (NO+), нитроксил (NO–) и пероксинитрит (ONOO–). Пероксинитрит обладает гораздо большей реакционной способностью, чем NO и супероксидный радикал, его токсический эффект проявляется в ингибировании митохондриальных ферментов, что приводит к снижению выработки АТФ. При повышенных концентрациях NO (>1мкМ) взаимодействует с комплексами дыхательной цепи (цитохромоксидаза, убихинон), приводя к угнетению синтеза аденозинтрифосфата [16].

Процессы свободнорадикального окисления в организме контролируются антиоксидантной системой. Ведущая роль в поддержании антиоксидантного статуса клетки принадлежит глутатионпероксидазе и глутатионредуктазе. Основной функцией данных ферментов является восстановление гидроперекисей до спиртов. Как показали результаты исследования, при отеке мозга наблюдается понижение содержания глутатиона и активности глутатионпероксидазы и глутатионредуктазы (см. таблицу).

Особое значение имеет определение содержания глутатиона в головном мозге животных при его отеке. В организме животных и человека глутатион присутствует как в окисленной (GSSG; около 10% от общего количества), так и восстановленной (GSH) форме. Основной антиоксидантный эффект глутатиона реализуется посредством его участия в работе ферментативных антиоксидантов; будучи субстратом для глутатионпероксидаз, он фактически выступает донором атомов водорода для восстановления Н2О2 и липидных перекисей.

В связи с тем, что снижение уровня глутатиона и антиоксидантных ферментов является одним из ведущих факторов в развитии различных патологических процессов большой интерес вызывают препараты, повышающие содержание глутатиона и активирующие глутатионзависимые реакции. В качестве лечебного препарата нами была применена аминокислота таурин. Существуют достаточно убедительные данные, демонстрирующие роль таурина как активного осморегулятора, что особенно важно для нейронов головного мозга. Показана корреляция между содержанием в ткани мозга воды и таурина [17]. При печеночной энцефалопатии снижение содержания таурина в ЦНС может быть одной из причин отека мозга. Он также участвует в качестве нейромодулятора в процессах контроля дыхательной функции, особенно при острой гипоксии [18].

Как показали результаты наших исследований, введение таурина в течение 5 дней в дозе 50 мг/кг приводило к уменьшению содержания продуктов перекисного окисления липидов, нормализации окислительной модификации белков в митохондриальной фракции головного мозга крыс с отеком мозга (см. таблицу).

После проведенного лечения уровень изучаемых показателей приблизился к показателям, полученным в контроле (см. таблицу), с достоверными изменениями в содержании как начальных, так и конечных продуктов перекисного окисления липидов. Под влиянием таурина статистически достоверно снижалось также содержание окисленных белков в митохондриальной фракции головного мозга крыс с отеком мозга.

Таким образом, можно сделать вывод, что введение таурина крысам с экспериментальным отеком мозга приводит к нормализации окислительных процессов в митохондриальной фракции головного мозга крыс.

Подтверждение e-mail

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

Подтверждение e-mail

Мы используем файлы cооkies для улучшения работы сайта. Оставаясь на нашем сайте, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cооkies. Чтобы ознакомиться с нашими Положениями о конфиденциальности и об использовании файлов cookie, нажмите здесь.