Муравлёва Л.Е., к.м.н. Койков
В.В., к.м.н. Понамарева О.А.
Карагандинская государственная
медицинская академия, Казахстан
К вопросу
о механизме действия нессиметричного диметилгидразина
Ранее проведенными экспериментальными исследованиями было
установлено, что производные гидразина, в том числе нессиметричный
диметилгидразин (НДМГ) индуцирует нарушение
перекисного окисления липидов [1- 6] и окислительной модификации белков [7,8].
На основании полученных нами результатов и данных литературы
для объяснения наблюдаемых эффектов была сформулирована рабочая гипотеза.
Известно, что биотрансформация гидразина и его
производных протекает в печени и кишечнике с участием цитохрома
Р450 и флавинсодержащих монооксигеназ
с образованием диазометана, метил-радикала и ионов диметил-диазониума [9,10].
Предполагается, что азотсодержащие соединения могут активировать
молекулярный кислород путем одновалентного восстановления последнего до супероксид-аниона (О2-*).
Супероксид при взаимодействии с водой с большой скоростью дисмутирует
с образованием перекиси водорода (Н2О2) и чрезвычайно
активного оксиданта - гидроксильного радикала (*ОН).
Показано, что органом – мишенью для метаболитов гидразина и его производных,
образующихся при биотрансформации, является печень
и эндотелий сосудов [9,10]. Одним
косвенных доказательств в пользу
повреждения эндотелия может служить выявленное нами снижение уровня нитрит-иона в плазме крови крыс при высоких дозах НДМГ [8].
В аспекте вероятной дисфункции эндотелия можно предположить участие антиотензина II, как
еще одного фактора, приводящего к увеличению продукции супероксиданионов [11].
Гидразин и его производные являются активными метгемоглобинобразующими соединениями, при этом интрацеллюлярное повышение активных форм кислорода индуцирует активацию внутриклеточную активацию перекисного окисления липидов (ПОЛ), что и было зарегистрировано нашими исследованиями при введении различных доз НДМГ.
Из
эндотелиальных клеток NO, диффундирует, прежде всего, в кровь. Показано участие
форменных элементов крови в метаболизме NO, причем нарушение депонирования
оксида азота расценивается как снижение адаптационного потенциала организма
[12,13]. Вполне вероятно, что в генезе
метаболических нарушений, сопровождающих интоксикацию, вызванную НДМГ,
определенную роль играет нарушение
образования NO-производных гемоглобина,
играющую важную роль в транспорте,
хранении и метаболизме NO [13].
Высвобождение
большого количества NO из Hb-NO комплексов может
приводить к тому, что эти молекулы, конкурируя с супероксидисмутазой,
взаимодействуют с супероксидными анион-радикалами,
а, это, в свою очередь, обуславливает образование пероксинитритов с последующим высвобождением диоксида азота и
ОН-радикалов, которые
вызывают активацию перекисного окисления липидов, оказывают мембранодеструктивные
эффекты [14]. В пользу корректности нашего предположения свидетельствует
снижение уровня нитрит-иона в крови крыс на
отдаленных сроках интокскации гидразина [8].
Генерация активных форм кислорода (АФК) в процессе биотрансформации гидразина и его производных, способна индуцировать каскад метаболических повреждений в гепатоцитах. Свободные радикалы через систему комплемента активируют нейтрофилы и клетки Купфера [15]. При активации клеток Купфера высвобождаются хемоаттрактанты, стимулирующих приток и активацию нейтрофилов, с экспрессией рецепторов молекул адгезии на мембране. Молекулы адгезии способствуют миграции иммунных клеток в паренхиму печени. Также активированные нейтрофилы усиленно генерируют АФК [16]. Это, а также других факторы приводят к персистенции воспалительного процесса в печени [17]. Подтверждением корректности нашего предположения является изменение активности индикаторных ферментов печени в крови животных с интоксикацией НДМГ.
Генерация
АФК в процессе биотрансформации гидразина и его
производных может также индуцировать и активацию ПОЛ в гепатоцитах
[6,10]. Это приводит к повреждению внутриклеточных органелл и в конечном итоге
к снижению основных функций гепатоцитов.
Подтверждением этого является обнаруженную нами тенденцию к изменению основных
параметров, характеризующих обмен белков
и липидов. Миграция АФК в кровь приводят к окислительной деструкции липидов и
окислительной модификации белков в крови
экспериментальных животных в условиях хронической интоксикации
НДМГ[1,2,7,8] .
В
этом аспекте представляется целесообразным обсудить механизмы и метаболические
последствия изменения окислительной модификации белков.
Образование, как белковых комплексов, так и низкомолекулярных фрагментов, приводит к
снижению или исчезновению функциональной активности белков, а агрегаты белков
становятся аутоантигенами. ОМ белков также вызывает образование в
организме карбонилов и других окисленных производных;
образуются и димеры (дитирозины);
происходит также аутооксидативное гликозилирование
белков [18, 19]. Белки, подвергнутые окислительной
модификации, становятся более
чувствительными к процессам протеолиза.
Можно
предположить, изменение окислительного метаболизма эритроцитов, усиление мембранодеструкции, абсорбция на них фрагментов белков
является причиной усиления разрушения красных клеток, что хорошо согласуется с полученными нами данными
о снижении количества эритроцитов при интоксикации НДМГ.
АФК,
токсичные катаболиты ПОЛ, модифицированные белки
могут оказывать разнонаправленное воздействие на метаболизм и функциональное
состояние фагоцитов периферической крови, переводя их в активированное
состояние, либо подавляя их активность, вплоть до индукции апоптоза
[20], что также вносит определенный вклад в развитие патологического состояния.
Это хорошо согласуется с зафиксированным нами снижением количества нейтрофилов в крови крыс при интоксикации НДМГ.
Следовательно,
по нашему мнению, нарушение
окислительного метаболизма в меньшей степени обусловлено образованием АФК в
процессе биотрансформации НДМГ, но в большей степени за счет индуцированных
метаболических нарушений в печени, эндотелии и эритроцитах, презентация которых
приурочена к более поздним срокам наблюдения.
Таким образом, предложенная рабочая гипотеза раскрывает некоторые механизмы нарушения окислительного метаболизма в организме крыс в условиях хронической интоксикации НДМГ.
Литература:
1.Муравлева Л.Е., Койков В.В. Использование витаминов – антиоксидантов в качестве средств фармакологической коррекции окислительного стресса, вызванного нессиметричным диметилгидразином и СВЧ- облучением в эксперименте //Медицина и экология - 2006.- № 2(39) - С. 95-97.
2. Муравлева Л.Е., Култанов
Б.Ж., Койков В.В., Абдрахманова
Ю.Э., Тритэк В.С. Метаболический статус крыс при
сочетанном воздействии нессиметричного диметилгидразина и СВЧ- облучения //Материалы международная
научно-практическая конференция «Наука: теория и практика» Прага, 2005, - Т. 13
– С. 42-44
3.Башарин В.А., Куценко
С.А., Глушков С.И. Влияние острого отравления 1, 1 диметилгидразином
на тиолсульфидный статус тканей различных органов //
Актуальные проблемы клинической токсикологии: материалы Всеармейсокй
научно-практической конферении, посвященной 200-летию
Российской Военно-медицинской Академии. – Спб. 1999.-
С.160;
4.Башарин В.А., Куценко
С.А., Глушков С.И. Оценка интенсивности процессов перекисного окисления липидов
в тканях лабораторных животных при остром отравлении 1, 1 диметилгидразином // Актуальные проблемы клинической
токсикологии: материалы Всеармейской научно-практической конференции,
посвященной 200-летию Российской Военно-медицинской Академии. – Спб. 1999.- С.207-208;
5.Башарин В.А., Куценко
С.А., Глушков С.И. Влияние острого отравления 1, 1 диметилгидразином на активность ферментов антиперекисной
защиты // Актуальные проблемы
клинической токсикологии: материалы Всеармейской научно-практической
конференции, посвященной 200-летию Российской Военно-медицинской Академии. – Спб. 1999.- С.208-209;
6. Башарин
В.А. Экспериментальная оценка состояния системы глутатиона
и перекисного окисления липидов в различных органах и тканях при острых
отравлениях 1, 1 – диметилгидразином и
фенилгидразином - Автореф.
дис. канд. мед. наук - Спб. 2001.- 20с.
7. Захарова Е.А., Понамарева О.А. Некоторые показатели
окислительного метаболизма крови крыс при воздействии производных гидразина в
эксперименте //Материалы конференции молодых ученых и студентов, посвященной
55-летию образования Карагандинской государственной медицинской академии –
Караганда, 2005.- С. 31-33.
8. Захарова Е.А. Изучение влияния нессиметричного диметилгидразина
на уровень оксида азота в плазме крови крыс //Сборник тезисов XLV научной конференции студентов
Западно-Казахстанской государственной медицинской
академии им. Марата Оспанова
с международным участием, посвященной 60-летию Победы в Великой Отечественной
войне и 80-летию со дня рождения Алии Молдагуловой – Актобе, 2005.-
С.25
9.Куценко С.А. Основы токсикологии: научно-методическое издание СПб: ООО "Издательство Фолиант", 2004. - 720.
10.Белов А.А. К вопросу о токсичности и опасности гидразина и его производных (обзор) // Промышленная токсикология. - 1999 г. - №5. - С 3-15.
11.
Qadri F., Arens T.,
Schwartz EC., Hauser W., Dominiak P. Angiotensin–converting enzyme inhibitors and AT1–receptor
antagonist restore nitric oxide synthase (NOS)
activity and neuronal NOS expression in the adrenal glands of spontaneously
hypertensive rats Jpn J Pharmacol
2001 Apr;85 (4):365–369.
12.Kozlov A.V., Sobhian
B., Costantino G., Nohl H.,
Redl H., Bahrami S.
Experimental evidence suggesting that nitric oxide diffuses from tissue into
blood but not from blood into tissue // Biochim. Biophys. Acta.
2001. V. 1536. №2-3. P. 177-184.
13. Jourd'heuil
D., Hallen K., Feelisch M.,
Grisham M.B. Dynamic state of S-nitrosothiols in
human plasma and whole blood // Free. Radic. Biol. Med. 2000a. V. 28. №3. P. 409-417
14.Малышев
И.Ю., Манухина Е.Б. Стресс, адаптация и оксид азота // Биохимия. 1998. Т. 63. №
7. С. 992-1006.
15.Witthaut R., Farhood
A., Smith C.W., Jaeschke H. Complement and tumor
necrosis factor-aa contribute to MAC-1 (CD11b/CD18)
up-regulation and systemic neutrophil activation
during endotoxemia in vivo // J. Leukoc.
Biol. - 1994. - Vol. 55. - P. 105-11
16.Меньщикова
Е.Б., Зенков Н.К., Шергин С.М. Биохимия
окислительного стресса. Оксиданты и антиоксиданты.
Новосибирск: Наука, 1994.- 184 с
17.Losser
M.-R., Payen D. Mechanisms of liver damage // Seminar
in liver disease.-1996.-Vol. 16.- P.357-367
18.Окислительная
модификация белков плазмы крови больных психическими расстройствами (депрессия,
деперсонализация) /Е.Е. Дубинина, М.Г. Морозова, Н.В. Леонова и др. //Вопросы
медицинской химии- 2000.- Т.46, №4.- С.398 – 409
19.Окислительная модификация белков плазмы крови
у больных в критических состояниях /Г.А. Рябов, Ю.М. Азизов, С.И. Дорохов и др.
//Анестезиология и реаниматология – 2000.- № 2.- С.72 – 75.
20.Афонина
Г.Б., Русин Е.В., Брюзгина Т.С. Изучение антиоксидантной устойчивости иммунокомпетентных
клеток // Клиническая лабораторная
диагностика, 1998.- № 6.- С. 35-37