Автореферат и диссертация по медицине (14.00.25) на тему:Влияние витамина Е, димефосфона и ксимедона на активность фосфолипазы А2 и перекисное окисление липидов кишечника, печени и плазмы крови при перитоните

/

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОРДОВСКИЙ ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Н.П.ОГАРЕВА

ВЛИЯНИЕ ВИТАМИНА Е, ДИМЕФОСФОНА И КСИМЕ-ДОНА НА АКТИВНОСТЬ ФОСФОЛИПАЗЫ А2 И ПЕРЕ-КИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ КИШЕЧНИКА, ПЕЧЕНИ И ПЛАЗМЫ КРОВИ ПРИ ПЕРИТОНИТЕ

14.00.25 - ФАРМАКОЛОГИЯ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научные руководители: доктор медицинских наук, профессор А.П.Власов; кандидат биологических наук, доцент В.А.Трофимов

На правах рукописи

ТАРАСОВА

Татьяна Викторовна

САРАНСК, 1998

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................... 4

ГЛАВА I ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Роль липидов в организации биомембран и регуляции

клеточных функций........................................................9

1.2. Нарушения липидного обмена в патогенезе ряда заболеваний.....14

1.3. Значение фосфолипаз в регуляции клеточных процессов..........16

1.4. Перекисное окисление липидов........................................... 18

1.5. Способы коррекции нарушений липидного обмена.................22

Г Л А В АII МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ... .26 ГЛАВА III АКТИВНОСТЬ ФОСФОЛИПАЗЫ А2 И ПЕРЕКИС НОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ В КИШЕЧНИКЕ, ПЕЧЕНИ И ПЛАЗ МЕ КРОВИ В НОРМЕ И ПРИ ОСТРОМ ПЕРИТОНИТЕ

3.1. Активность фосфолипазы А2 в норме и при остром перитоните . 32

3.2. Перекисное окисление липидов в норме и при остром перитоните......................................................................................37

Г Л А В А 1У ВЛИЯНИЕ ВИТАМИНА Е НА АКТИВНОСТЬ ФОСФОЛИПАЗЫ А2 И ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ В КИШЕЧНИКЕ, ПЕЧЕНИ, ПЛАЗМЫ КРОВИ ПРИ ОСТРОМ ПЕРИТОНИТЕ

4.1. Влияние витамина Е на активность фосфолипазы А2 при остром перитоните ............................................................................49

4.2. Влияние витамина Е на перекисное окисление липидов при остром перитоните...........................................................................53

ГЛАВА V ВЛИЯНИЕ ДИМЕФОСФОНА НА АКТИВНОСТЬ ФОСФОЛИПАЗЫ А2 И ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ В КИШЕЧНИКЕ, ПЕЧЕНИ И ПЛАЗМЫ КРОВИ ПРИ ОСТРОМ ПЕРИТОНИТЕ

5.1. Влияние димефосфона на активность фосфолипазы А2при остром

перитоните.......................................................................67

5.2. Влияние димефосфона на перекисное окисление липидов при

остром перитоните...............................................................70

ГЛАВА VI ВЛИЯНИЕ КСИМЕДОНА НА АКТИВНОСТЬ ФОС-ФОЛИПАЗЫ А2 И ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ В КИШЕЧНИКЕ, ПЕЧЕНИ И ПЛАЗМЕ КРОВИ ПРИ ОСТРОМ ПЕРИТОНИТЕ

6.1. Влияние ксимедона на активность фосфолипазы Агпри остром перитоните...........................................................................83

6.2. Влияние ксимедона на перекисное окисление липидов при остром перитоните........................................................................86

ОБСУЖДЕНИЕ.........................................

ВЫВОДЫ......................................

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .....................

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ПОЛ - перекисное окисление липидов; Я - радикал;

МДА - малоновый диальдегид;

ТБК - тиобарбитуровая кислота;

АФС - антиоксидантная ферментная система;

АФК - активные формы кислорода;

ОВП - окислительно-восстановительный потенциал, редокс-потенциал.

. 99 111 112 113

з

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Жизнеспособность клетки, ее функциональная активность во многом определены морфофункциональным состоянием биомембраны (Ишанходжаев и др., 1990; Berridge, 1984; Nishizuka, 1984; Sumida, Graber, 1993). Последнее в свою очередь зависит от обмена липидов, являющихся важнейшим ее компонентом (Geetha et al., 1992). В настоящее время нарушению обмена липидов отводится важная роль в патогенезе различных заболеваний (Bode, Runge, 1986; Montalto et al., 1994; Zhou, Ohashi, 1994).

При нарушении липидного обмена, происходят количественные и качественные изменения мембранных липидов, что, в свою очередь, приводит к модификации клеточных и органных функций, которые определяют характер течения патологического процесса (Божко, Длу-бовская, 1992; Ветошкина, Дубская, 1993; Дживадов и др., 1994).

Известно, что на липидный обмен может влиять множество факторов. Из их числа наиболее важное значение отводится двум: радикальным реакциям перекисного окисления липидов (Greagh et al., 1993; Furukava et al., 1994) и активности фосфолипаз (Чупин и др., 1992; Nakamura et al., 1992; Greagh et al., 1993). Становится очевидным, что с точки зрения возможности управления морфофункциональным состоянием клетки этим компонентам должно отводиться первостепенное значение.

Из большого арсенала лекарственных средств, обладающих возможностью корригировать нарушения в липидном компоненте биомембран через указанные механизмы, особого внимания заслуживают те, которые обладают антиоксидантным эффектом (Биленко, 1989; Tappel, 1981; Slater, 1984). Поэтому сохраняется актуальность изучения влияния антиоксидантов на активность липолитических ферментов и

перекисное окисление липидов при патологических состояниях организма.

Цель работы. Изучение влияния витамина Е, димефосфона и ксимедона на активность фосфолипазы А2 и процесс перекисного окисления липидов кишечника, печени и плазмы крови на различных этапах течения экспериментального перитонита.

Такого рода модель нами выбрана потому, что перитонит остается одним из грозных заболеваний, при котором возникает выраженное расстройство гомеостаза, в том числе и липидного обмена (Гостищев и др., 1992; Власов и др., 1997). Однако до сих пор возможности целенаправленной его коррекции ограничены из-за недостаточных знаний молекулярных аспектов патогенетических механизмов модификации липидного компонента в органах, которые в наибольшей степени вовлечены в воспалительный процесс (Трофимов и др., 1998). Поэтому вполне резонным представляется выбор объектов исследования (кишечник, печень и плазма крови).

Основные задачи работы. 1. Изучить активность фосфолипазы А2 и перекисное окисление липидов кишечника, печени и плазмы крови в норме и при экспериментальном перитоните.

2. Исследовать влияние витамина Е на активность фосфолипазы А2 и перекисное окисление липидов кишечника, печени и плазмы крови на различных этапах течения экспериментального перитонита.

3. Изучить действие димефосфона на активность фосфолипазы А2 и перекисное окисление липидов кишечника, печени и плазмы крови на различных этапах течения экспериментального перитонита.

4. Исследовать влияние ксимедона на активность фосфолипазы А2 и перекисное окисление липидов кишечника, печени и плазмы крови на различных этапах течения экспериментального перитонита.

Научная новизна. 1. Экспериментальным путем установлено,

что в динамике течения острого перитонита активность фосфолипазы А2 и интенсивность процессов ПОЛ коррелируют со степенью выраженности воспалительного процесса. Взаимообусловленность повышенной каталитической деятельности фосфолипазы А2 и интенсификации процессов ПОЛ определяет то, что исследованные лекарственные средства, обладая антиоксидантным эффектом, корригировали как свободнорадикальные, так и липолитические процессы, тем самым, уменьшая выраженность воспалительных явлений.

2. Биологическое действие витамина Е, димефосфона, ксимедона в коррекции нарушений липидного обмена при остром перитоните отличается органоспецифичностью и определено степенью выраженности воспалительного процесса. Показано, что на уровне кишечника активность фосфолипазы А2 уменьшается больше под влиянием витамина Е. На активность липолитического фермента печени исследованные лекарственные средства оказывают во многом сопоставимое влияние. В плазме крови наиболее активным оказался ксимедон.

3. Установлено, что на ПОЛ кишечника при перитоните наибольшее влияние оказывает витамин Е; меньшее - димефосфон и ксимедон. В печени наиболее выраженный эффект на липопереокисле-ние - у ксимедона; меньший - у димефосфона. На ПОЛ плазмы крови исследованные лекарственные средства оказывают во многом сопоставимое действие.

Практическая ценность работы. С целью коррекции липидного обмена и уменьшения выраженности воспаления брюшины при перитоните в патогенетическую терапию следует включать лекарственные средства, обладающие антиоксидантным эффектом. При этом следует руководствоваться их органотропностью.

Экспериментальными исследованиями установлено, что о выраженности и направленности патологического процесса при остром

перитоните можно судить по характеру радикальных реакций процесса перекисного окисления липидов и активности липолитических ферментов плазмы крови.

Внедрение в практику. Результаты исследований внедрены в практическую деятельность городской клинической больницы скорой медицинской помощи г. Саранска, включены в программу обучения студентов на кафедрах фармакологии и факультетской хирургии медицинского факультета Мордовского госуниверситета им. Н.П.Огарева.

Положения, выносимые на защиту.

1. Активизация фосфолипазы А2 и интенсификация ПОЛ являются важными взаимообусловленными составляющими патогенеза острого перитонита и коррелируют со степенью выраженности воспалительного процесса. Поэтому исследованные лекарственные средства, обладая антиоксидантным эффектом, корригировали как свободноради-кальные, так и липолитические процессы.

2. В кишечнике активность фосфолипазы А2 снижается больше под влиянием витамина Е. На активность липолитического фермента печени исследованные лекарственные средства оказывают во многом сопоставимое влияние: ее активность восстанавливается уже после первого приема препаратов. На уровне плазмы крови наибольшее влияние на активность энзима оказывает ксимедон.

3. На ПОЛ кишечника при перитоните в большей степени влияет витамин Е; в меньшей - димефосфон и ксимедон. В печени наиболее выраженное действие на липопереокисление проявляет ксимедон; в меньшей степени - димефосфон. На ПОЛ плазмы крови исследованные лекарственные средства оказывают во многом сопоставимое действие

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на II Всероссийской научно-технической конференции

"Светоизлучающие системы. Эффективность и применение" ( Саранск, 1997); на конференциях молодых ученых Мордовского государственного университета им.Н.П.Огарева (Саранск, 1997,1998); на Всероссийской научно-практической конференции (СПб., 1998); на XXXIII научно-практической конференции врачей Ульяновской области (Ульяновск, 1998)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных

работ.

Диссертация выполнена в соответствии с планом научных исследований по тематике Мордовского государственного университета имени Н.П. Огарева "Новые методы интенсивной терапии и реанимации в хирургии и эксперименте" (номер госрегистрации 018600117470).

ГЛАВА I ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Роль липидов в организации биомембран и регуляции

клеточных функций

Современные знания физико-химической биологии свидетельствуют о том, что в регуляции физиологических функций клеток важная роль отводится липидам, количественный и качественный состав которых должен обеспечить их адекватную функциональную деятельность (Крепе, 1981; Ишанходжаев и др., 1990). Поэтому исследования о нарушениях обмена липидов, изменениях их качественного и количественного состава как при физиологических, так и при патологических процессах, до настоящего времени, не теряет своей актуальности (Кучеренко, Васильев, 1985; Швец и др., 1987: Селищева, Козлов, 1988; Ишанходжаев и др., 1990; Степанов и др., 1991; Боринский и др., 1993).

Клетки являются элементарными структурными единицами из которых построены ткани. Практически все процессы жизнедеятельности клетки напрямую связаны с деятельностью биомембран. Эффективное выполнение биологическими мембранами разнообразных задач, возникающих в ходе метаболизма, возможно благодаря уникальным свойствам компонентов, образующих мембраны компонентов (Болдырев, 1986). Мембраны состоят в основном из белков и липидов. Углеводы являются небольшой, но очень важной составной частью мембранных структур. В составе мембран обнаруживаются липиды трёх классов: фосфолипиды, глико-липиды и стероиды. Фосфолипиды подразделяются на глицерофосфо-липиды (производные фосфатидной кислоты-фосфатидилхолин, фосфа-тидилэтаноламин, фосфатидилсерин, фосфатидилинозит) и сфинголипиды (производные церамида, сфингомиелины). Огромное число фосфолипидов обеспечивается разнообразием жирных кислот, входящих в состав их молекул. Так, существует несколько десятков природных видов фосфатидил-

холина, причём даже диолеилфосфатидилхолин сильно отличается по своим свойствам от дипальмитоилфосфатидилхолина. Гликолипиды мембран представлены цереброзидами, сульфатидами и ганглиозидами. В эритроцитах человека большая часть гликолипидов представлена глюкозилцера-мидом, галактозилглюкозилцерамидом, дигалактозилглюкозилцерамидом и его Ы-ацетилгалактозаминовым производным. Гликолипиды, в которых углеводная часть включает разветвленные цепи, встречаются реже. Стероиды мембран, построенные на основе стеранового скелета, представлены в основном холестерином ( у животных).

Кроме указанных липидов существуют и менее широко распространённые соединения своеобразной структуры. Таковы плазмалогены, в молекулах которых к 1-му углеводному атому глицерина присоединена не ацильная, а альдегидная группа; дифосфатидилглицериды, основной представитель которых кардиолипин является непременным компонентом митохондриальных мембран; диольные фосфолипиды, молекулы которых вместо глицерина содержат этилен-гликоль или пропандиол. Содержание диольных фосфолипидов резко возрастает при увеличении функциональной активности клетки (в созревающих семенниках, регенерирующих клетках печени и т.д.).

В состав фосфолипидов и гликолипидов входят жирнокислотные радикалы. Холестерин и его аналоги также способны образовывать эфиры с разнообразными жирными кислотами, используя для этого С 43 0-гидроксильную группу циклопентанпергидрофенантренового кольца. В липидах обнаружены различные высшие жирные кислоты, которые различаются как длиной углеводородной цепочки, так и наличием двойных связей. Разные липиды обладают различным жирнокислотным составом. Специфика этого состава сохраняется при условии неизменности среды обитания, преимущественного характера питания и т.д. Так, для жирнокис-лотного состава фосфатидилхолинов типичными являются пальмитиновая и пальмитоолеиновая кислоты, а для фосфатидилэтаноламина - еще и ара-

хидоновая; сфингомиелин, как правило, содержит жирные кислоты, более ненасыщенные, чем фосфатидилсерин. Поскольку все фосфолипиды являются продуктами обмена фосфатидной кислоты, можно заключить, что именно жирнокислотный состав её молекул будет определять, какой вид фосфолипида образуется из этого предшественника в данных условиях.

Основную (структурную) роль в мембранном бислое играют фосфолипиды. По данным Вое2ге-ВаИ^Па, 8сЫшше11 (1994) в биологических мембранах фосфолипиды расположены неравномерно: внешний монослой содержит в основном насыщенные фосфатидилхолин и сфингомиелин, поэтому он более вязкий, чем внутренний, в котором преобладают ненасыщенные фосфатидилсерин, фосфатидилинозит и фосфатидилэтано-ламин. Минорные компоненты мембран, иногда весьма необычайного строения, выполняют своеобразные функции. Так, обнаружено, что сульфатиды мембран мозга ответственны за рецепцию опиатов, а ганглио-зид ОМ 42 0 выступает как природный рецептор холерного токсина. При одной из субъединиц этого токсического белка с участком мембраны, содержащим олигосахаридные цепи молекул ганглиозида, инициируется высвобождение другой субъединицы токсина, активирующей аденилат-циклазу. В этом и заключается основное молекулярное действие холерного токсина, приводящее к неуправляемой наработке цАМФ. Природной функцией мембранных ганглиозидов является участие в дифференцировке нейрональной ткани - особенно высоко их содержание в сером веществе головного мозга; ганглиозиды других клеток, в том числе лимфоцитов, определяют видоспецифичность и регулируют межклеточные контакты. Накапливается всё больше фактов, характеризующих роль различных глико-липидов в функции иммунокомпетентной системы организма (Владимирская и др., 1997). При определённых состояниях организма некоторые ганглиозиды могут являться модуляторами иммунного ответа: высвобождаясь с поверхности форменных элементов крови в среду, они способны блокировать действие клеток-киллеров, например, при опухолевом росте.

Все мембранные компоненты многократно обмениваются в течение жизни клетки, время их жизни зависит от интенсивности функционирования мембраны (Марри и др., 1993)..

При расщеплении липидов в метаболических циклах (липидза-висимых сигнальных системах) различными липазами (Liscovitch, Caritley, 1994; Zaman et al., 1994), в клетках образуется значительное число вторичных посредников, которые начинают играть существенную роль в процессах клеточного управления (Abdel-Latif, 1986; Berridge, 1987; Ando et al., 1992). Липиды и продукты их метаб