Є.А. Литвинець, В.Р. Балабаник

Динамiка окисної модифiкацiї бiлкiв плазми кровi у хворих на гострий епiдидимiт пiд впливом лiкування

Вступ. Гострий епідидиміт є поширеним інфекційним захворюванням невідомої етіології у 30% випадків, а лікування надається на основі досліджень, що були опубліковані понад 15 років тому [1]. Щорічний рівень захворюваності на гострий епідидиміт становить орієнтовно 400 / 100 000 чоловіків [2]. Незважаючи на наявність відповідних рекомендацій [3, 4], до 50% пацієнтів отримують неадекватну діагностику і терапію [5, 6].

Макроструктура білків утворюється в результаті унікального для даної молекули амінокислотного складу та специфічної архітектоніки поліпептидних ланцюгів. Послідовність амінокислотного складу є неповторною для кожної білкової молекули, визначає її структуру і функціональну активність. У фізіологічних умовах білкова молекула існує і виконує свою функцію лише в складному комплексі з різноманітними метаболітами. Саме макроструктурою визначається висока специфічність білкової молекули, її лабільність і неймовірна чутливість до впливу різного роду факторів.

Модифікаційні зміни білкової молекули - це зміни конформації, що відбуваються при індукованій взаємодії її функціональних груп з метаболітами, а також глибокі денатураційні зміни, що супроводжуються докорінною перебудовою архітектоніки поліпептидних ланцюгів макромолекули білка у просторі [7, 8].

Клініко-експериментальні дані останніх років свідчать про те, що в патогенезі критичного стану, запального процесу будь-якої етіології та сепсису лежить механізм активації окисних процесів унаслідок інтенсифікації процесів утворення вільних радикалів та інших високоактивних окиснювачів. Посилення вільнорадикального окиснення призводить до напруження і швидкого виснаження механізмів антиоксидантного захисту. Виникає дисбаланс окиснювальних та антиокиснювальних процесів, розвивається окиснювальний стрес. Внаслідок цього відбуваються конформаційні зміни білкових молекул, змінюються фізико-хімічні властивості біологічних мембран і активність ліпідозалежних ферментів, які забезпечують метаболічні, транспортні, регуляторні і рецепторні функції клітин. Дисфунк-ція фосфоліпідного компонента мембран у разі ішемії і порушення процесів репарації при реоксигенації і рециркуляції відіграє важливу роль у виникненні і розвитку синдрому ендотоксемії і поліорганної недостатності [9].

Окисний стрес - процес, в основі якого лежать універсальні реакції вільнорадикального окиснення, є одним з важливих механізмів, що може ушкоджувати різні органи й системи людського організму, а в подальшому здатен викликати зміни як фактор поліморбідності [10, 11].

Найактивнішим реагентом серед активних форм кисню є супероксидний аніон (О2), що завдяки ланцюгу реакцій з дисмутазою перетворюється на пероксид водню (Н2О2). Пероксид водню вступає в окиснювальні реакції з компонентами клітин на значних відстанях від його утворення. Інша активна форма кисню - гідроксил-радикал (ОН*) - безпосередньо окиснює органічні сполуки всіх класів з незворотними модифікаціями білків, нуклеїнових кислот і ліпідів. Пероксинітрит (ООNО-) - попередник канцерогенних нітросполук, який самостійно пошкоджує білки та ліпіди клітинних мембран, негативно впливає на ендотелій судин, підвищує агрегаційну здатність тромбоцитів. ООNО- утворюється під час взаємодії оксиду азоту NO з супероксидним аніоном О2 у разі патологічних змін рН. Деякі вчені вважають, що в реакціях окисного стресу в першу чергу пошкоджуються не ліпідні, а білкові компоненти клітинних мембран, деполімеризація яких призводить до лізису клітин [7].

На думку дослідників, кисневозалежне окиснення білків є раннім індикатором пошкодження органів і тканин, а процеси окисної модифікації білків (ОМБ) при всіх патологічних станах повинні перебувати під безперервним лабораторним контролем [12].

Мета дослідження: встановити ступінь окисної модифікації білків у хворих на гострий епідидиміт та вплив на перебіг захворювання.

Матеріали і методи дослідження. Для ви-значення процесів окисної модифікації білків обстежено 120 хворих на гострий епідидиміт (ГЕ). Пацієнти були розподілені на 3 групи. Перша група - 40 хворих із гострим епідидимітом, яким було проведено лікування згідно із протоколом, 2-га група - 40 хворих із гострим епідидимітом, яким до комплексу лікування був включений антибіотик офлоксацин, 3-тя група - 40 хворих із гострим епідидимітом до комплексу лікування яких було включено антибіотик офлоксацин, l-аргінін та свічки, що містять стрептокіназу 15 000 МО та стрептодорназу 1250 МО. Групу контролю становили 20 практично здорових осіб.

Окисну модифікацію білків у сироватці крові хворих на ГЕ визначали за методом І.Ф. Мещишена [13, 14]. За умов окиснювального стресу домінуючими стають процеси нерегульованої модифікації молекул білків, що призводить до втрати їх біологічної активності. У свою чергу, окиснювальна модифікація білків генерує нові антигени і впливає на імунну відповідь, що є причиною вторинного пошкодження інших біомолекул. Тому важливо лабораторно контролювати процеси окиснювальної модифікації білків у хворих. Це дозволяє оцінювати глибину розладів і метаболічної інтоксикації та ефективність терапії, яку отримує пацієнт. Принцип методу µрунтується на тому, що в процесі дослідження інтенсивності окиснювальної модифікації білків було застосовано спектрофотометричний аналіз плазми (сироватки) крові на наявність фенілгідразонів (альдегідні та кетонні групи), які утворюються під час взаємодії активних форм кисню з уривками амінокислот білкових молекул з додаванням 2,4-динітрофенілгідразину (2,4-ДНФГ), що мають характерний спектр поглинання. Альдегідо- і кетонопохідні нейтрального характеру реєстрували при 356 і 370 нм, а основного характеру - при 430 і 530 нм. Ступінь окиснювальної модифікації білків виражено в одиницях оптичної щільності, що відносяться до 1 г білка або 1 мл сироватки крові [9, 15].

Статистичну обробку результатів досліджень проводили на персональному комп’ютері, одержані результати аналізували за допомогою комп’ютерних пакетів ліцензійної програми «STATISTICA» StatSoft Inc. та Excel XP для Windows з використанням параметричних та непараметричних методів обчислення (використовуючи t-критерій Стьюдента). За вірогідну вважали різницю середніх величин при Р<0,05.

Результати та їх обговорення. У даному дослідженні ми намагались з’ясувати загальні закономірності і молекулярні механізми розвитку критичного стану в період гострого запалення придатка яєчка.Згідно із сучасними уявленнями, більшість фізіологічних і патологічних процесів, що перебігають в організмі, пов’язані з вільнорадикальним окисненням (ВРО). Вільні радикали беруть участь у підтримці гомеостазу, акумуляції і біотрансформації енергії, забезпечують захисні функції за рахунок руйнування чужорідних сполук і мікробних тіл, впливають на структуру і функцію біологічних мембран [10, 16, 17, 18].

Швидкість, напрямок розвитку процесів ВРО і вміст вільних радикалів в організмі в нормі підтримуються на певному рівні складною багаторівневою системою регуляції. Зміни, що відбуваються в системі регуляції, є ранньою неспецифічною реакцією організму у відповідь на різного роду пошкодження. Регуляторні механізми врівноважують процеси окисного пошкодження клітин і тканин та відновлення їх структури. У разі тривалої дії пошкоджувального фактора (гіпоксія, травма, інфекція) або неспроможності антиоксидантної системи захисту спо-стерігаються неконтрольовані процеси руйнування білків, ліпідів, глікопротеїдів і як наслідок - клітинних мембран, складних ферментних і транспортних систем організму [8, 19, 20, 21, 22].

Відомо, що при гострому бактеріальному запаленні відбувається активація нейтрофільних гранулоцитів крові, а значить і надмірна продукція пероксиду водню, а отже - синглетного кисню. У свою чергу, це ініціює системну запальну відповідь та розвиток поліорганних порушень у тяжких випадках через велику кількість вивільнених «клітинних ферментів» та активних форм кисню і оксидів азоту. Найбільш характерною особливістю модифікуючої дії оксиду азоту та кисневих радикалів на молекулу білка є нітрозилювання їх сульфгідрильних центрів і руйнація дисульфітних зв’язків. Модифікація амінокислотних залишків у білках призводить до глибоких змін білкової структури, що проявляється фрагментацією і агрегацією білкової молекули. Наслідком цих структурних ушкоджень є підвищена чутливість до протеолітичної деструкції, втрата функціонального навантаження на білкову молекулу, що в подальшому може призводити до змін у системі фібринолізу, порушень ферментативної активності білків, змін проникності біологічних мембран та ін.

Руйнівній силі окисного стресу протидіє багаторівнева система антиоксидантного захисту.

Показники ОМБ у сироватці крові хворих на ГЕ засвідчили достовірне підвищення як альдегідо- й каталазопохідних нейтрального, так і альдегідо- та каталазопохідних основного характеру на початку лікування (табл. 1). Групи однорідні за даними показниками.

Згідно з даними, представленими в табл. 1, у крові всіх хворих фенілгідрозонові сполуки в основному були представлені альдегідро- та кетонопохідними нейтрального характеру (356 нм, 370 нм). Рівень фенілгідрозонів основного характеру (430 нм, 530 нм) значно поступався величинам нейтральних похідних. Як видно з результатів дослідження, із покращенням стану хворого рівень продуктів окиснення білків мав схильність до зниження. Згідно з рис. 1, 2 най-ефективніше зниження цих показників спостерігалось у хворих 3-ї групи. Зниження має однорідний характер по всіх групах фенілгідрозонових сполук.

Таким чином, результати досліджень підтвердили нашу концепцію щодо участі процесів окисної модифікації білків у патогенезі гострого епідидиміту, що слід враховувати під час планування комплексного обстеження та лікування таких пацієнтів.

Висновки

1. У хворих на гострий епідидиміт спостерігається активація процесів окисної модифікації білків, що підтверджується вірогідним збільшенням у сироватці крові показників альдегідо- та каталазопохідних нейтрального й основного характеру.

2. Ступінь ОМБ у хворих на ГЕ залежить від важкості перебігу захворювання. При одужанні показники ОМБ мають тенденцію до зниження, що є свідченням участі окисної модифікації білків у патогенетичних процесах розвитку та перебігу гострого епідидиміту.

3. Оцінку ступеня ОМБ слід використовувати як діагностичний алгоритм для визначення важкості перебігу гострого епідидиміту, а також як критерій ефективності лікування та прогнозу.