Копия №2. Не открылась

Биологические науки/9.Биохимия и биофизика

Плотникова Е.В., Коношенко С.В.

Таврический национальный университет им. В.И.Вернадского, Украина

Роль глюкозы в биохимических изменениях эритроцитов, находящихся в условиях окислительного стресса in vitro

В живом организме при нормальных условиях около 90% используемой эритроцитами глюкозы подвергается процессу гликолиза. Энергия, которая выделяется при окислении глюкозы до лактата, необходима для активного транспорта веществ через мембрану, поддержания целостности эритроцитарной мембраны, цитоскелета. Гликолитический процесс в эритроцитах сопровождается образованием 2,3-дифосфоглицерата, регулирующего сродство гемоглобина к кислороду.

Представляло интерес выяснить влияние разных концентраций глюкозы на отдельные показатели гликолитических реакций в эритроцитах в условиях инициации окислительного стресса in vitro.

В первой серии опытов эритроциты здоровых людей (доноров станции переливания крови) помещали в среду Фентона (FeSO₄ и H₂O₂) и инкубировали в термостате при 37^оС в течение 4-х часов. В другой серии опытов в среду Фентона вносили глюкозу, создавая ее концентрацию 5мМ и 10мМ, эритроциты инкубировали в этих условиях также в течение 4 часов. Затем все образцы эритроцитов отделяли центрифугированием, гемолизировали; в гемолизатах определяли содержание макроэргического метаболита гликолиза – фосфоенолпиирувата (ФЕП) и аденозинтрифосфата (АТФ), а также содержание среднемолекулярных олигопептидов (СМО).

При инкубации изолированных эритроцитов в среде Фентона, в гемолизате эритроцитов отмечено снижение содержания глюкозы на 26,5% по сравнению с контролем (в контроле содержание составило 4,9+0,07 ммоль/л).

Таблица 1

Содержания фосфоенолпиирувата и аденозинтрифосфата в гемолизате эритроцитов в условиях инициации окислительного стресса в присутствии глюкозы разной концентрации (М+m)

Объект исследования	ФЕП, мг % Фн	АТФ, мг % Фн
Контроль (эритроциты без инкубации в среде Фентона)	3,0 +0,18	0,81+0,02
Инкубация в среде Фентона в течение 4-х часов	1,6+0,08*	0,45+0,02*
Инкубация в среде Фентона (4 ч), в присутствии 5мМ раствора глюкозы	2,0+0,07*	0,54+0,03*
Инкубация в среде Фентона (4 ч), в присутствии 10мМ раствора глюкозы	2,4+0,04*	0,65+ 0,04*

*- достоверность различий показателя по сравнению с контролем р < 0,05

Снижение уровня глюкозы в эритроцитах сочеталось с уменьшением содержания АТФ и ФЕП. После 4 часовой инкубации содержание ФЕП уменьшалось на 53,3%, содержание АТФ - на 55,6% по сравнению с предыдущими показателями, соответственно. Уменьшение уровня ФЕП и АТФ свидетельствует о снижении интенсивности гликолитических реакций в эритроцитах, а также о более интенсивном использовании макроэргических субстратов для покрытия потребностей в энергии. Причиной снижения интенсивности гликолиза в эритроцитах может быть не только уменьшение содержания глюкозы, но также угнетение активности гликолитических ферментов. Полученные нами результаты согласуются с имеющимися в литературе данными о влиянии окислительного стресса на показатели обмена глюкозы в эритроцитах, инкубированных в среде Фентона, генерирующей активные формы кислорода.

Дальнейшие исследования проводились в присутствии глюкозы в среде Фентона с концентрацией 5мМ и 10мМ. При изучении влияния уровня глюкозы в инкубационной среде на содержание АТФ и ФЕП в эритроцитах были получены данные, представленные в таблице 1. Показано, что содержание ФЕП при инкубации эритроцитов в среде Фентона в присутствии глюкозы с концентрацией 5мМ увеличивается на 20% по сравнению с исходными показателями (среда Фентона, не содержащая глюкозы). При концентрации глюкозы в среде Фентона 10мМ содержание ФЕП в гемолизате эритроцитов возрастало на 33%.

Содержание АТФ в условиях присутствия глюкозы в среде Фентона также увеличивалось: при концентрации глюкозы 5мМ - на 16% и на 30,8% при концентрации 10мМ.

Эти данные свидетельствуют о том, что в условиях притока глюкозы извне в изолированных эритроцитах усиливаются гликолитические реакции, направленные на обеспечение эритроцитов энергией и поддержание их структурного и функционального состояния.

Наряду с этим, представляло интерес, оценить содержание среднемолекулярных олигопептидов (СМО), уровень которых может расти в условиях окислительного стресса. В результате проведенных исследований были получены данные, представленные в таблице 2.

Как видно из данных таблицы 2, при инкубации эритроцитов доноров в среде Фентона в течение 4-х часов, в условиях отсутствия притока глюкозы извне, содержание среднемолекулярных олигопептидов в гемолизате эритроцитов возросло на 39% по сравнению с контролем. Добавление глюкозы в среду Фентона приводило к достоверному снижению содержания СМО в гемолизатах эритроцитов, инкубированных в соответствующих условиях в течение 4-х часов. Так, при концентрации глюкозы в среде Фентона 5мМ содержание СМО снизилось в среднем на 32,5 % по сравнению с исходным значением показателя (в отсутствии глюкозы); при концентрации глюкозы 10мМ отмечено снижение уровня СМО в среднем на 70 %.

Следует отметить, что уровень СМО в гемолизате эритроцитов при концентрации глюкозы 10мМ в среде Фентона был значительно ниже, чем в контроле (инкубация эритроцитов в среде Фентона в отсутствии глюкозы).

Таблица 2

Содержания СМО (ед.опт.пл.) в гемолизате эритроцитов практически здоровых людей в условиях инициации окислительного стресса в присутствии глюкозы разной концентрации ( М+m)

№	Контроль	Инкубация в среде Фентона, в течение 4часов	Инкубация в среде Фентона (4 ч) в присутствии 5мМ раствора глюкозы	Инкубация в среде Фентона (4 ч) в присутствии 10мМ раствора глюкозы	Длина волны, нм
1	0,35+0,02	0,4+0,02*	0,33+0,01*	0,18+0,014*	254
2	0,13+0,01	0,2+0,01*	0,12+0,01*	0,06+0,01*	272
3	0,10+0,01	0,15+0,02*	0,09+0,02*	0,027+0,01*	280

*- достоверность различий показателя по сравнению с контролем р < 0,05

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что в условиях окислительного стресса в изолированных эритроцитах осуществляются метаболические изменения, связанные, в частности, с уменьшением уровня глюкозы и сопровождающиеся снижением интенсивности гликолитических реакций. В условиях притока глюкозы извне наблюдается усиление гликолитических реакций в эритроцитах и снижение уровня среднемолекулярных олигопептидов. Поскольку СМО представляют собой продукты распада белков, можно предположить, что метаболизм глюкозы в эритроцитах является важным звеном, обеспечивающим поддержание оптимального функционирования системы защиты клетки от разрушительного действия активных форм кислорода.