Биологические науки/ 9.Биохимия и биофизика

Столярова А.О., Попова Т.Н., Сафонова О.А., Пушкарева Т.Н., Флягина А.В.

Воронежский Государственный Университет, Россия

Воздействие мелаксена на активность аконитатгидратазы и содержание цитрата в сыворотке крови крыс при ишемии/реперфузии головного мозга

Имеются данные, указывающие на важнейшую роль интенсификации свободнорадикального окисления (СО) биомолекул в развитии ишемического и реперфузионного повреждения головного мозга [3], в связи с чем поиск эффективных средств антиоксидантной терапии патологий подобного рода представляет несомненный интерес. Следует отметить, что в последнее время к эндогенным антиоксидантам относят гормон эпифиза и экстрапинеальных тканей мелатонин, выполняющий в организме ряд важных функций – регуляция циркадных ритмов, участие в контроле иммунных реакций, формировании адаптивных реакций организма. Большое значение может также иметь способность мелатонина проникать через мембраны и преодолевать гематоэнцефалический барьер [2].

К настоящему времени доказано, что в качестве чувствительной и критической мишени действия активных форм кислорода (АФК) в условиях окислительного стресса выступает аконитатгидратаза (АГ; КФ 4.2.1.3), ингибирование которой может вызывать супероксидный анион-радикал и другие радикалы [7]. В зависимости от величины и продолжительности окислительного стресса, АГ может подвергаться обратимому ингибированию вследствие окисления остатков цистеина, а в дальнейшем необратимой инактивации через разборку [4Fe-4S]²⁺ кластера, карбонилирование и ATP-зависимую деградацию. Накопление при ингибировании АГ цитрата – субстрата фермента, может иметь важное адаптивное значение благодаря способности хелатировать ионы металлов, обладающие прооксидантным действием [6].

В связи с вышесказанным целью настоящей работы явилось исследование активности АГ и содержания цитрата в сыворотке крови крыс при действии мелаксена (синтетического аналога мелатонина) на фоне развития ишемии/ реперфузии головного мозга (ИРГМ).

В экспериментах использовали белых лабораторных крыс-самцов массой 150-200 г. ИРГМ моделировали путем 30-минутной окклюзии обеих общих сонных артерий и последующего снятия окклюзоров [4]. Через 3 суток животных забивали. В качестве контроля использовали ложнооперированных животных (1-я группа). 2-ю группу составили крысы с патологией. Животным 3-ей группы на фоне развития ИРГМ вводили внутрибрюшинно мелаксен в дозе 5 мг/кг веса один раз в день в течение 3-х суток.

В опытах использовали сыворотку крови животных, полученной из сердца. Активность АГ определяли спектрофотометрически при длине волны 240 нм и выражали в виде ферментативных единиц (Е) на мл сыворотки крови или мг белка. Общий белок определяли биуретовым методом. Содержание цитрата определяли по методу Нательсона [1]. Достоверность различий оценивали по t-критерию Стьюдента. Достоверными считали различия при Р<0,05 [5].

Согласно полученным результатам, в группе крыс с экспериментальной ИРГМ было отмечено снижение удельной активности АГ и активности, выраженной в виде Е/мл, в 4,6 и 2,1 раза соответственно по сравнению с контролем (рис. 1). В этих условиях содержание цитрата возрастало в 3,0 раза (рис. 2). По-видимому, в условиях моделирования патологического состояния происходила активация процессов СО, что и сказывалось на торможении активности АГ и накоплении ее субстрата.

В условиях введения мелаксена животным с ИРГМ наблюдалось увеличение удельной активности АГ в 4,8 раза, активности, выраженной в виде Е/мл сыворотки крови, - в 1,9 раза (рис. 1). При этом содержание цитрата уменьшалось в 2,1 раза по сравнению со значениями при патологии (рис 2). Изменение активности АГ (повышение) и уровня цитрата (снижение) могут быть объяснены влиянием действующего вещества мелаксена - мелатонина, который, с одной стороны, способен напрямую выступать в роли ингибитора свободнорадикальных реакций за счет улавливания свободных радикалов, а с другой - может активировать антиоксидантную систему организма [2]. В результате это может приводить к меньшему повреждению молекул аконитазы. Соответственно мелаксен может быть использован для фармакологической коррекции метаболических изменений, развивающихся при ИРГМ.

а)

б)

Рис. 1. Активность аконитатгидратазы, выраженная в виде Е/ мг белка (а) и в виде Е/ мл (б) в сыворотке крови крыс экспериментальных групп: 1 – контроль, 2 – ИРГМ, 3 – введение мелаксена на фоне ИРГМ

Рис. 2. Содержание цитрата в сыворотке крови крыс экспериментальных групп: 1 – контроль, 2 – ИРГМ, 3 – введение мелаксена на фоне ИРГМ

Работа поддержана финансированием по гранту РФФИ р_центр_а №13-04-97536.

Литература

1. Афанасьев В.Г., Зайцев В.С., Вольфсон Т.И. К микрометоду определения лимонной кислоты в сыворотке крови с помощью фотоэлектроколориметра // Лаб. дело. 1973. № 4. С.115-116.

2. Беспятых А.Ю., Бурлакова О.В., Голиченков В.А. Мелатонин как антиоксидант: основные функции и свойства // Успехи современной биологии. 2010. Т. 130. №5. С. 487-496.

3. Болдырев А.А. Окислительный стресс и мозг // Сорос. Образовательный журнал. 2001. Т. 7. №4. С. 21-28.

4. Бульон В.В. и др. Коррекция последствий постишемического реперфузного повреждения головного мозга цитофлавином // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2000. Т. 129. №20. С. 345-348.

5. Ллойд Э., Ледерман У. Справочник по прикладной статистике. М.: Финансы и статистика. 1990. 525 с.

6. Матасова Л.В., Попова Т.Н. Аконитаза млекопитающих при окислительном стрессе // Биохимия. 2008. Т. 73. Вып. 9. С. 1189–1198.

7. Gardner P.R. Paul R. Gardner, D.M. Nguyen, C.W. White Aconitase is a sensitive and critical target of oxygen poisoning in cultured mammalian cells and rat lungs / // Proc. Nat. Acad. Sci. 1994. V. 91. № 25. P. 12248–12252.