Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,222

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ МОДИФИКАЦИИ БЕЛКОВ МОЛОКА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА ХОЗЯЙСТВ РАЗЛИЧНЫХ ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ЗОН ОМСКОЙ ОБЛАСТИ

Высокогорский В.Е. 1 Подольникова Ю.А. 1 Лазарева О.Н. 1
1 ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина»
Представлены результаты исследования продуктов спонтанной и металлкатализированной окислительной модификации белков молока крупного рогатого скота, полученного от хозяйств, расположенных в трех эколого-географических зонах Омской области: в лесостепной (пригород Омска), лесной и степной. Установлены существенные изменения спонтанной окислительной модификации белков молока в лесостепной зоне (пригород Омска). Уровень альдегид-динитрофенилгидразонов (274 нм) в лесостепной зоне повышен на 20 % (Р = 0,001) и 29 % (Р = 0,003), кетон-динитрофенилгидразонов основного характера (530 нм) на 38 % (Р = 0,007) и 51 % (Р < 0,001) в сравнении с показателями молока хозяйств лесной и степной зон области. При металлкатализируемом окислении белков уровень алифатических альдегид-динитрофенилгидразонов нейтрального характера (356 нм) повышен на 30 % (Р = 0,042) и 51 % (Р < 0,001), кетон-динитрофенилгидразонов нейтрального характера (370 нм) ‒ на 25 % (Р = 0,041) и 50 % (Р < 0,001) по сравнению с лесной и степной соответственно. Результаты исследования свидетельствуют о более интенсивной окислительной деструкции белков молока лесостепной зоны (пригород Омска) по отношению к показателям молока отдалённых от промышленного центра эколого-географических зон области.
окислительная модификация белков
сульфгидрильные группы
эколого-географические зоны
молоко
1. Доршакова Н.В. Особенности патологии жителей Севера // Н.В. Доршакова, Т.А. Карапетян // Экология человека. – 2004. – № 6. – С. 48–52.
2. Дубинина Е.Е. Окислительная модификация белков сыворотки крови человека, метод ее определения / Е.Е. Дубинина, С.О. Бурмистров, Д.А. Ходов // Вопросы медицинской химии. – 1995. – № 1. – С. 24–26.
3. Ефремова С.Ю. Экологический мониторинг загрязнения почв / С.Ю. Ефремова, Т.А. Шариков, О.В. Лукьянец // Известия пензенского государственного педагогического университета имени В.Г. Белинского. – 2011. – № 25. – С. 568–571.
4. Иванов В.В. Влияние аллоксана на систему глутатиона и окислительную модификацию белков в адипоцитах при экспериментальном диабете / В.В. Иванов, Е.В. Шахристова, Е.А. Степовая, В.В. Новицкий // Бюллетень сибирской медицины. – 2011. – № 3. – С. 44–47.
5. Игнатьева Г.В. Содержание липопероксидов натурального молока сырья различных природно-климатических зон Омской области // Молочная промышленность Сибири. VII Специализированный конгресс. – Барнаул, 2012. – С. 77–79.
6. Копылова Р.Т. Антропогенное загрязнение окружающей среды // Экологические проблемы промышленных городов: сборник научных трудов по материалам 6-й Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. – Саратов, 2013. – Ч. 1. – С. 67–69.
7. Подольникова Ю.А. Характеристика параметров липопероксидации и карбонилирования белков молока крупного рогатого скота урбанизированного региона / Ю.А. Подольникова, В.Е. Высокогорский, Т.Д. Воронова, О.Н. Лазарева // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 9. – С. 2687–2691.
8. Ревич Б.А. Изменение климата и здоровья населения России: Анализ ситуации / Б.А. Ревич, В.В. Малеев. – М.: ЛЕНАД, 2011. – 208 с.
9. Современные методы в биохимии / под ред. академика АМН СССР В.Н. Ореховича. – М.: Медицина, 1977.
10. Хавинсон В.Х. Свободнорадикальное окисление и старение / В.Х. Хавинсон, В.А. Баринов, А.В. Арутунян, В.В. Малинин. – СПб.: Наука, 2003. – 327 с.

Активные формы кислорода являются неотъемлемым звеном существования высших форм живых организмов. Отсутствие или сбой в образовании данных элементов сопровождается накоплением окислительных повреждений и возникновением окислительного стресса, который является составной частью целого ряда патологических процессов и заболеваний.

К нарушению функционирования систем организма могут приводить различные климатические, экологические и антропогенные факторы. Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха в России приводит к ежегодной дополнительной смертности до 40 тыс. человек [8, 3]. Неблагоприятное воздействие низкой температуры среды, перепадов атмосферного давления, высокой ионизации воздуха и других факторов окружающей среды Севера нашей страны приводит к развитию и формированию патологии у человека [1].

В предыдущих исследованиях было выявлено значительное изменение процессов перекисного окисления липидов в зависимости от природно-климатических зон Омской области в различные периоды года [5]. Установлено более интенсивное течение свободнорадикального окисления в зимний период года по показателям молока хозяйств, расположенных в пригородных зонах промышленного центра, в отличие от северных и южных районов области [7]. Однако перемена времени года, изменение суточной ритмики и рациона кормления животных в летний период могут повлиять на интенсивность окислительной деструкции белков молока животных.

Цель работы – оценить интенсивность спонтанной и металлкатализируемой окислительной модификации белков молока крупного рогатого скота хозяйств лесной, степной и лесостепной зон Омской области в летний период года.

Материалы и методы исследования

Для исследования использовали сырое натуральное молоко коров, полученное от хозяйств, расположенных в лесостепной зоне (пригород Омска), лесной зоне (северные районы области) и степной зоне (южные районы области), нормализованное по массовой доле жира до 2,5 %.

Уровень спонтанной окислительной модификации белков (ОМБ) определяли методом, основанным на реакции взаимодействия окисленных аминокислотных остатков с 2,4-динитрофенилгидразином и образованием производных 2,4-динитрофенилгидразона. Оценку металлкатализированного окисления белков молока проводили по содержанию карбонилированных белков при индуцировании свободнорадикального окисления системой Fe2+/H2O2. Оптическую плотность образовавшихся динитрофенилгидразонов регистрировали спектрофотометрически при следующих длинах волн: 274, 356, 370, 430 и 530 нм [2].

Определение доступных сульфгидрильных групп молока, сыворотки (супернатант после внесения уксусной кислоты – рН 4,6 и центрифугирования в течение 15 мин) и свободных доступных сульфгидрильных групп, полученных путем осаждения белков молока, основано на их взаимодействии с 5,5/-дитиобис-2-нитробензойной кислотой (ДТНБ) с образованием окрашенного дисульфида. Оптическую плотность проб определяли на спектрофотометре при длине волны 412 нм [9].

Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием пакета прикладных программ Statistica 6.0. Статистическая значимость межгрупповых различий оценивалась по критерию Манна – Уитни (U). Проверка статистических гипотез проводилась при критическом уровне значимости р = 0,05. Результаты представлены в виде медианы, нижнего и верхнего квартиля – Ме (Q1; Q3).

Результаты исследования и их обсуждение

Содержание продуктов спонтанной ОМБ молока различается в разных эколого-географических зонах Омской области (табл. 1). Уровень альдегид-динитрофенилгидразонов (274 нм) – ранние маркеры окислительной деструкции белков – по данным Иванова В.В. с соавт. [4] в лесостепной зоне выше на 20 % (Р = 0,001) и 29 % (Р = 0,003) относительно лесной и степной зон области. Обнаружено повышение кетон-динитрофенилгидразонов основного характера (530 нм), являющихся маркерами поздней деструкции белков в лесостепной зоне (пригород) на 38 % (Р = 0,007) и 51 % (Р < 0,001) относительно лесной и степной зон соответственно. Выявлены различия в ОМБ молока лесной и степной зон области. В лесной зоне уровень кетон-динитрофенилгидразонов основного характера на 20 % (Р = 0,015) выше относительно степной зоны.

Таблица 1

Содержание карбонильных производных белков в летний период года, Ме (Q1;Q3)

Длина волны, нм

Лесная зона

n = 11

Степная зона

n = 11

Лесостепная зона (пригород)

n = 10

Спонтанная окислительная модификация белков (е.о.п. на 1 г белка)

274

134,91 (116,77; 160,57)

119,16 (99,45; 145,83)

168,71*х (164,43; 187,07)

356

87,62 (71,69; 117,07)

74,64 (72,79; 100,75)

84,34 (80,61; 89,80)

370

84,43 (70,59; 109,76)

68,13 (52,14; 90,43)

79,16 (74,79; 86,73)

430

66,48 (59,17; 72,12)

59,56 (54,40; 80,05)

69,81 (66,91; 76,53)

530

6,29 (5,93; 8,28)

5,05* (4,27; 6,02)

10,23*хх (7,91; 12,04)

Примечания: * – статистически значимые отличия от лесной зоны; Р < 0,05, х – статистически значимые отличия от лесной зоны; Р < 0,05,хх – статистически значимые отличия от степной зоны, Р < 0,001.

Полученные результаты металлкатализируемой ОМБ свидетельствуют о повышении альдегид-динитрофенилгидразонов (274 нм) в молоке лесостепной зоны на 12 % (Р = 0,042) и 51 % (Р < 0,001) в сравнении с пробами молока от хозяйств лесной и степной природно-климатических зон (табл. 2). Обнаружено увеличение в лесостепной зоне уровня алифатических альдегид-динитрофенилгидразонов нейтрального характера (356 нм) на 30 % (Р = 0,042) и на 51 % (Р < 0,001), кетон-динитрофенилгидразонов нейтрального характера (370 нм) на 25 % (Р = 0,041) и на 50 % (Р < 0,001), а также альдегид-динитрофенилгидразонов основного характера (430 нм) на 23 % (Р = 0,022) и на 37 % (Р < 0,001) по сравнению с лесной и степной зонами соответственно. Содержание кетон-динитрофенилгидразонов основного характера (530 нм) в лесостепной зоне повышено на 57 % (Р = 0,003) относительно лесной зоны области. Полученные результаты свидетельствуют о более интенсивном карбонилировании белков молока в пригороде Омска. Возможно, данный факт объясняется наличием различных крупных промышленных предприятий, выбросов автотранспорта и других потенциально опасных объектов, находящихся в непосредственной близости от исследуемых хозяйств лесостепной зоны. Воздействие данных загрязнений негативно влияет как на здоровье населения мегаполисов [6] так и на окружающие его организмы [3]. Проникая в организм человека и животных, химические вещества подвергаются ряду биохимических превращений, результатом которых является их обезвреживание и выведение из организма. В процессе обезвреживания данных веществ наблюдается увеличение образования свободных радикалов и активных форм кислорода, что приводит к свободнорадикальному окислению белков, липидов и ДНК в организме [10].

Таблица 2

Содержание металлкатализируемых карбонильных производных белков в летний период года, Ме (Q1;Q3)

Длина волны, нм

Лесная зона

n = 11

Степная зона

n = 11

Лесостепная зона (пригород)

n = 10

Индуцируемая окислительная модификация белков (е.о.п. на 1 г белка)

274 (Fe2+/H2O2)

232,10 (204,44; 238,75)

130,29** (125,00; 149,33)

265,07*хх (234,69; 298,66)

356 (Fe2+/H2O2)

183,09 (177,57; 218,88)

127,84** (116,91; 149,22)

260,96*хх (230,45; 288,10)

370 (Fe2+/H2O2)

192,74 (186,65; 214,45)

126,14* (118,38; 146,46)

256,17*хх (213,49, 304,42)

430 (Fe2+/H2O2)

116,32 (110,26; 143,12)

94,73* (77,81; 120,74)

151,11*хх (134,9; 186,62)

530 (Fe2+/H2O2)

8,42 (7,05; 10,74)

12,95* (10,24; 13,83)

19,6* (10,80; 21,43)

Примечания: * – статистически значимые отличия от лесной зоны, Р < 0,05 ,** – статистически значимые отличия от лесной зоны, Р < 0,001, Р < 0,05,хх – статистически значимые отличия от степной зоны, Р < 0,001.

pic_29.wmf

Рис. 1. Содержание доступных сульфгидрильных групп в молоке разных природно-климатических зон Омской области (мкмоль/г)

В лесной зоне увеличено содержание альдегид-динитрофенилгидразонов (274 нм) на 44 % (Р < 0,001), альдегид-динитрофенилгидразонов нейтрального характера (356 нм) на 30 % (Р = 0,015), кетон-динитрофенилгидразонов нейтрального характера (370 нм) на 35 % (Р = 0,011), альдегид-динитрофенилгидразонов основного характера (430 нм) на 19 % (Р = 0,019) относительно степной зоны. Содержание же кетон-динитрофенилгидразонов основного характера молоке в коров степной зоны на 35 % (Р = 0,035) выше по сравнению с лесной зоной. Соответственно можно выделить степную зону, в которой белки молока менее подвержены окислительной модификации. Возможно, это связано с более насыщенным антиоксидантами рационом кормления животных в данной эколого-географической зоне.

Так как в антиокислительной защите важную роль играет тиол-дисульфидная система, то для выяснения роли этой системы в окислительной модификации белков молока определяли содержание доступных сульфгидрильных групп в различных фракциях молока вышеуказанных зон. Значимых различий в содержании доступных тиоловых групп молока-сырья в различных эколого-географических зонах Омской области не выявлено (рис. 1).

Однако уровень доступных сульфгидрильных групп сыворотки молока хозяйств лесостепной зоны (пригород) ниже на13 % (Р = 0,023) и 26 % (Р = 0,002) относительно степной и лесной зоны соответственно (рис. 2).

pic_30.wmf

Рис. 2. Содержание доступных сульфгидрильных групп в сыворотке в разных природно-климатических зонах Омской области (мкмоль/г)

pic_31.wmf

Рис. 3. Содержание доступных свободных сульфгидрильных групп в разных природно-климатических зонах Омской области (мкмоль/г)

Выявлено достоверное снижение свободных доступных тиоловых групп и в безбелковом надосадке молока хозяйств пригорода Омска на 21 % (Р = 0,006) относительно лесной зоны (рис. 3).

Заключение

Результаты исследования свидетельствуют о более интенсивном процессе свободнорадикального окисления белков молока пригорода промышленного центра по отношению к лесной и степной зонам области. Данное заключение основывается на повышении уровня продуктов спонтанной и металлкатализированной окислительной модификации белков молока данной зоны. Повышенный уровень карбонильных производных белков может быть обусловлен снижением доступных сульфгидрильных групп в сыворотке молока пригорода по отношению к молоку отдалённых от промышленного центра зон области.

Рецензенты:

Мкртчан О.З., д.б.н., профессор кафедры биологии, ФГБОУ ВПО «Омский государственный педагогический университет» Минобрнауки РФ, г. Омск;

Степанова И.П., д.б.н., профессор, заведующая кафедрой химии, ГБОУ ВПО «Омская государственная медицинская академия» Минздрава РФ, г. Омск.

Работа поступила в редакцию 16.12.2014.


Библиографическая ссылка

Высокогорский В.Е., Подольникова Ю.А., Лазарева О.Н. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ МОДИФИКАЦИИ БЕЛКОВ МОЛОКА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА ХОЗЯЙСТВ РАЗЛИЧНЫХ ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ЗОН ОМСКОЙ ОБЛАСТИ // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 12-4. – С. 760-764;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=36184 (дата обращения: 20.07.2019).

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 = 1.252