Параметры оценки процессов окислительной модификации белков в клинико-биохимическом мониторинге эндотоксикоза.

Развитие процессов интоксикации проявляется стереотипными реакциями организма на воздействие токсиканта, приводящими к активации процессов свободно-радикального окисления и окислительной модификации белков плазмы крови.

В патогенезе системных цитотоксических поражений при эндогенной интоксикации сопоставимое участие принимают оксидативный стресс и гипоксия. (Э.И. Начкина, 2011.)

Активация процессов свободно-радикального окисления (СРО) является типовым процессом дезорганизации структур и функций органов и систем при различных видах патологии. (В.З. Ланкин и соавт., 2001, 2007; В.В. Ляхович и соавт., 2005, 2006; Е.Е. Дубинина, 2006; Н.П. Чеснокова и соавт., 2006; Е.Е. Дубинина, А.В. Пустыгина, 2007; Zs.-Nagy I., 2001; Dean J.T., 2002; Rahman I., Biswas S.K., 2004; Deminice R._et al., 2010; Rytter E. et al., 2010; Burlakova E.B. et al., 2011.)

Многие жизненно важные метаболические процессы, протекающие в организме, тесно связаны со свободно-радикальным окислением. Свободно-радикальное окисление влияет на физико-химические свойства биологических мембран, их проницаемость, структуру, что отражается на обмене веществ, функциональном состоянии клеток и организма в целом. (Д.М. Габитова и соавт., 2006.)

Реакции свободно-радикального окисления инициируются активными формами кислорода (АФК), приводящими к химической модификации биомолекул. Благодаря наличию в организме сложных

ферментных комплексов со специфическими электронтранспортными простетическими и коферментными группировками процесс восстановления кислорода протекает по многоступенчатому механизму, что сводит к минимуму возможность образования высокореакционных промежуточных соединений кислорода.

Свободно-радикальное окисление постоянно протекает во всех клетках в норме и считается одним из способов метаболической регуляции. Повышение уровня окислительных процессов может наблюдаться при различных патологических состояниях, сопровождающихся изменением баланса активности антиоксидантной и оксидантной систем. Это может приводить к усилению генерации активных форм кислорода (АФК), способных оказывать модифицирующее действие на липиды и белки мембран. (Ю.А. Владимиров, 2000; Ю.В. Медведев, А.Д. Толстой, 2000; Н.К. Зенков и соавт., 2001; В.Г. Подопригорова, 2004; Е.Б. Меньщикова и соавт., 2006; Е.Л. Мальцева, 2011; Gutteridge J.M., Halliwell B., 2000; Droge W., 2001; Mal'tseva E.L. et al., 2002; Ostdal H. et al., 2002; Lankin V.Z. et al., 2003; Niki E., 2008; Parihar

A. et al., 2008.)

Нарушение сбалансированности процессов свободно-радикального окисления и антиоксидантной защиты может привести к формированию

является причиной развития тяжелых, а порой и необратимых нарушений процессов и структур, поддерживающих гомеостаз организма. (В.Г.

Зайцев, О.В. Островский, 2008; В.А. Чистяков, 2011; Ermak G., Davies K.J., 2002; Ray S.D. et al., 2004.)

Одним из видов биомолекул, чувствительных к усилению процессов свободно-радикального окисления, являются белки. Состояние окислительного стресса, в комплексе с другими метаболическими проявлениями, сопровождается повышенным уровнем ОМБ. (Г.А. Рябов и соавт., 2000; И.Н.

J.R. et al., 2001; Choi J. et al., 2002; Korolainen M.A. et al., 2002; Mirzaei H. et al., 2008.)

АФК рассматриваются одними из основных индукторов ОМБ, наряду с увеличением содержания свободного железа, продуктов ПОЛ при снижении уровня антиоксидантной защиты. При действии АФК происходит нарушение нативной конформации белков с образованием крупных белковых агрегатов или фрагментация белковой молекулы. Наиболее важным следствием окислительной модификации белков является инактивация ферментов. (Л.Е. Муравлева и соавт., 2010.)

Для определения продуктов ОМБ обычно используется метод оценки уровня карбонильных соединений, реагирующих с 2,4- динитрофенилгидразином с образованием 2,4-динитрофенилгидразонов основного и нейтрального характера в условиях спонтанного и/или металлкатализируемого окисления (Е.Е. Дубинина и соавт., 1995). В результате реакции окисления белков могут образовываться альдегидные и кетонные группировки аминокислотных остатков, которые и взаимодействуют с 2,4-динитрофенилгидразином (Т.В. Копытова и соавт., 2009).

Одним из вариантов металлкатализируемого окисления белков, часто используемых на практике, может служить медь-зависимая индукция ОМБ.

Изучена ОМБ тимуса крыс в условиях применения нанопорошков меди как модулятора биохимических процессов. Установлено, что в условиях данной модели дозозависимо повышается окислительная модификация протеинов с преобладанием процессов фрагментации белковых молекул. Соотношение альдегид-динитрофенилгидразонов и кетон-динитрофенилгидразонов зависело от изменения уровня свободной меди в организме в сторону преобладания первичных маркеров окислительного стресса. Воздействие меди в ультрадисперсной форме сопровождается сайт-специфическим окислительным повреждением белков в области остатков триптофана.

Молекулярные процессы, происходящие в организме при окислительном стрессе, тесно взаимосвязаны с реакциями карбонильного стресса. В комплексе они способны вызывать структурные и функциональные изменения биомолекул. Основной результат карбонильного стресса - гликирование и гликоокисление белков под действием активных карбонильных соединений, в том числе малонового диальдегида. (К.Б. Шумаев, 2010.)

Е.Ю. Кравцовой и соавт. (2011, 2012) обследованы пациенты трудоспособного возраста в остром периоде инсульта с изучением динамики окислительной модификации белков и показано, что данный тест может использоваться в качестве маркера прогноза течения

заболевания. Установленная взаимосвязь восстановления неврологи­ческого дефицита с регрессом степени выраженности оксидантного стресса при разных подтипах ишемического инсульта позволяет исполь­зовать динамические показатели ОМБ, отмечая наибольшую их чувствительность в диапазоне альдегидо- и кетонопроизводных динитрофенилгидразонов основного характера (III и IV волны) в качестве маркера прогноза течения заболевания. Отмечается, что отсутствие полной нормализации показателей ОМБ к 15-му дню заболевания на фоне приема этилметилгидроксипиридина сукцината, обусловленное значительным нарушением оксидантной системы при инсульте, обосновывает необходимость длительной антиоксидантной терапии и раз­работки лекарственных средств с целенаправленным устранением процессов окислительной модификации белков в диапазоне альдегидо - и кетонопроизводных динитрофенилгидразонов основного характера.

В формировании ответной реакции организма на стрессорное воздействие большую роль играет система крови. Это одна из биологических сред организма, в которой наиболее информативно определение параметров антиоксидантной и оксидантной систем в оценке эндогенной интоксикации.

Кровь - реактивная система, чутко реагирующая на различные воздействия на организм. Единство и целостность системы крови, ее саморегулирующиеся адаптационные механизмы позволяют организму поддерживать гомеостаз, а метаболический статус крови служит интегральным показателем его состояния, в том числе реакции на стресс. (Г.И. Козинец и соавт., 2008.)

В критических состояниях наблюдается значительное повышение уровня окислительной модификации белков (ОМБ) крови. Повреждающее действие АФК на белки может играть существенную роль в механизмах

формировании и развития критических состояний (Г.А. Рябов и соавт., 2000).

Сывороточные белки подвергаются окислительной модификации при различной патологии, степень которой может быть соотнесена с тяжестью заболевания, а также может быть использована в качестве контроля лечения и проведения антиоксидантной терапии. Метод оценки ОМБ сыворотки крови по уровню карбонильных групп, определяемых в реакции с 2,4-динитрофенилгидразином, может быть использован в клинической практике, так как соответствует критериям аналитической надежности. Интерпретация полученных с применением этого метода результатов должна проводиться на основе представлений о зависимости степени ОМБ от концентрации в среде АФК и от типа белка. Содержание карбонильных групп в белках сыворотки крови - показатель, характеризующий выраженность «окислительного стресса» и глубину окислительного повреждения белков. (М.Ю. Фролова, 2003.)

Показана возможность ранней диагностики доброкачественных и злокачественных опухолей яичников путем идентификации карбонильных групп белков в сыворотке крови и эндометриальных смывах обследуемых пациенток. Установлена патогенетическая роль продуктов окислительной модификации белков в формировании опухолей яичников. Высокий уровень карбонильных групп белков в указанных биологических жидкостях может рассматриваться как возможный биохимический маркер развития данной патологии. (Е.Г. Шварев и соавт., 2011.)

Продукты ОМБ могут служить причиной вторичного повреждения других биомолекул.

Процессы перекисного окисления липидов и окислительной

модификации белков тесно взаимосвязаны. Различные составляющие ОМБ, оцениваемые по уровням альдегиддинитрофенилгидразонов и кетондинитрофенилгидразонов характеризуют не только наличие СРО, но и его этапность и свидетельствуют о резервных способностях организма. ОМБ - обобщающий термин: различные его составляющие по-разному реагируют на стресс, проявляя в зависимости от вида белков либо антиоксидантные, либо прооксидантные свойства. (О.В. Занозина и соавт., 2009.)

В норме в организме человека между системами генерации АФК и системой антиоксидантной защиты существует равновесие, обеспечивающее функционирование субклеточных структур и органов в целом. При различных патологических состояниях это равновесие (баланс) может нарушаться. (И.Н. Пасечник, 2001, 2004; Mal'tseva E.L., 2003.)

Установлено, что развитие окислительного стресса отмечается при сахарном диабете 2 типа вследствие дисрегуляции системы «проантиоксиданты - антиоксиданты», более выраженного при декомпенсированной форме. Рост окислено-модифицированных липопротеидов обусловлен усилением их окислительной модификации за счет как неферментативного гликолизирования апо-белков, так и в результате повреждения их липидного компонента активными формами кислорода. (З.И. Микашинович и соавт., 2010.)

Показано, что в реализации механизмов защиты белков от окислительной модификации в нейтрофилах крови при окислительном стрессе in vitro и развивающемся при остром воспалении играет важную роль тиолдисульфидная система. В условиях действия протектора SH- групп 1,4-дитиоэритритола в нейтрофильных лейкоцитах крови пациентов с внебольничной пневмонией и при экспериментальном окислительном стрессе отмечено снижение содержания карбонильных производных

белков. При инкубировании клеток с ингибитором каталазы или ингибитором синтеза глутатиона выявлено, что дефицит восстановленного глутатиона и нарушение образования белково-связанного глутатиона в нейтрофилах у больных внебольничной пневмонией и при экспериментальном окислительном стрессе приводит к активации окислительной модификации белков. (Е.А. Степовая и соавт., 2010.)

Исследована динамика процессов ОМБ в плазме крови при стрессогенном воздействии и при фармакологической коррекции (введение а-токоферол-ацетата, циклоферона) у половозрелых крыс. У стрессированных крыс достоверно повысилось количество 2,4- динитрофенилгидразонов, по сравнению с контролем. При введении а- токоферол-ацетата и циклоферона наблюдалось достоверное снижение в плазме крови количества альдегиддинитрофенилгидразонов основного характера. Выявленное повышение интенсивности ОМБ плазмы крови у стрессированной группы животных отображало общую направленность свободнорадикальных процессов. Выраженный антиоксидантный эффект оказывал комплекс «а-токоферол-ацетата + циклоферон» на стрессированных крыс. В условиях стресса циклоферон, вероятно, оказал протективное действие на антиоксидантную систему. (Л.К. Хужахметова, Л.Г. Сентюрова, 2011.)

Ряд других экспериментальных исследований также свидетельствуют о том, что ОМБ - один из маркерных тестов, чувствительных к изменению степени проявлений окислительного стресса (С.С. Артемьева и соавт., 2002; М.Д. Дубровская и соавт., 2004; И.Р. Кулмагамбетов и соавт., 2009; Т.И. Бондаренко и соавт., 2012; К.В. Кулакова и соавт., 2012; З.С. Толочко, В.К. Спиридонов, 2012).

Процессы свободно-радикального окисления рассматриваются как одно из ключевых звеньев метаболизма, нарушение регуляции которого

является ранним, универсальным механизмом развития различных заболеваний. (Д.М. Габитова и соавт., 2006.)

Таким образом, антиоксидантно-оксидантный баланс организма определяется уровнями процессов образования АФК и состоянием антиоксидантной защиты. При патологии может иметь место нарушение антиоксидантно-оксидантного баланса организма, проявляющегося, в том числе, изменениями динамики ОМБ.

Процессы ОМБ изучены недостаточно, хотя, по данным проанализированной литературы, они могут служить одними из информативных биохимических тестов, отражающих выраженность эндогенной интоксикации. В комплексе с показателями пула МСМ, тесты ОМБ будут способствовать увеличению прогностической значимости клинико-биохимического мониторинга эндотоксикоза.

1.3.