Є.А. Литвинець, В.Р. Балабаник

Дослiдження антиоксидантного захисту у хворих на гострий епiдидимiт

Вступ. Фізіологічна антиоксидантна система (АОС) є сукупністю захисних механізмів клітин, тканин, органів і систем, які направлені на збереження і підтримку у межах норми реакцій організму [1]. Більшість авторів визначають антиоксиданти як речовини, які присутні в малій кількості і суттєво інгібують процеси окислення [2]. АОС складається з двох основних механізмів - неферментативного та ферментативного. В урологічній практиці неферментативну ланку оцінюють за показниками вмісту a-токоферолу, глутатіону, сульфгідрильних груп, аскорбінової кислоти та деяких інших сполук. Ферментативний механізм реалізує свою дію через активність супероксиддисмутази (СОД), каталази (К), пероксидази, глутатіонпероксидази, глутатіонредуктази та церулоплазміну [1, 2].

Супероксиддисмутаза (КФ 1.15.1.1) - ензим групи антиоксидантних ферментів. Разом з каталазою та іншими антиоксидантними ферментами вона захищає організм від високотоксичних кисневих радикалів. Споживання молекулярного кисню клітинами супроводжується утворенням проміжних продуктів, такі як супероксид-аніон радикал (О2-), перекис водню (Н2О2) і гідроксильний радикал (HO-). Ферменти родини супероксиддисмутаз каталізують перетворення О22- в Н2О2 та О2, тобто: О2- + О2- = Н2О2 + О2. Перекис водню, в свою чергу, піддається дії каталази та пероксидази. Ензими мають активні центри, які містять або купрум або цинк (Cu/Zn-супероксиддисмутаза), або ферум (Fe-супероксиддисмутаза), або манган (Mn-супероксиддисмутаза), або нікель (Ni-супероксиддисмутаза). Супероксиддисмутаза каталізує дисмутацію супероксиду в кисень і перекис водню. Таким чином, вона відіграє найважливішу роль в антиоксидантному захисті практично всіх типів клітин, що так або інакше знаходяться у контакті з киснем. Існують дві головні форми СОД. Одна з них: СОД1 містить іони міді та цинку (Cu, Zn-СОД) і наявна в цитоплазмі клітини. Друга форма: СОД2 - марганецьвмісний фермент, який наявний у мітохондріальному матриксі (Mn-СОД). Cu, Zn-СОД бере участь у внутрішньоклітинному (цитоплазматичному) зне-шкодженні АФК [1, 3, 6, 11, 15].

Каталаза (КФ 1.11.1.6) - це гемопротеїн, який каталізує реакцію розкладання перекису водню на воду і молекулярний кисень: Н2О2 + Н2О2 = О2 + 2Н2О.

Біологічна роль цього ферменту полягає в деградації перекису водню, що утворюється в клітинах у результаті дисмутації супероксиду і забезпеченні ефективного захисту клітинних структур від руйнування під дією перекису водню. Каталаза є високоефективним ферментом, що не вимагає енергії для активації [3, 4, 14]. Молекула каталази складається з 4 субодиниць, кожна з яких містить гем, що входить до складу активного центру. До активного центру йде вузький канал, який запобігає проникненню більш великих молекул ніж Н2О2. Каталаза переважно локалізована в пероксисомах, позаклітинно вона існує в незначних концентраціях [4-7]. У людини найбільша кількість каталази знаходиться в печінці, в еритроцитах та легенях [8].

Важлива роль мікроелементів (МЕ) у життєдіяльності людського організму не викликає сумнівів. Вивчення мікроелементного статусу при різних захворюваннях становить особливу цікавість. Згідно з сучасним уявленням, кожній патології властиві певні відхилення в елементному складі. При цьому дисбаланс елементного гомеостазу не просто супроводжує, а й провокує розвиток різноманітних захворювань, потенціює протікання, переводить їх у хронічну форму [1]. Так, цинк - життєво важливий елемент, один із найпоширеніших мікроелементів організму, кількісно - другий після заліза. Цинк входить до складу більше 300 металоферментів. Цинк необхідний для функціонування ДНК- та РНК-полімераз, що контролює процеси передачі спадкової інформації та біосинтезу білків, а тим самим і репаративних процесів в організмі; а також ферменту ключової реакції біосинтезу гема, що входить до структури гемоглобіну, цитохромів дихальних ланцюгів мітохондрій, цитохрома Р-450, каталази і мієлопероксидази. Цинк входить до структури ключового антиоксидантного ферменту - (Zn, Cu) - супероксиддисмутази, що індукує біосинтез захисних білків клітин - металотіонеїнів. Таким чином цинк є антиоксидантом репаративної дії. Функціональними антагоністами цинку є мідь, кадмій, свинець, особливо на тлі дефіциту білка.

Мідь - каталітичний компонент ряду ферментів і структурний компонент багатьох важливих білків. Ключовий орган метаболізму міді - печінка, де вона включається в Cu-вмісні ферменти та інші білки, концентрація вільної міді в цитоплазмі надзвичайно низька. Понад 90% міді транспортується з печінки в периферичні тканини в комплексі з церулоплазміном. Більшість Cu-вмісних білків є оксидазами, локалізуються на поверхні клітинних мембран або в везикулах. Мідь відіграє важливу роль в антиоксидантному захисті організму, оскільки разом з цинком входить до структури тканинного антиоксидант-ного ферменту - супероксиддисмутази та ан-тиоксидантного білка плазми крові - церуло-плазміну, який є переносником цього металу. Мідь має протизапальні та антисептичні властивості (можливо, за рахунок антиоксидантної дії).

При різних патологіях відбувається порушення окисновідновного гомеостазу. Збільшується кількість вільних радикалів і перекису водню. Перекис водню впливає на такі клітинні мішені, як ліпіди, білки, нуклеїнові кислоти, ви-кликає їх деградацію та ініціює розвиток окисного стресу [8]. Фермент каталаза, як основна ланка захисту організму від перекису водню при різних патологіях, по-різному проявляє свою активність. При деяких випадках активність каталази збільшується, наприклад у випадку шизофренії [13], кардіоміопатії [9] та печінкової недостатності [10] 1,5-2 рази порівняно з конт-рольною групою. В інших випадках (розвиток новоутворень, цукровий діабет) активність ферменту зменшується у 2 рази порівняно з контролем [11, 12].

Мета дослідження: вивчити стан систем антиоксидантного захисту та вмісту есенціальних мікроелементів Zn і Cu у хворих на гострий епідидиміт.

Матеріали і методи дослідження. Для ви-значення активності ферментів антиоксидантної системи та есенціальних мікроелементів обстежено 120 хворих на гострий епідидиміт (ГЕ), яким було проведено лікування у клініці урології НВМКЦ «ГВКГ». Пацієнти були розподілені на 3 групи. I група - 40 хворих із гострим епідидимітом, яким було проведено лікування згідно із протоколом, II група - 40 хворих із гострим епідидимітом, яким до комплексу лікування включено антибіотик офлоксацин, III група - 40 хворих із гострим епідидимітом, до комплексу лікування яких було включено антибіотик офлоксацин, аргінін та свічки, що містять стрептокіназу 15 000 МО та стрептодорназу 1250 МО. Групу контролю становили 20 практично здорових осіб.

Активність СОД визначали шляхом використання системи, що забезпечує відновлення нітросинього тетразолію.

Активність каталази визначали за кількістю незруйнованого пероксиду водню в інкубаційному середовищі за А. Бахом і С. Зубковою.

Мікроелементи цинк та мідь у цільній крові визначали методом атомно-абсорбційної спектрофотометрії на апараті С-115 ПК.

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 вивчили зміни стану прооксидантно-антиоксидантних процесів у хворих на гострий епідидиміт. Також провели комплексний аналіз рівня есенціальних мікроелементів Zn і Cu у крові хворих на ГЕ, що також є елементами антиоксидантного захисту, та встановили їх значення як додаткових маркерів активності запального процесу. Результати відображено у табл. 1.

Аналізуючи отримані результати встановили, що на початку захворювання знижуються активність ферментів АОЗ: супероксиддисмутази і каталази та рівень цинку, а рівень міді дещо підвищується порівняно з групою контролю. Протягом лікування ми спостерігали тенденцію до підвищення активності ферментів і рівня цинку та помірне зниження міді. Найкраща динаміка вирівнювання цих показників спостерігалась у пацієнтів III групи. Лише у пацієнтів III групи, що отримували запропоновану нами схему терапії різниця показників АОЗ у процесі лікування була статистично значимою і досто-вірною (рис. 1, 2, 3).

З метою встановлення взаємозв’язків між вмістом Zn, Cu, та показників АОЗ нами проведено кореляційний аналіз між вмістом даних МЕ в крові та рівнями каталази та супероксиддисмутази. Аналізуючи отримані результати, виявлено, що між вмістом Zn, Cu в крові та ферментами АОЗ встановлена достовірна залежність.

Отже, узагальнюючи дані літератури і результати наших досліджень, можна зробити припущення, що дефіцит цинку та надлишок міді у хворих на ГЕ сприяє зниженню антиоксидантного захисту, що призводить до подальшого прогресування та хронізації патологічного процесу.

Висновки

У хворих на гострий епідидиміт спостерігається зниження активності ферментів антиоксидантного захисту щодо норми та групи контролю. Протягом лікування та на момент одужання ці показники покращуються. Це вказує на виснаження ферментативного ланцюга антиоксидантного захисту у даної категорії хворих, що вимагає відповідної корекції при лікуванні. Визначення рівнів мікроелементів цинку та міді у крові хворих на гострий епідидиміт має значення як додаткових маркерів активності запального процесу.