Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ОСОБЕННОСТИ АКТИВАЦИИ ЛИЗОСОМАЛЬНОГО АППАРАТА И НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА МИКРОЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ ПОВРЕЖДЕНИИ МИОКАРДА

Хидирова Л.Д. 1 Маянская Н.Н. 2
1 ГОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию РФ, Новосибирск
2 ГБОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет», Казань
Биохимические исследования гомогената из ткани миокарда и сыворотки крови показали, что развитие некротических изменений в миокарде крыс Вистар сопровождалось значительным повышением активности лизосомальных ферментов в сердечной мышце c максимумом на 1–3 сутки и в сыворотке крови. Как показали результаты, экспериментальный инфаркт миокарда (ЭИМ) у крыс сопровождался значительными, закономерными фазовыми изменениями активности лизосомальных кислых гидролаз в сердечной мышце и в сыворотке крови. В динамике ЭИМ у крыс в 1–3 сутки наблюдается повышение концентрации железа в сыворотке: на 3 сутки данный показатель вырастает в 2 раза в сравнении с контролем. Однако самое выраженное повышение отмечается к концу исследования. Обращает на себя внимание относительное постоянство уровня цинка в миокарде животных с ЭИМ. В динамике не зарегистрировано достоверных изменений данного показателя. Динамика концентрации микроэлементов в сыворотке крови при экспериментальном инфаркте миокарда имела отрицательную корреляцию с активностью лизосомальных ферментов.
инфаркт миокарда
лизосомальные ферменты
железо
цинк
1. Панин Л.Е., Маянская Н.Н. Лизосомы: роль в адаптации и восстановлении.– Новосибирск: Наука, 1991. – С. 198.
2. Маянский Д.Н. Лекции по клинической патологии. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008.
3. Меерсон Ф.З. Патогенез и предупреждение ишемических повреждений сердца. – М.: Медицина, 1994.
4. Антонов А.Р., Маянская Н.Н. Системные микроэлементозы. – Новосибирск: ЭКОР-КНИГА, 2006. – 72 с.
5. Белялов Ф.И. Инфаркт миокарда. – Иркутск, 2009. – 28 c.
6. Ольбинская Л.И., Литвицкий П.Ф. Коронарная и миокардиальная недостаточность. – М.: Медицина; 1986.
7. Куимов А.Д., Якобсон Г.С. Инфаркт миокарда. Клинические и патофизиологические аспекты. – Новосибирск, 1992.
8. Лабораторные методы исследования в клинике; под ред. В.В. Меньшикова. – М.: Медицина, 1997.
9. Melatonin protects against heart ischemia-reperfusion injury by inhibiting mitochondrial permeability transition pore opening / G. Petrosillo, G. Colantuono, N. Moro, F.M. Ruggiero, E. Tiravanti, N. Di Venosa, T. Fiore, G. Paradies // J Physiol Heart Circ Physiol. – 2009 Oct; 297(4):H1487–93. Epub 2009 Aug 14.

Особую роль в развитии повреждения миокарда при различных гормональных нарушениях играют полиморфноядерные лейкоциты (ПМЯЛ) и их лизосомы. Нейтрофилы, благодаря своей высокой чувствительности и лабильности, способны быстро и точно отражать не только разнообразные нарушения в организме, но также и процессы восстановления.

Важным компонентом кислород независимой биоцидности нейтрофильных гранулоцитов является лизосомальный аппарат клеток. Отсюда представлялось интересным и важным оценить активность лизосомального аппарата не только в миокарде, но, учитывая лейкоцитарную инфильтрацию сердечной мышцы, также и в лейкоцитах.

Цель - изучить особенности активации лизосомального аппарата и обмена микроэлементов у крыс при экспериментальном повреждении миокарда .Материалы и методы исследования

Экспериментальный окклюзионный инфаркт миокарда (ЭИМ) воспроизводился у крыс-самцов Вистар, массой 180-230 г. В опытах с ЭИМ использовано 36 животных. Контролем служили ложнооперированные (ЛО) - (15 крыс) и интактные (8 крыс) животные. Операция проводилась по методу Г. Селье с доступом по А.Х. Когану с соблюдением правил асептики и антисептики, под эфирным наркозом. Выживаемость животных после операции на протяжении всего исследования (14 суток) составила 50-60%.

Ложная операция повторяла все этапы создания ЭИМ за исключением перевязки левой коронарной артерии, вместо чего делали укол миокарда в области проекции данного сосуда. Выживаемость животных после ЛО составила 100%.

Сердечную мышцу подвергали гомогенизации. Для приготовления гомогената из ткани сердца последняя предварительно измельчалась ножницами, растиралась в ступке с истолченным стеклом и суспендировалась в 9 объемах 0,25 М раствора сахарозы с 0,001 М ЭДТА, рН 7,4. Стекло и оставшиеся неразрушенными соединительно-тканные элементы удаляли центрифугированием при охлаждении на центрифуге ЦЛР-31 (2000 об/мин×5 мин). Затем в супернатанте и в сыворотке крови определяли спектрофотометрическим методом активности лизосомальных ферментов (ЛзФ: кислая фосфотаза, ДНК-аза, катепсин D , β-галактозидаза).

Определение микроэлементов проводилось атомно-абсорбционным методом, который обладает рядом преимуществ (незначительное влияние солевого состава, почти полное отсутствие взаимных аберраций определяемых элементов). Как правило, заметные искажения вызывают только 100-1000-кратные превышения концентраций, образующие трудно диссоциируемые окислы, что делает этот метод предпоч­тительным для определения ряда элементов, в том числе микроэлементов.

Статистическая обработка полученных данных осуществлялась по общепринятым методикам пакетом прикладных программ Statistica 6.0, Microsoft Excel 7.0 на ПК PC Pentium (III)-650 МГц MMX.

Результаты исследования и их обсуждение

Лизосомы, рано и эффективно включающиеся в реализацию адаптивных реакций организма, при окклюзионной гипоксии, равно, как и при поломе гормональной регуляции могут освобождать активные кислые гидролазы в цитозоль и далее во внеклеточное пространство и циркулирующую кровь и тем самым инициировать процессы клеточного повреждения [1]. Действительно, биохимические исследования гомогената из ткани миокарда и сыворотки крови показали, что развитие некротических изменений в миокарде сопровождалось значительным повышением активности лизосомальных ферментов в органе c максимумом на 1-3-и сут- ки и в сыворотке крови. Как показали результаты, экспериментальный инфаркт миокарда (ЭИМ) у крыс сопровождался значительными, закономерными фазовыми изменениями активности лизосомальных кислых гидролаз в сердечной мышце и в сыворотке крови. Так, оказалось, что ЭИМ сопровождался умеренным увеличением активности кислой фосфатазы (КФ) и β-галактозидазы в сердечной мышце в 1-3-и сутки после операции. Эти величины мало отличались от активности соответствующих ферментов в гомогенате сердечной мышцы у ложнооперированных (ЛО) крыс. Однако в противоположность ЛО у животных с ЭИМ отмечалось резкое увеличение активности кислой ДНКза (более, чем в 5 раз) и катепсина D (более, чем в 18 раз в 1-е и почти в 8 раз на 3-и сутки), по сравнению с контролем. К 14 суткам ЭИМ активность всех измеряемых ферментов возвращалась к норме (табл. 1).

Развитие ЭИМ сопровождалось также закономерными изменениями активности лизосомальных ферментов в сыворотке крови. Так, через 1-3-и сутки после операции активность КФ более, чем в 10 раз превышала уровень активности у ЛО крыс, активность кислой ДНКзы - более чем в 6 раз, β-галактозидазы - почти в 3 раза. Выявлялась высокая активность катепсина D (10,86 ± 1,01 мкмоля тирозина/л сыворотки за 1 мин). На 14 сутки ЭИМ все еще оставалась повышенной активность кислой ДНК-азы и катепсина D, уровень активности остальных ферментов не отличался от величин, измеряемых у ЛО животных (см. табл. 1).

Таблица 1

Активность Лз ферментов в гомогенате сердечной мышцы у животных с ЭИМ (мкмоль/г белка/мин; n = 10; M ± m)

Ферменты

Контроль

1-е сут. после операции

3-и сут. после операции

14-е сут. после операции

Β β-галактозидаза

3,3 ± 0,09

8,6 ± 0,89*

5,5 ± 0,43*

2,2 ± 0,03

кДНКза

3,9,0 ± 0,07

3,0 ± 0,02

2,8 ± 0,05

3,6 ± 0,07

КФ

7,7 ± 0,26

1,3 ± 1,91*

9,7 ± 1,37*

3,0 ± 0,32

Кат.D

0,64 ± 0,03

0,5 ± 0,03

0,4 ± 0,07

0,9 ± 0,11

Примечание. * достоверные отличия от уровня активности у ЛО животных (P < 0,05).

Микроэлементы являются коферментами самых различных ферментных систем, включая гидролазы, а также про- и антиоксидантные ферменты и, более того, активность данных ферментов напрямую зависит от содержания микроэле- ментов [2].

В динамике ЭИМ у крыс в 1-3-и сутки наблюдается повышение концентрации железа в сыворотке: на 3-и сутки данный показатель вырастает в 2 раза в сравнении с контролем. Однако самое выраженное повышение отмечается на 14-е сутки - практически в 5 раз! (табл. 2).

Таблица 2

Содержание железа и цинка в сыворотке крови у крыс с ЭИМ † (М ± m)

Сроки исследования

Fe

Zn

Контроль

0,42 ± 0,01

1,91 ± 0,01

1-е сутки

0,80 ± 0,01*#

1,0 ± 0,01*#

3-и сутки

0,91 ± 0,01#

0,80 ± 0,04*#

14-е сутки

1,90 ± 0,05*#

0,21+0,02*#

 

p3-1 < 0,05

p14-1 < 0,01

p14-3 < 0,05

p3-1 < 0,05

p14-1 < 0,05

p14-3 < 0,05

Примечания: † - содержание МЭ в плазме выражается в мг/л; * - достоверность различий между группами; * - достоверность различий с контролем (p < 0,05).

Нарушения обмена микроэлементов при повреждении сердца (табл. 3) коррелируют с активацией лизосомального аппарата.

Таблица 3

Корреляционная зависимость содержания МЭ и лизосомальных ферментов в сердечной мышце и в сыворотке крови при ЭИМ

 

β-галак­тозидаза

кДНКза

КФ

Кат.D

Fe A

B

-0,5

-0,6

-0,6

-0,7

-0,7

- 0,8

-0,7

+0,4

Zn А

В

+0,2

+0,5

+0,3

+0, 5

+0,2

- 0,6

+0,3

+0,5

Примечания: (+) положительная корреляция микроэлемента и лизосомального фермента в миокарде, (r = 0,42, p < 0,05). А - содержание МЭ в сердечной мышце; В - содержание МЭ в сыворотке крови.

Известны многочисленные клинические и экспериментальные данные о повышенном содержании железа как факторе риска развития ИБС. Установлено, что существует прямая связь между высоким уровнем сывороточного железа и риском фатального исхода инфаркта миокарда [4]. Этот отрицательный эффект ионов железа связывается с его активным влиянием на процессы ПОЛ. Так, при повышении концентрации железа в плазме резко интенсифицируются процессы ПОЛ в самых различных тканях: сердце, печени, селезёнке, самой плазме и т.д., что может приводить к повреждению лизосомальных мембран и утечке ЛзФ в плазму. Показано, что присутствие Fe2+ обязательно во всех системах образования активных радикалов кислорода из О2 (митохондриальной, микросомальной, ксантиноксидазной и др).

Обращает на себя внимание относительное постоянство уровня цинка в миокарде у животных с ЭИМ. В динамике не зарегистрировано достоверных изменений данного показателя. По-видимому, этот факт связан с исключительной значимостью данного микроэлемента в защите кардиомиоцитов от повреждения. Значимость цинка связана с тем, что он является активным центром цитозольного фермента супероксиддисмутазы, цинк принимает участие в реакции дисмутации О2- в Н2О2, выступая, таким образом, в качестве мощного антиоксиданта [5, 6]. Цинк улучшает восстановление функций миокарда после его искусственной остановки. Кроме этого, цинк, тормозя инактивацию оксида азота продуктами ПОЛ, косвенно выступает в качестве вазодилятатора. [8, 9]. Цинк индуцирует экспрессию в клетках белков-металлотионеинов и белков-иммунофиллинов (класса hsp - 70 (heat stress protein). Последние являются частью универсального механизма защиты клетки от стрессорных повреждений [7].

Рецензенты:

  • Чурляев Ю.А., д.м.н., профессор, директор филиала, который сотрудничает с ГОУ ДПО «Новокузнецкий государственный институт усовершенствования врачей Росздрава», ГОУ ВПО «Кемеровская государственная медицинская академия», с Кузбасским научным центром СО РАМН (г. Кемерово), ГОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет», г. Томск.
  • Ломиворотов В.Н., д.м.н., профессор, зам. директора по научной работе ФГУ «Новосибирский научно-исследовательский институт патологии кровообращения имени академика Е.Н. Мешалкина» Росмедтехнологий, г. Новосибирск.

Библиографическая ссылка

Хидирова Л.Д., Маянская Н.Н. ОСОБЕННОСТИ АКТИВАЦИИ ЛИЗОСОМАЛЬНОГО АППАРАТА И НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА МИКРОЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ ПОВРЕЖДЕНИИ МИОКАРДА // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 5-1. – С. 130-132;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=29860 (дата обращения: 18.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074