Экология /1.Состояние биосферы и ее влияние на здоровье человека

к.б.н. Жандаулетова Р.Б., к.б.н. Кузьмина Г.В.

Кызылординский государственный университет имени Коркыт- Ата.

Влияние негативных экологических факторов на содержание в крови конформационных измененных денатурированных белков у жителей Приаралья.

Чтобы разобраться во взаимосвязи здоровья и окружающей среды, мы должны понять, что все взаимосвязано – физиологические системы и органы, образ жизни. Вредное влияние окружающей среды может сказаться на одном органе и на целой системе, разрушить их или вызвать тяжелое заболевание(Лоуган, 1995). Не секрет,что во многих экосистемах действуют сразу несколько негативных экологических факторов. Например, уровень некогда многоводного Аральского моря, с 60-х г.г. 20 века катострофически понизился в связи с недопустимым объемом забора воды из питающих Арал рек- Амударьи и Сырдарьи. В настоящее время вода в море чрезвычайно загрязнена ядохимикатами ( пестицидами) и минеральными удобрениями. Поэтому осушенное дно Аральского моря является на сегоднешний день крупным источником пыли, солей и токсикантов ( Коробкин, 2002). Исходя из выше сказанного, целью наших исследований было изучение действия токсикантов содержащихся в большом количестве в воде, почве и атмосфере Кызылординской области на содержание в крови конформационных измененных денатурированных белков, как еще одного из возможных механизмов неблагоприятного действия экологических факторов.

Из литературных источников известно, что по мере жизнедеятельности плазменные белки, циркулирующие в организме, стареют, становятся объектом окислительного стресса, подвергаются денатурационным превращениям, связанным с модификацией вторичной, третичной или четвертичной структур белковой молекулы, либо с конформационными изменениями макромолекул, приводящими к обратимой или необратимой утрате ею способности к выполнению определенной биологической функции, затем покидают кровяное русло (Жоли, 1968; Agarwal и др,1994; Сао,1995). Процесс нарушения структуры белков имеет место также при действии различных химических и физических факторов, таких как сдвиги рH, действие ионов металлов, пестицидов, спиртов, детергентов, некоторых ферментов, тепло и холод, высокое давление, механическая обработка ( Александров,1985; Fataccioli,1999). Так, было показано, что при тепловом шоке имеет место окисление белковых тиолов, приводящее к дестабилизации протеинов (Davies ,1986).

По мнению Робу А.И.(1989), Шматько Ю.В. (1995) патологические состояния, сопровождающиеся окислительным стрессом, обусловленным тканевой деструкцией, характеризуются накоплением в крови гетерогенной группой веществ в основном пептидной природы, молекулярная масса которых колеблется в диапазоне 300-5000Д. Известные факты дают основание для предположения о нарастании их содержания в организме как одного из проявлений общего адаптационного синдрома. В экспериментальных работ исследовано влияние пестицидов, выделенных из крови интактных собак и животных с термическим ожогом кожи, на закономерности развития острого стресса, обусловленного иммобилизацией и введением инсулина. Полученные результаты свидетельствуют о том, что накопление пептидных компонентов средних молекул в организме при действии сильного стрессора ( термического ожога) можно оценивать как стресс – протекторный механизм. Подавление стресс - реализующих систем под действием пептидных молекул может привести к срыву адаптации. Пептиды поддерживают и усиливают β-адренергические механизмы общего адаптационного синдрома (Вальдман и др,1991).

У беременных женщин и рожениц, больных железодефицитной анемией, как в сыворотке крови, ткани, так и в грудном молоке в разные периоды лактации выявлено повышение молекул средней массы, что оценивается как, возможная, реакция организма на родовой стресс. Повышение содержания пептидов в грудном молоке у рожениц в несколько раз по сравнению с сывороткой крови, очевидно связано с интенсивностью лактогенеза в молочных железах. Лечение железодефицитной анемии снижало концентрацию средних молекул во всех исследованных внутренних средах организма, что подтверждает их определенную роль в патогенезе заболевания (Шматько и др,1995).

Новейшие данные свидетельствуют, что различные внутриклеточные протеолитические энзимы или системы могут распознавать и предпочтительно разрушать поврежденные окислением белки, т.е. выступать как системы клеточной вторичной антиоксидантной защиты (Davies,1986).

Процесс очищения организма от денатурированных, постаревших белков протекает во многих органах, прежде всего в печени (Короленко, 1990; Ferioli,1998). Деградация белков в клетке осуществляется лизосомальными протеиназами, среди которых наиболее важными являются цистеиновые протеиназы, катепсины, внелизосомальные протеазы (Rivett, 1989; Короленко и др.1998), система протеолитических клеток (макрофагов), клеточные протеосомные комплексы, а также ферменты, включенные в мембраны эритроцитов и свободно транспортируемые плазмой крови, лимфой и находящиеся в лимфатических узлах (Кольбай и др,2001; Djaballah ,1993; Веременко,1987; Foldi ,1983; Рзаев и др,1969).

Выполненные ранее в лаборатории физиологии кровообращения Института физиологии человека и животных МОН РК исследования показали, что эритроциты наряду с лимфатическими узлами принимают участие в очищении организма от конформационно измененных белков, о чем свидетельствовало повышение уровня общей протеолитической активности клеток красной крови и микросомной фракции брыжеечных лимфоузлов при действии ионов тяжелых металлов и повышении содержания в крови денатурированных белков (Рзаев,1969; Кольбай и др,2001;Kolbay,2001).

Сравнительный анализ по уровню общей протеолитической активности эритроцитов у женщин из Аральска, Кызылорды и Жанакоргана свидетельствует, что уровень ОПА эритроцитов у женщин из наиболее близкого к Аралу региона наибольший, снижаясь по мере удаления от высыхающего моря. Этот факт позволяет нам предположить, что повышенный уровень ОПА эритроцитов может быть направлен на снижение увеличенного содержания в крови белков, конформационное состояние которых изменилось под влиянием экстремальных факторов, характерных для этой кризисной зоны. О защитной роли повышения ОПА эритроцитов можно судить и по снижению этого показателя у женщин после серии гипоксически-гиперкапнических дыхательных упражнений, поскольку, как свидетельствуют данные литературы, такие тренировки повышают общую резистентность организма и снижают интенсивность перекисного окисления липидов т.е. уровень окислительного стресса в тканях, (Михалкина и др, 2002).

Литература.

1.Лоуган и др. Окружающая среда, профессиональная занятость и здоровье. В кн: О Вас и вашем теле. Москва, Прогресс. Универс,1995,стр 91-108.

2.Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология в вопросах и ответах. Ростов -на- Дону. Феникс,2002,381с.

3. Жоли М.Физическая химия денатурации белков / Пер. с англ., М., 1968, 364 с.

4. Agarwal S., Sohal R.S. Aging and protein oxidative damage // Mech. Aging. Dev. 1994, V.75, N 1, P.11-19.

5. Cao G., Cutler R.G. Protein oxidation and aging. I. Difficulties in measuring reactive protein carbonyls in tissues using 2,4-dinitrophenylhydrazine // Arch. Biochem. Biophys. 1995, V.320, N 1, P.106-114.

6. Александров В.Я. Реактивность клеток и белки, Л., 1985, 318 с.

7. Fataccioli V., Andraud E., Gentil M. e.a. Effects of chronic ethanol administration on rat liver proteasome activities: relationship with oxidative stress // Hepatology 1999, V.29, N 1, P.14-20.

8. Freeman M.L., Huntley S.A., Meredith M.J. e.a. Destabilization and denaturation of cellular protein by glutathione depletion // Cell Stress Chaperones 1997, V.2, N 3, P.191-198.

9. Робу А.И. Стресс и гипоталамические гормоны, Кишинев, 1989, 156 с.

10. Шматько Ю.В., Щербакова. Содержание молекул средней массы в жидких средах у беременных и рожениц, больных железодефицитной анемией // Педиатрия, акушерство и гинекология 1995, № 2, С.50-52.

11. Вальдман Б.И., Волчегорский И.А., Пуглевский А.С. Среднемолекулярные пептиды крови как эндогенные регуляторы перекисного окисления липидов в норме и термических ожогах / Мед. химия 1991, №1, С.23-26.

12. Rivett A.J. The multicatalytic proteinase of mammalian cells // Arch. Biochem. Biophys. 1989, V.268, N 1, P.1-8.

13. Короленко Т.А., Свечникова И.Г. Регуляция цистеиновых протеиназ в печени при стимуляции и подавлении макрофагов // Вестник РАМН 1998, № 10, С.26-29.

14. Foldi M., Casley-Smith J. Lymphangiology., Stuttgart–New York, 1983, 832 p.

15. Djaballah H., Rowe A.J., Harding S.E., Rivett A.J. The multicatalytic proteinase complex (proteasome): structure and conformational changes associated with changes in proteolytic activity // Biochem. J. 1993, V.292, Pt 3, P.857-862.

16. Рзаев Н.А., Гусейнов Г.А., Фарманов Р.Т., Батырханов А.С. Новые данные о значении лимфатической системы в судьбе белков перелитой крови // Вопросы хирургии, гематологии и переливания крови: Мат-лы юбилейной конф., посвящ. 60-летию со дня рожд. Эфендиева. Баку, 1969,С.214-215.

17. Веременко К.Н. Ингибиторы протеолиза – защитные белки крови: Обзор литературы // Врачебн. дело 1987, № 5, С.45-48.

18. Кольбай И.С., Сейткулова Л.М. Участие лимфатической системы и печени в очищении организма от денатурированных белков // Механизмы функционирования висцеральных систем: Всеросс. конф. с международным участием, посвящ. 75-летию со дня рожд. акад. А. М. Уголева, СПБ, 2001, С.156.

19. Kolbay I.S., Seitkulova L.M., Djusipbekova B.A. The role of lymphatic system in adaptation of circulation to an environmental contamination // XXXIV Congr. Internat. Union Physiol. Sci.: Abstracts. Christchurch, 2001. P.26

20. Михалкина Н.И., Турмухабетова В.К. Мурзахметова М.К. Реакция клеточных мембран различных органов крыс на гипоксически-гиперкапнические воздействия // Тез.докл. международн.конф., Новосибирск, 2002, С.123.