ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2007, том 414, № 5, с. 715-717
= ФИЗИОЛОГИЯ
УДК 612.74 + 615779.94: 577334
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОЙ ЭТИОЛОГИИ СИСТЕМНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ НА МОДЕЛЯХ ПОЛИМИОЗИТА И ГЕМОЗАВИСИМОГО ЭКЗОФТАЛЬМА © 2007 г. М. В. Листов, Д. К. Торопов, Г. Г. Родионов
Представлено академиком В.Л. Свидерским 12.12.2006 г. Поступило 12.12.2006 г.
Последнее десятилетие развития физиологии и экспериментальной медицины ознаменовано раскрытием механизмов вовлечения свободнора-дикальных реакций в патогенез таких социально значимых заболеваний, как болезнь Альцгейме-ра, рассеянный склероз, атеросклероз, ишемия миокарда, диабет, рак и другие [1, 2].
Целью нашей работы являлось экспериментальное обоснование свободнорадикальной этиологии системных заболеваний соединительной ткани на примере моделей полимиозита и гемоза-висимого экзофтальма, механизмы воспроизведения которых различны [3-5]. Однако условия эксперимента теоретически позволяли связать возникновение полимиозита у мышей с фермент-зависимыми нарушениями метаболизма, приводящими к генерации в тканях подопытных животных семихинонного ^ Q ) и супероксидного анион-радикала (02), а развитие экзофтальма (сосудистая патология, частичная модель инсульта) - с усилением наработки в тканях активных
форм кислорода (02, ОН ).
При моделировании полимиозита у мышей введение веществ-индукторов свободнорадикаль-ных процессов осуществляли однократно перо-рально экспериментальным животным, LD50 от 3 до 56 доз веществ в зависимости от массы тела мышей и степени их половозрелости, при моделировании экзофтальма - однократно внутрибрю-
Военно-медицинская академия, Санкт-Петербург Научно-исследовательский институт особо чистых препаратов, Санкт-Петербург Научно-исследовательский испытательный центр (медико-биологической защиты) Государственного научно-исследовательского испытательного института военной медицины, Санкт-Петербург
шинно водного раствора тетракалиевой соли ко-пропорфирина III (фотосенсибилизатора) в дозе 0.1-0.2 мл на особь. Генерацию свободных радикалов изучали методом спиновых ловушек на ЭПР-спектрометре BER 418 ("Брукер", Германия) при комнатной температуре. В качестве спиновой ловушки использовали N-трет.-бутил-а-фенил нитрон (PBN) - "Sigma" (США). Всего было использовано 80 мышей линии DBA/2 с массой тела 16-25 г. Плазму крови у мышей получали по стандартной методике. Пробы отбирали до и после появления характерных симптомов полимиозита (1, 2, 3, 4, 5 сут) и экзофтальма (1, 2, 3 ч) по мере развития патологического процесса.
Введение мышам фотосенсибилизатора сопровождалось резко выраженным болевым эффектом через 1 ч после активации копропорфи-рина. В опытах по моделированию полимиозита у мышей со средней массой тела 17 г через 3-4 сут начинает появляться болевой эффект, проявляющийся в подгибании передней правой лапки и заваливании животного при движении вправо.
До развития этих симптомов в плазме крови у мышей выявляются сигналы ЭПР, характерные для семихинона и гидроксильного радикала (рис. 1), что соответствует их количеству 10-7 моль/л. С появлением у экспериментальных животных болевого эффекта сигнал от гидроксильного радикала был самым интенсивным, а у мышей без него амплитуда сигнала ЭПР существенно ниже. Уровень сигнала от семихинонного радикала в исследуемых пробах был на уровне шума (1, 3, 4 сут) или несколько выше (5 сут). В целом этот квин-тетный сигнал быстро затухал и модифицировался, но при добавлении к плазме крови водного раствора гидрохинона становился более явным (рис. 1).
Появление семихинонного радикала в плазме крови мышей объясняется фенольной природой одного из вводимых веществ-индукторов, а гид-роксильный радикал возникает как следствие ре-
716
ЛИСТОВ и др.
(а)
А
•Д.
с
D
(б)
д А
V **
2 мин
5 мин
7 мин
10 мин 10 в ,
аН = 3.3 Гс
аи = 15.8 Гс
Рис. 1. Спектр ЭПР спиновых аддуктов PBN-OH (а) и семихинонного радикала (б) : лировании полимиозита (а, б), экзофтальма (а).
плазме крови у мышей при моде-
акции супероксидного анион-радикала с перекисью водорода, вызывающей болевой эффект и появляющейся в тканях благодаря активности су-пероксиддисмутазы (СОД) [6, 7], дисмутирующей супероксидные анион-радикалы с образованием Н202. Реакция образования гидроксильного радикала обоснована в классической работе Хабера и Вайса [8]. Регистрация короткоживущего гидроксильного радикала (ОИ*) в плазме крови осуществима при наличии в ней спиновой ловушки РВ^ добавляемой в концентрации 10-2 моль/л [9] непосредственно перед записью спектра ЭПР или за 6 ч до нее. При моделировании миокардита (вариант опыта по моделированию полимиозита - форма Вагнер-Унферрихта) у мышей линии DBA/2, осуществленном нами ранее, оказалось, что на фоне развивающегося миокардита у отдельных особей массой 24.8 г (LD50 = 56 доз) выявлялся некроз миокарда, который подтверждался электрокардиограммой на 21-23 сут (рис. 2) и гистологическим методом [3, 4].
При сочетании условий воспроизведения моделей экзофтальма и полимиозита у мышей в хроническом опыте (LD50 = 56 доз) [4] выявлялись отдельные особи с симптомами болезни Паркинсо-
на (тремор конечностей), а пероральное введение препарата леводопа в терапевтической дозе снимало эти симптомы у животных. Ранее нами было показано [7, 10], что гидрохинон и 1,4-бензохинон вступают в водном растворе в окислительно-восстановительные реакции с ДНК. Эти взаимодействия, первым этапом которых являются реакции одно-электронного переноса, сопровождаются возникновением свободных радикалов.
Таким образом, активность целого ансамбля ферментов, так или иначе участвующих в сдерживании свободнорадикальных процессов, зависит от возраста и индивидуальных генетически детерминированных особенностей организма, органа или ткани, в которых могут быть запущены эти процессы, что значительно влияет на возникновение и последующее развитие патологических процессов в ту или иную сторону. При этом метод спиновых ловушек и прямое определение корот-коживущих свободных радикалов в биологических жидкостях могут быть использованы для ранней диагностики и мониторинга при лечении целого ряда заболеваний и развивающихся патологий у человека, свободнорадикальная природа которых общеизвестна, а также для теории и практики современной геронтологии.
КК.
Норма II III AVF
Рис. 2. Вид электрокардиограммы мышей с некрозом передней стенки миокарда (II, III и AVF отведения) при моделировании полимиозита (форма Вагнер-Унферрихта).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Биленко М.В. Ишемические и реперфузионные поражения органов: Молекулярные механизмы, пути предупреждения и лечения. М.: Медицина, 1989. 368 с.
2. Зозуля Ю.Н., Барабой В.А., Сутковой Д.А. Сво-боднорадикальное окисление и антиоксидантная защита при патологии головного мозга. М.: Знание, 2000. 344 с.
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 414 № 5 2007
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ
717
3. Листов М.В., Одинак М.М., Клочков Н.Д., Тихонова Л.П. // ДАН. 1999. Т. 366. № 2. С. 269-270.
4. Листов М.В., Гайворонский И.В., Тихонова Л.П., Мошков П.А. Сб. науч. работ конф. Воен.-мед. акад. СПб., 2003. С. 38-41.
5. Листов М.В. Сб. изобретений и рац. предл. Воен.-мед. акад. СПб., 2004. С. 70-71.
6. Fridovich I. // Ann. Rev. Biochem. 1975. V. 44. P. 147159.
7. Листов М.В. Химическая защита у членистоногих и изменчивость организмов. Л.: Наука, 1989. 157 с.
8. Haber F, Weiss J. // Proc. Roj. Soc. London. 1934. V. A 137. № 861. P. 332-351.
9. HalliwellB, Gutteridge J.M.C. Free Radicals in Biology and Medicine. Oxford: Oxford Univ. Press, 1999. 400 p.
10. Листов М.В., Малков М.А., Барчук А.С. Материалы I Рос. нац. конгр. "Человек и лекарство". М., 1992. 324 с.
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 414 < 5 2007
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.