Биологические науки/8.Физиология человека и животных

к.б.н. Мажитова М.В.*, д.б.н. Теплый Д.Л.*, д.м.н. Тризно Н.Н.**,

*Астраханский государственный университет, Россия

**Астраханская государственная медицинская академия, Россия

Половые особенности свободно-радикальных процессов и антиоксидантной защиты плазмы крови

белых крыс в онтогенезе

Анализ литературы дает основание полагать, что уровень генерации митохондриальных свободных радикалов зависит от пола. Borras С. с соавт. (2003) показали, что продукция перекисей в митохондриях печени у самцов крыс выше, чем у самок на 40%, а в митохондриях мозга на 80%. Существуют половые особенности и активности ферментативных и неферментативных антиоксидантов. По данным тех же авторов у самок 4-6 месячного возраста активность глутатионпероксидазы и Мn-СОД в митохондриях печени более чем в два раза выше, чем у самцов того же возраста. В другой работе (Lasheras C., Huerta J.M.,. Gonzalez S et al., 2002) половые различия в активности антиоксидантных ферментов в эритроцитах и плазме крови 60-80 летних мужчин и женщин не были обнаружены. Согласно авторам работ (Berr C., Coundray С., Bonithon-Корр С. et al. , 1998, Lasheras C., Huerta J.M.,. Gonzalez S et al., 2002) у женщин по сравнению с мужчинами уровень каротиноидов в плазме и витамина Е в эритроцитах крови выше. Повышенный уровень α- токоферола был выявлен и в тканях самок крыс (Паранiч А.В., Чернiкова О.Ю., 1992).

Старение также сопровождается разнонаправленными изменениями активностей ферментов, в том числе антиоксидантов, что позволяет поддерживать на новом функциональном уровне многие физиологические процессы. Данные литературы относительно возрастных изменений свободно-радикального окисления митохондриальных липидов противоречивы. По мнению многих авторов, в митохондриях стареющей клетки интенсивность образования различных форм свободных радикалов повышается (Lass A., Sohal B.H., Weindruch R.et al., 1998, Papa S., Skulachev V.P., 1997, Sohal R.S., Ku H.H., Agarwal S. et al., 1994). Выраженное снижение интенсивности ПОЛ при старении было показано в изолированных митохондриях сердца крыс (Лемешко В.В., Никитченко Ю.В., 1982).

Учитывая наличие половых различий в антиоксидантной защите и особой роли свободных радикалов при старении, нами была поставлена цель - обозначить особенности протекания свободно-радикальных процессов и антиоксидантной защиты в плазме крови у интактных животных обоего пола в онтогенезе. Для достижения поставленной цели спектрофотометрическим методом определяли уровень свободно-радикальных процессов (перекисное окисление липидов (Стальная И.Д., Гаришвили Т.Т., 1977, Строев Е.А., Макарова В.Г., 1986), окислительную модификацию белков (Дубинина Е.Е., Бурмистров С.О. и др., 1995), содержание конечных метаболитов NO (Метельская В.А., Гуманова Н.Г., 2005), окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), а также основные антиоксиданты (каталаза (Королюк М.А., Иванов Л.И., и др., 1988), СОД (Чевари С., Чаба И. и др., 1985.), жирорастворимые антиоксиданты (Tailor S.L., Lambden M.P., Tappel A.L. 1976), общая антиокислительная активность (АОА) (Клебанов Г.И., Бабенкова И.В., Теселкин Ю.О., 1988) в плазме крови самцов и самок белых крыс в двух возрастных группах (6 и 24 месяцев).

При сравнении показателей пероксидации липидов и белков в плазме крови обращает на себя внимание факт, что исходный уровень малонового диальдегида (МДА) и содержание окисленной модификации белков у молодых самок имеет более низкие значения по сравнению с самцами ровесниками, что находится в соответствии с данными (Borras C, Sastre J. et al., 2003), в то время как скорость аскорбатзависимого ПОЛ, напротив, значимо выше.

С возрастом у самцов и самок произошло увеличение всех показателей ПОЛ и содержания окисленных белков. Однако, несмотря на рост этих показателей у животных обоего пола, у старых самцов это увеличение произошло в большей степени и превысило таковые самок в старшей возрастной группе.

Полученные результаты свидетельствуют также о гендерных различиях в содержании конечных метаболитов NO в плазме крови у животных двух возрастных групп. Однако, если у молодых крыс изучаемый показатель значимо больше в плазме самок (в 2,6 раза), то с возрастом картина меняется на противоположную в ходе снижения этого показателя у самок и повышения – у самцов. Таким образом, в плазме старых самцов содержание конечных продуктов окисления монооксида азота превысило этот же показатель самок на 24 %. Данные по изучению NO-метаболитов, полученные нами на молодых животных, а также значимое снижение этого показателя у старых самок согласуются с результатами исследований Семячкиной-Глушковской О.В., Анищенко Т.Г. и Синдяковой Т.А. с соавт. (2008), которые показали, что гонадоэктомия сопровождалась существенным снижением базальной продукции NO у самок, но не у самцов, что подтверждает гипотезу о стимулирующих эффектах эстрогенов, но не андрогенов, в отношении синтеза и секреции NO. Поэтому в нашем случае, вероятно, уменьшение содержания конечных метаболитов NO у самок с возрастом связано со снижением уровня гормонов, в том числе и эстрогенов.

При сравнении изучаемых показателей в плазме старых половозрелых самцов и самок, обнаружено, что уровень МДА, скорость спонтанного ПОЛ, уровень ОМБ у самок по прежнему остается более низким, чем у самцов, а уровень NO метаболитов значимо снижается как по сравнению с молодыми самками, так и по сравнению с самцами той же возрастной группы.

Из литературы известно, что многие гормоны обладают антиоксидантными свойствами. В частности, эстрогены являясь фенольными соединениями ингибируют свободно-радикальное окисление биологических мембран и липопротеинов (Yagi K., Komura S., 1986). Учитывая антиокислительную активность эстрогенов, более низкие показатели ПОЛ и ПОБ у самок, нежели у самцов можно объяснить большей емкостью антиоксидантной системы самок.

Таким образам, полученные результаты свидетельствуют о наличии возрастных и половых различий уровня свободно-радиальных процессов, протекающих в плазме крови интактных животных, которые могут быть объяснены разным качественным и количественным составом пула стероидных гормонов, а, следовательно, разным антиоксидантным статусом, а также разной скоростью падения активностей компонентов, составляющих антиоксидантное звено с возрастом у животных разного пола.

Учитывая, что скорость свободно-радикальных процессов зависит также от степени активности антиоксидантной защиты организма нами определен уровень общей антиоксидантной активности и уровень активности основных антиоксидантов ферментативного и неферментативного звена плазмы крови. Полученные данные свидетельствуют о более высокой (на 24 %) антиокислительной активности плазмы крови молодых самок, которая хоть и снижается с возрастом, но остается значительно выше, чем у самцов той же возрастной группы. Несмотря на то, что активность каталазы имеет примерно одинаковое значение у самцов и самок внутри исследованных возрастных групп, с возрастом активность этого фермента увеличилась и в плазме крови самцов (на 16 %) и в плазме крови самок (на 20,5 %). Такое повышение активности каталазы с возрастом может быть, с одной стороны, результатом снижения прочности эритроцитарной мембраны, что привело к повышению концентрации каталазы в плазме крови. С другой стороны такая реакция со стороны каталазы могла иметь компенсаторную направленность на фоне общего снижения антиокислительной активности плазмы крови с возрастом. СОД имеет неодинаковую активность как у животных разного пола, так и у разновозрастных крыс. Так, активность СОД молодых самок превышает таковую самцов на 76,8 % и, хотя снижается с возрастом на 30,8 %, но остается по-прежнему выше (на 80 %), чем у стареющих самцов.

К эффективным перехватчикам алкильных радикалов липидов относится и витамин А. Нами обнаружен более высокий уровень витамина А в плазме крови у молодых самок и β-каротина и α-токоферола – у стареющих самок по сравнению с самцами, что согласуется с данными авторов (Паранiч А.В., Чернiкова О.Ю., 1992), которые выявили повышенный уровень альфа - токоферола в тканях самок крыс. В то же время уровень β-каротина и α-токоферилхинона у молодых самок был значимо ниже в плазме крови, чем у самцов-ровесников.

Сравнивая полученные данные об изменениях с возрастом концентрации альфа-токоферола и его димеров в плазме крови белых крыс обоего пола, можно отметить, что эти изменения однонаправлены и хорошо согласуются между собой. Все три показателя и у самцов и у самок с возрастом снизились, что, по-видимому, и повлияло на уровень общей антиокислительной активности, который снизился у животных обоего пола второй возрастной группы.

Таким образом, в плазме крови на фоне снижения общей антиокислительной активности происходит усиление свободно-радикальных процессов у животных обоего пола, что вполне согласуется с данными литературы, которые свидетельствуют, в частности, об увеличении концентрации ТБК-активных продуктов в плазме крови людей при старении (Congy F., Bonnefont-Rousselot D., Dever S., 1995).

Литература

1. Дубинина, Е. Е. Окислительная модификация белков сыворотки крови человека, метод ее определения [Текст] / Е. Е. Дубинина, С.О. Бурмистров, Д.А. Ходов, И.Г. Поротов // Вопросы мед. химии. – 1995. - № 1. – С. 24 – 26.

2. Клебанов, Г. И. Оценка антиокислительной активности плазмы крови с применением желточных липопротеинов [Текст] / Г. И. Клебанов, И.В. Бабенкова, Ю.О. Теселкин // Лаб. дело. – 1988. - №5. – С. 59-62.

3. Королюк, М. А. Метод определения активности каталазы [Текст] / М. А. Королюк, Л.И. Иванов, М.Г. Майорова, В.Е. Токарева // Лаб. дело. – 1988. - №1. – С.16 – 19.

4. Лемешко, В. В. Липопереокисление мембран миокарда и его регуляция при старении миокарда [Текст] / В.В. Лемешко, Ю.В. Никитченко // Бюлл. эксперим. биол. и мед.- 1982.-Т. 94, N 11.-С. 12- 14.

5. Метельская, В. А. Скрининг-метод определения уровня метаболитов оксида азота в сыворотке [Текст] / В. А. Метельская, Н.Г. Гуманова // Клиническая лабораторная диагностика. – 2005. - № 6. – С. 15 – 18.

6. Паранiч, А. В. Вiковi особливостi вмiсту триглiцеридiв, вторених продуктiв перекисного окислення лiпiдiв та α-токоферолу в тканинах самок щурiв [Текст] / А.В. Паранiч, О.Ю. Чернiкова // Физиол. Журн. 1992. – Т. 38. - №3. – С. 85-89.

7. Семячкина-Глушковская, О. В., Роль половых гормонов в регуляции базальной и стрессорной секреции оксида азота у крыс [Текст] / О. В. Семячкина-Глушковская, Т. Г. Анищенко, Т. А. Синдякова, В. А. Бердникова, О. П. Епифанова //Астрах. Мед. Журнал Т.3. - № 3. - 2008. - С.130 – 133.

8. Стальная, И. Д. Метод определения малонового диальдегида с помощью тиобарбитуровой кислоты [Текст] / И. Д. Стальная, Т. Т. Гаришвили // Современные методы в биохимии. – М.: Медицина – 1977. – С. 66–68.

9. Строев, Е. А. Практикум по биологической химии [Текст] / Е. А. Строев, В. Г. Макарова - М.: Высшая школа.- 1986.- 230 с.

10. Чевари, С. Роль супероксиддисмутазы в окислительных процессах клетки и метод определения ее в биологических материалах [Текст] / С. Чевари, И. Чаба, Й. Сокей // Лаб. дело. —1985. —N 11. —С. 678—681.

11. Berr, C. Demographic and cardiovascular risk factors in relation to antioxidant status: the EVA study [Text] / C. Berr, С. Coundray, С. Bonithon-Корр et al. // International J. for Vitamin and Nutrition Research. - 1998. - N 01. - P. 3.

12. Borras C, Sastre J., Garcia-Sala D., Lloret A., Pallardo F., Vina J. Mitochondria from females exhibit higher antioxidant gene expression and lower oxidative damage than males [Text] / C. Borras, J. Sastre, D. Garcia-Sala, A. Lloret, F. Pallardo, J. Vina // Free Radical Research. - 2003. - V. 34, N 5. - P. 546-552.

13. Congy F. Bonnefont-Rousselot D., Dever S. Study of oxidative stress in &&ДОвИц U Press. Med. - 1995. - N24. - P. 1115-1118.

14. Lasheras, C. Independent and interactive association of blood antioxidants and oxidative damage in elderly people [Text] / C. Lasheras, J.M. Huerta, S. Gonzalez et al. // Free Radical Research. - 2002. - V. 36. - N 8. - P. 875-882.

15. Lass, A. Caloric restriction prevents age-associated accrual of oxidative damage to mouse skeletal muscle mitochondria [Text] / A. Lass, B.H. Sohal, R. Weindruch et al. // Free Radic. Biol. Med. - 1998. - V. 25, N 9. - P. 1089 – 1097.

16. Papa, S. Reactive oxygen species, mitochondria, apoptosis and aging [Text] / S. Papa, V.P. Skulachev // Mol. Cell. Biochem. - 1997. - V. 174. - P. 305 – 319.

17. Sohal, R. S. Oxidative damage, mitochondrial oxidant generation and antioxidant defenses during aging and in response to food restriction in the mouse [Text] / R.S. Sohal, H.H. Ku, S. Agarwal et al. // Mech. Ageing and Dev. - 1994. - V. 74. - N1 -2.-P. 121 -133.

18. Tailor, S. L. Sensitive fluorometric method for tissue tocopherol analysis [Text] / S. L. Tailor, M. P. Lambden, A. L. Tappel // Lipids. – 1976. – 11, № 7. – P. 530-538.

19. Yagi, K. Inhibitory effect of female hormones on lipid peroxidation [Text] / K. Yagi, S. Komura // Biochem. Int. – 1986/ - V. 13. – P. 1051 – 1055.