НЕЙРОХИМИЯ, 2007, том 24, № 3, с. 232-238
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ^^^^^^^^^^^^ РАБОТЫ
УДК 616.831:577.122+577.125
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ АЛЛЕРГИЧЕСКИЙ ЭНЦЕФАЛОМИЕЛИТ: НЕКОТОРЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО, БЕЛКОВОГО
И ЛИПИДНОГО ОБМЕНА
© 2007 г. Т. М. Кучмеровская1*, Н. М. Турина2, И. А. Шиманский1, Г. В. Донченко1,
С. М. Супрун1, А. П. Клименко1
1 Институт биохимии им. A.B. Палладина Национальной Академии Наук Украины, Киев
2 Институт экспериментальной патологии, онкологии и радиобиологии им. Р.Е. Кавецкого Национальной Академии Наук Украины, Киев
Исследованы некоторые звенья энергетического, лнпидного и белкового обмена при экспериментальном аллергическом энцефаломиелите (ЭАЭ) у морских свинок на 10-е (ЭАЭ-I) и 18-е (ЭАЭ-II) сут его развития. Обнаружено увеличение соотношения лактат/пируват в головном мозге и седалищном нерве при ЭАЭ, сопровождавшееся повышением активности лактатдегидрогеназы, что свидетельствует об интенсификации анаэробного типа гликолиза. Показано, что на стадии ЭАЭ-I содержание общих липидов и холестерина в сыворотке крови снижено по сравнению с контрольными животными на 29.0 и 18.6% соответственно, в то время как на стадии развития ЭАЭ-II снижение уровней исследуемых показателей было менее существенным. Установлено повышенное содержание фосфолипидов на стадии развития ЭАЭ-II. Также отмечено, что активность трипсиноподобных протеиназ сыворотки крови повышается уже в латентном периоде развития заболевания, но менее существенно, чем на стадии ЭАЭ-II. Эти изменения сопровождались прогрессирующим повышением активности кислой фосфатазы, в то время как активность щелочной фосфатазы сыворотки крови снижалась. Показано, что содержание в сыворотке крови витамина В12, являющегося кофактором формирования миелина, снижается в 2 раза по сравнению с контролем уже на стадии ЭАЭ-I. Полученные результаты свидетельствуют о системных биохимических нарушениях, по всей вероятности отражающих степень деструктивных изменений в головном мозге при ЭАЭ, что может иметь диагностическое и прогностическое значение при рассеянном склерозе.
Ключевые слова: экспериментальный аллергический энцефаломиелит, рассеянный склероз, лактат/пируват, общие липиды, фосфолипиды, холестерин, трипсиноподобные протеазы, кислая и щелочная фосфатазы, витамин B12.
Рассеянный склероз (РС) - хроническая патология ЦНС, в основе которой лежит воспалительный процесс, демиелинизация и повреждение аксонов. Известно, что это прогрессирующее заболевание характеризуется такими клиническими проявлениями, как нарушения двигательной, координаторной, чувствительной сферы, расстройства зрения, изменения интеллекта и т.п., а также патоморфологическими - очаги воспаления и демиелинизации с последующим образованием склеротических бляшек в белом веществе головного и/или спинного мозга. В конечном итоге развитие заболевания приводит к серьезным метаболическим нарушениям, ассоциированным со структурными и функциональными изменениями также и в других органах и системах организма [1-3].
* Адресат для корреспонденции: 01601 Киев, ул. Леонтови-ча, 9, тел: (380 44) 234-71-78, факс: (38 044) 279-63-65, е-таП: kuch@biochem.kiev.ua
До настоящего времени этиология РС однозначно не установлена. Причины, которые приводят к возникновению РС, могут быть разными. В результате локального аутоиммунного ответа и сосудисто-воспалительного процесса возникают очаговая деструкция белков миелина, повреждения олигодендроцитов, что обуславливает демие-линизацию и аксональную дегенерацию с последующим формированием склеротических бляшек. Принимая во внимание возможную аутоиммунную природу заболевания, полагают, что важное место в генезе и эволюции повреждений принадлежит изменениям в зоне аксонов, коре мозга, а также в белом веществе [4, 5]. Предполагают, что в этиологии этого заболевания существенную роль играют инфекционные факторы [6, 7]. Не исключается возможность синергического действия разных вирусов, например, ретровирусов, вируса кори, краснухи, которые могут персисти-ровать в организмах с генетически дефектной иммунной системой. Нередко фактором развития
РС является генетическая склонность к ускоренному разрушению миелина, а также нарушения витаминного и гормонального статуса.
Известно, что при демиелинизирующих заболеваниях в тканях органов усиливаются свобод-норадикальные процессы и перекисное окисление липидов [8, 9]. Активные формы кислорода помимо прямого повреждающего воздействия на плазматическую мембрану и ДНК клетки также воздействуют на путь сигнальной трансдукции, опосредуемый активацией различных протеинки-наз [10] и, следовательно, путь регуляции генной транскрипции. Такой эффект активных форм кислорода может вносить свой вклад в нарушение регуляции клеточного метаболизма, а на уровне организма - отяжелять состояние больных РС.
Ранее на модели экспериментального аллергического энцефаломиелита (ЭАЭ) у морских свинок нами обнаружено нарушение функционирования серотонинэргической медиаторной системы, а также значительное снижение активности №+,К+-АТРазы в гомогенатах мозга и седалищного нерва [11]. Эти изменения наблюдались уже в ранние сроки развития патологии.
Цель настоящей работы - исследование возможных биохимических нарушений энергетического, белкового и липидного обмена на разных этапах развития экспериментального аллергического энцефаломиелита у морских свинок.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Наиболее адекватной моделью для исследования патогенетических механизмов, лежащих в основе развития и протекания РС, является модель экспериментального аллергического энцефаломиелита у грызунов. ЭАЭ моделировали на морских свинках массой 300-400 г однократной подкожной инокуляцией (в подушечки задних лапок) 100 мкг (сырая масса) препарата основного белка миелина (ОБМ) в смеси с 0.2 мл полного адъ-юванта Фрейнда [12].
Основной белок миелина выделяли из белого вещества головного мозга быка методом дифференциального центрифугирования в градиенте плотности сахарозы [13]. Процесс демиелиниза-ции нервной ткани контролировали с помощью электронной микроскопии.
Животных с ЭАЭ декапитировали через 10 дней (ЭАЭ-1, латентный период развития заболевания) и 18 дней (ЭАЭ-П, период развития характерных признаков) после сенсибилизации.
Содержание лактата и пирувата измеряли в безбелковых экстрактах мозга и седалищного нерва морских свинок [14].
Общие липиды, холестерин и фосфолипиды в сыворотке крови определяли с помощью стандартных наборов ("ЫоМейеих", Франция).
Активности кислой и щелочной фосфатаз определяли согласно [15, 16], а сериновых проте-иназ с трипсиноподобной активностью по методу [17].
Содержание витамина В12 оценивали микробиологическим методом [18].
Содержание белка определяли по методу Ло-ури [19]. Статистический анализ полученных данных проводили с использованием стандартного ? критерия Стьюдента для некоррелированных выборок [20].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Известно, что одним из важных факторов, характеризующих состояние внутриклеточного метаболизма, является поддержание в нормально функционирующих клетках определенных стационарных уровней окисленных и восстановленных форм никотинамидных коферментов, наличие градиентов их концентраций в цитоплазме и митохондриях. Окислительно-восстановительное состояние никотинамидных динуклеотидов - важный фактор регуляции процессов окисления и биосинтеза углеводов, липогенеза и энергетического обмена [21, 22].
Информация о величине соотношения NAD(P)/NAD(P)H в участках оксидоредукции чрезвычайно важна с точки зрения возможности отражения метаболического состояния окисленных и восстановленных субстратов, что имеет отношение к двум аспектам клеточного метаболизма: оценке направленности обратимых реакций и определению величины изменения свободной энергии оксидоредукции (например, при транспорте электронов от NADН к флавопротеидам в цепи транспорта электронов) [23-25].
Поскольку расчет редокс-состояния свободных NAD/NADН пар основан на измерении стационарных концентраций интермедиатов лактатде-гидрогеназной системы, то о метаболическом состоянии клеточного метаболизма можно судить по соотношению содержания метаболитов лак-тат/пируват.
Как свидетельствуют полученные данные, соотношение лактат/пируват в головном мозге при ЭАЭ-1 увеличено на 69.6% и в седалищном нерве при ЭАЭ-П на 40.1% соответственно по сравнению с контролем (табл. 1). Такие изменения могут сопровождаться повышением восстановительных свойств свободных NAD(Р)/NAD(Р)H пар, что, в свою очередь, может приводить к ин-гибированию липогенеза и активации липолиза при рассеянном склерозе, т.е. к условиям, при которых использование восстановленных эквива-
Таблица 1. Соотношение лактат/пируват в тканях морских свинок в норме и при ЭАЭ (М ± т, п = 5)
Гомогенат Головной мозг Седалищный нерв
Показатели контроль ЭАЭ-1 контроль ЭАЭ-11
Лактат/пируват 34.2 ± 3.5 58.0 ± 4.8* 28.7 ± 2.7 40.2 ± 3.9*
* Достоверность различий по сравнению с контролем, р < 0.05.
Таблица 2. Содержание липидов в сыворотке крови морских свинок в динамике развития ЭАЭ (М ± т, п = 12-14)
Фракция липидов Состояние
контроль ЭАЭ-1 (10 сут) ЭАЭ-11 (18 сут)
Общие липиды, г/л 2.79 ± 0.21 2.27 ± 0.20* 2.64 ± 0.21
Общий холестерин, ммоль/л 2.07 ± 0.22 1.47 ± 0.12* 1.97 ± 0.13
Фосфолипиды, ммоль/л 0.65 ± 0.05 0.63 ± 0.06 0.80 ± 0.04*
* Вероятность различия между показателями контрольной и опытной групп (р < 0.05).
рования отдельных звеньев энергетического обмена могут быть как причиной дисбаланса липид-ного обмена при ЭАЭ, так и развиваться одновременно с ним.
Известно, что развитие ЭАЭ сопровождается деградацией структурных компонентов миелино-вых мембран в результате нарушения их обмена. Так, уже на ранних стадиях развития процесса ми-елинолизиса происходят изменения липидного состава нервной ткани [26]. Имеются сведения, что при ЭАЭ фосфолипиды ткани мозга подвержены существенным качественным и количественным изменениям [27]. Показано, что в латентном периоде развития ЭАЭ нарушен процесс синтеза лецитина и инозитолсодержащих фосфолипидов, тогда как на более поздней стадии, характер
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.