Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,006

БЕЛКИ И ЛИПИДЫ МЕМБРАНЫ ЭРИТРОЦИТОВ ПРИ ОСТРОЙ И ХРОНИЧЕСКОЙ АЛКОГОЛЬНОЙ ИНТОКСИКАЦИИ

Литвинова Е.С. 1 Сорокин А.В. 1 Долгарева С.А. 1 Бушмина О.Н. 1 Харченко А.В. 1 Конопля Н.А. 1
1 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Курский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Цель – изучить содержание белков и липидов мембраны эритроцитов при кратковременном и длительном введении этанола. Опыты проведены на 67 крысах породы Вистар массой 150–200 г, поделенных на 4 группы по 16–17 особей: 1-я группа (контрольная); 2-я получала принудительно внутрижелудочно 20 % раствор этанола 3 мл/кг в течение 5 дней через 24 часа; 3-я и 4-я группы – 30- и 60-дневная алкогольная интоксикация. Результаты. Установлены изменения, пропорциональные длительности поступления этанола, уровня только периферических мембранных белков, ответственных за структурообразование и стабилизацию (α- и β-спектрин, анкирин, паллидин), формообразование и гибкость (актин, тропомиозин) мембраны эритроцитов. Выявлены также изменения содержания и соотношения фракций липидов, составляющих двойной липидный каркас клеточной мембраны и отвечающих за упорядочивание белковых макромолекул и нормальный метаболизм эритроцитов. Установленные расстройства могут привести к значительным нарушениям функциональных свойств красных клеток крови.
интоксикация этанолом
белки и липиды мембраны эритроцитов
1. Гребенюк А.Н. Сравнительная оценка эффективности пептидных препаратов при острых тяжелых отравлениях этанолом / А.Н. Гребенюк, А. А. Колобов, В.Л. Рейнюк, Д.А. Халютин // Токсикологический вестник. – 2014. – № 6 (129). – С. 15-21.
2. Ильиных Т.Ю. Влияние комбинированной анестезии на развитие окислительного стресса эритроцитов в зависимости от режима перфузии при операциях аортокоронарного шунтирования / Т.Ю. Ильиных, В.Н. Баранов, С.Л. Галян, Д.Ю. Кадочников // Вестник Российской военно-медицинской академии. – 2014. – № 3(47). – С. 45-48.
3. Конопля А.И. Хроническая ишемия головного мозга: состояние структурно-функциональных свойств эритроцитов / А.И. Конопля, А.А. Шульгинова // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. – 2016. – Т. 60, № 1. – С. 17-22.
4. Крылов В.И. Метод тонкослойной хроматографии липидов мембран эритроцитов / В. И. Крылов, А.Ф. Виноградов, С.И. Ефремова // Лаб. дело. – 1984. – № 4. – С. 205-206.
5. Кушнаренко Н.Н. Клиническое значение нарушений состава жирных кислот мембран эритроцитов и углеводного обмена у больных первичной подагрой с артериальной гипертензией / Н.Н. Кушнаренко, А.В. Говорин, О.А. Щербакова // Клиническая медицина. – 2012. – Т. 90, № 11. – С. 51-53.
6. Сазонтова Т.Г. Коррекция нарушений, вызванных длительной алкоголизацией, с помощью гипоксии-гипероксии / Т.Г. Сазонтова, Н.В. Стряпко, Ю.В. Архипенко // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 2016. – Т. 162, № 11. – С 573-577.
7. Сиволап Ю.П. Связанные с употреблением алкоголя расстройства: новые подходы к диагностике и лечению / Ю. П. Сиволап // Журнал невропатологии и психиатрии. – 2015. – № 9. – С. 23-27.
8. Структурно-функциональная характеристика мембраны эритроцита и ее изменение при патологиях разного генеза / М.К. Боровская, Э.Э. Кузнецова, В.Г. Горохова, и др. // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. – 2010. – № 3(73). – С. 334-354.
9. Структурно-функциональные свойства эритроцитов при использовании различных методов многокомпонентной общей анестезии при лапароскопической холецистэктомии у больных с желчнокаменной болезнью / С.А. Сумин, Н.Н. Авдеева, Н.А. Быстрова, и др. // Анестезиология и реаниматология. – 2016. – Т. 61, № 4. – С. 296-300.
10. Терапевтический эффект нейропептидов и гепатопротектора моликсан при острых отравлениях этанолом / Д.А. Халютин, А.А., Ховпачев, А.Н. Гребенюк и др. // Токсикологический вестник. – 2015. – № 2. – С. 10-17.
11. Хроническая интоксикация этанолом: метаболические изменения, коррекция нарушений / А.И. Конопля, А.Л. Локтионов, В.В. Дудка и др. // Токсикологический вестник. – 2015. – № 5 (134). – С. 25-30.
12. Шишкина Л.Н. Липиды эритроцитов крови и их функциональная активность / Л.Н. Шишкина О.Г. Шевченко // Успехи современной биологии. – 2010. – Т. 130, № 6. – С. 587-602.
13. Шульгинова А.А. Фармакологическая коррекция нарушений липидного спектра мембран эритроцитов у пациентов с хронической ишемией мозга на фоне гипертонической болезни / А.А. Шульгинова, В.Б. Ласков, А.И. Конопля, А.В. Караулов // Экспериментальная и клиническая фармакология. – 2016. – Т. 79, № 7. – С. 3-7.
14. Dodge G.T. The preparation and chemical characteristics of hemoglobin free ghosts of human eryrhrocytes / G.T. Dodge, C. Mitchell, D.J. Hanahan // Arch. Biochem. Biophys. – 1963. – № 100. – P. 119-130.
15. Laemli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacterophage / U.R. Laemli // T4. Nature. – 1970. – № 227. – P. 680.

Чрезмерное и длительное употребление алкоголя является экономической, социальной и медицинской проблемой всех стран мира, является одной из глобальных причин утраты трудоспособности и лежит прямо или косвенно в возникновении 5 % болезней. Статистически показано, что между злоупотреблением алкоголя и развитием не менее 60 патологий, есть прямая корреляционная связь, а в генезе более чем 200 заболеваний имеется опосредованная. Неумеренное потребление этанолсодержащих напитков, как в количественном отношении, так и во временном, относится к закономерностям увеличения смертности населения. Во всем мире ежегодно алкоголь является основой летальных исходов в более 3 млн случаев, что составляет до 6 % от общей летальности. Трудно найти органы и ткани организма человека, не затронутого так или иначе острыми и хроническими злоупотреблениями этанола или его суррогатами. Помимо нарушений деятельности центральной и периферической нервной системы к действию алкоголя высокую чувствительность имеет печень. Это связано с тем, что данный орган первый стоит на пути токсиканта и отвечает за метаболизм этанола, при этом образование высокореакционного промежуточного продукта ацетальдегида и инициирует свободно-радикальные процессы, приводящие к повреждению клеточных мембран гепатоцитов. Алкоголь чувствительными являются также сердечно-сосудистая система, поджелудочная железа, мышцы, иммунная система [1, 6¸7, 10].

Ранее экспериментально было установлено, что кратковременное (5 суток), так и длительное введение (30 и 60 дней) этанола приводит к развитию токсического поражения печени, окислительного стресса, нарушению механизмов врожденного иммунитета, при этом кратковременное принудительное введение этанола вызывают изменения реактивного характера, то длительная интоксикация приводит к метаболическим нарушениям, требующим фармакологической коррекции [11].

В последние несколько лет исследованиями различных авторов установлена несомненная роль эритроцитов в регуляции различных метаболических процессов не только в условиях нормы, но, в первую очередь, в условиях патологии [3, 9]. В то же время практически отсутствуют данные о влиянии алкогольной интоксикации на структурные компоненты мембраны эритроцитов.

Целью настоящего исследования стало изучение содержания белков и липидов мембраны эритроцитов при острой и хронической интоксикации этанолом.

Материал и методы исследования. Опыты проведены на 67 здоровых крысах-самцах породы Вистар массой 150–200 г., содержание и забой которых проводили с соблюдением принципов, изложенных в Конвенции по защите позвоночных животных (г. Страсбург, Франция, 1986) и согласно МЗ РФ № 267 от 19.06.2003 г. Ежедневное введение 20 % раствора этанола в дозе 3 мл/кг через 24 часа проводили принудительно, внутрижелудочно. Всех животных делили на 4 группы по 16–17 особей в каждой: 1-я группа (контрольная); 2-й, 3-й и 4-й группам этанол вводили соответственно в течение 5, 30 и 60 дней. Забой осуществляли через 24 часа после последней интоксикации.

Эритроциты выделяли из 5 мл гепаринизированной крови, после ее 30-минутного отстаивания при 37 ºС в 10 мМ Na-фосфатном буфере (рН=7,4), содержащем 0,9 % хлорида натрия и 3 % декстрана Т-500. После центрифугирования и удаления надосадочной жидкости из эритроцитарной массы получали мембраны красных клеток крови [14], в которых определяли тонкослойной хроматографией липиды [4] и методом электрофореза в вертикальных пластинах полиакриламидного геля белки [15].

С помощью пакета компьютерных программ Microsoft Excel, 2010, полученный цифровой материал подвергали статистической обработке по общепринятым критериям вариационно-статистического анализа с вычислением средних величин (M), ошибки средней арифметической (m). Существенность различий оценивали по U-критерию. Статистически значимыми считали различия с p < 0,05.

Результаты и обсуждение. У животных с 5-кратным введением этанола не выявлено изменений в содержании белков мембраны эритроцитов. Введение этанола в течение 30 дней приводило к снижению в эритроцитарной мембране уровня α- и β-спектрина, актина и повышению тропомиозина при нормальном содержании остальных исследованных мембранных белков. Введение этанола в течение 60 дней по сравнению с 30-дневной интоксикацией дополнительно снижало представительность анкирина и актина, повышало содержание паллидина и в еще большей степени тропомиозина (табл. 1).

Таблица 1

Содержание белков в мембране эритроцитов при острой и хронической интоксикации этанолом (M+m)

Показатели

1

2

3

4

Контроль

Введение этанола

5 дней

30 дней

60 дней

α-спектрин

108,3±4,2

109,2±3,1

91,2±2,4*1,2

90,5±2,7*1,2

β-спектрин

103,1±3,3

105,0±2,8

93,7±2,8*1,2

92,5±3,4*1,2

Анкирин

89,0±3,0

91,2±2,2

90,4±3,7

74,2±2,7*1-3

АТБ

171,6±4,2

172,3±3,8

169,5±4,2

169,8±3,0

4.1

70,4±3,2

68,3±2,4

69,8±2,7

71,2±2,6

Паллидин

92,1±4,1

90,2±3,0

94,1±3,9

99,7±2,1*1-3

4.5

79,8±3,1

74,2±2,5

77,1±1,9

78,0±2,5

Дематин

91,2±3,1

89,1±2,4

88,6±3,4

90,1±2,8

Актин

88,1±3,2

89,3±2,2

73,1±2,1*1,2

68,3±2,2*1-3

Г-3-ФД

54,3±2,0

55,3±2,1

54,0±2,5

56,2±2,3

Тропомиозин

63,7±3,1

61,8±2,7

70,3±1,8*1,2

84,5±2,3*1-3

Г-S-Т

61,2±2,5

63,1±1,9

62,4±2,7

62,8±3,0

 

Кратковременная интоксикация этанолом снижала уровень в мембране эритроцитов фосфатидилхолина (ФХ), фосфатидилинозитола (ФИ), сфингомиелина (СМ), повышала содержание лизофосфатидилхолина (ЛФХ), холестерола (Х), триацилглицеролов (ТАГ), суммы моно- и диацилглицеролов (МАГ, ДАГ) и неэстерифицированных жирных кислот (НЭЖК), при нормальном содержании фосфатидилэтаноламина (ФЭ), фосфатидилсерина (ФС), суммы ЛФХ, ФХ, ФЭ, ФС и ФИ (глицерофосфолипиды – ГФЛ), суммы ГФЛ и СМ (фосфолипиды – ФЛ) и эфиров холестерола (ЭХ).  Введение этанола в течение 30 дней по сравнению с кратковременной интоксикацией дополнительно снижало представительность ФЭ и ФЛ, в еще большей степени снижало уровень ФИ, СМ и повышало ЛФХ и Х. Интоксикация этанолом в течение 60 дней по сравнению с 30-дневным введением дополнительно снижала представительность ФХ, ФИ, СМ и повышала содержание ЛФХ, ДАГ+МАГ, НЭЖК (табл. 2).

Таблица 2

Содержание липидов в мембране эритроцитов при острой и хронической интоксикации этанолом (M+m)

Показатели

1

2

3

4

Контроль

Введение этанола

5 дней

30 дней

60 дней

ФХ

24,0±0,7

22,6±0,2*1

22,8±0,4*1

21,2±0,4*1-3

ЛФХ

3,9±0,05

4,2±0,1*1

5,0±0,05*1,2

5,6±0,05*1-3

ФЭ

24,6±1,0

24,1±0,2

23,0±0,4*1,2

22,0±1,0*1,2

ФС

19,7±0,7

18,8±0,4

19,0±0,2

19,2±0,5

ФИ

4,6±0,05

4,4±0,1*1

4,1±0,1*1,2

3,9±0,05*1-3

ГФЛ

76,6±2,2

74,1±2,4

73,9±1,6

72,5±2,0

СМ

12,2±0,5

11,1±0,3*1

10,2±0,4*1,2

8,9±0,2*1-3

ФЛ

88,6±2,0

85,2±2,7

84,1±1,4*1

82,9±1,8*1

Х

44 ,8±2,1

47,8±0,3*1

52,4±1,2*1,2

54,9±1,2*1,2

ЭХ

40,0±2,2

39,8±0,5

41,2±1,5

39,3±0,9

ТАГ

14,5±0,7

16,1±0,4*1

15,9 ±0,6*1

16,2±1,1*1

ДАГ+МАГ

9,6±0,2

10,5±0,1*1

10,1±0,2*1

11,4±0,3*1-3

НЭЖК

2,9±0,05

3,1±0,1*1

3,2±0,05*1

3,5±0,07*1-3

 

При изучении соотношения фракций мембранных липидов определено, что кратковременное поступление этанола повышает соотношение Х+ЭХ/ФЛ, 30-дневное введение повышает отношение ЛФХ/ФХ, в еще большей степени Х+ЭХ/ФЛ и снижает соотношение СМ/ФХ. Интоксикация этанолом в течение 60 дней снижает отношение СМ/ГФЛ, ФХ/ФС, ФХ+ФЭ/ФС+ФИ, в еще большей степени повышает соотношение ЛФХ/ФХ (табл. 3).

Таблица 3

Соотношение фракций липидов в мембране эритроцитов при острой и хронической интоксикации этанолом (M+m)                      

Показатели

1

2

3

4

Контроль

Введение этанола

5 дней

30 дней

60 дней

ЛФХ/ФХ

0,16±0,01

0,19±0,02

0,22±0,02*1

0,26±0,01*1-3

СМ/ФХ

0,51±0,02

0,49±0,02

0,45±0,01*1,2

0,42±0,02*1,2

СМ/ГФЛ

0,16±0,02

0,15±0,01

0,14±0,02

0,12±0,01*1,2

ФХ/ФС

1,22±0,03

1,2±0,03

1,2±0,04

1,1±0,04*1-3

ФХ+ФЭ/

ФС+ФИ

2,0±0,03

2,0±0,04

1,98±0,03

1,87±0,03*1-3

Х+ЭХ/ФЛ

0,96±0,03

1,03±0,02*1

1,11±0,03*1,2

1,14±0,02*1,2

 

Выявленные данные указывают на существенные изменения, пропорциональные длительности поступления в организм этанола, со стороны периферических белков, ответственных за структурообразование и стабилизацию мембраны эритроцитов (α- и β-спектрин, анкирин, паллидин), формообразование и гибкость мембраны (актин, тропомиозин). Следует отметить, что введение алкоголя не влияет на уровень белков, являющихся интегральными и ответственных за внутриклеточный метаболизм (АТБ, Г-3-ФД, Г-S-Т, белок полосы 4.5). Установленные изменения содержания и соотношения фракций липидов, составляющих двойной липидный каркас клеточной мембраны, несут ответственность за упорядочивание белковых макромолекул и нормальный метаболизм эритроцитов. Выявленные расстройства могут привести к значительным нарушениям функциональных свойств красных клеток крови [12, 13].

Наиболее вероятной причиной нарушений белково-липидного спектра мембраны эритроцитов при длительном введении этанола является интенсификация свободно-радикальных процессов, результатом чего является возрастание их чувствительности к перекисным процессам. Чрезмерная активация процессов ПОЛ со­провождается существенными изменениями состава, соотношения и степени окисленности мембранных глицерофосфолипидов (в большей степени ФХ и ФЭ), сфингофосфолипидов и гликосфинголипидов, что в конечном итоге приводит к изменению физико-химических свойств липидного бислоя клеточных мембран и снижению активности фосфолипидзависимых энзиматических систем. В условиях гиперактивации свободно-радикальных процессов закономерно и в первую очередь уменьшаются фосфолипиды, содержащие в своем составе полиненасы­щенные жирные кислоты. Кроме этого, избирательная делипидизация цитоплазматических мембран эритроцитов вызывает увеличение соотношения между содержанием холестерола и фосфолипидов в бислое клеточных мембран, что в конечном итоге приводит к нарушению функции эритроцитов [2, 8].

Поскольку процессы ПОЛ взаимосвязаны с важнейшими физико-химическими свойствами мембран (проницаемость, вязкость, фазовое состояние), то развитие различных патологий сопровождается молекулярными изменениями плазматических мембран клеток. Одними из наиболее чувствительных являются мембраны эритроцитов, способных достаточно быстро изменять состав и в условиях нормального функционировании организма. Компенсаторные изменения в белково-липидном спектре эритроцитов направлены на поддержание жидкокристаллической структуры мембраны, барьерных, рецепторных, сорбционных, транспортных и других свойств и проницаемости мембраны. Однотипность адаптивных биохимических реакций на уровне белков и липидов является, очевидно, одним из основных путей эволюции живого, обусловливающих отсутствие качественных различий ответа организма на действие внешних факторов. Однако в связи с неодинаковой чувствительностью параметров физико-химической системы регуляции ПОЛ и способностью их к восстановлению масштаб и характер взаимосвязей между тесно скоординированными в норме показателями может существенно различаться не только в зависимости от природы и интенсивности внешнего фактора, но и от исходного физиологического состояния биологической системы, что обусловливает те количественные различия, которые обнаруживаются не только в разных исследованиях, но и зависят от времени начала действия фактора [5, 8, 12].

Заключение. Острая кратковременная интоксикация этанолом не привела к сдвигу от нормы содержания белков мембраны эритроцитов, при этом изменился лишь липидный состав клеточной мембраны в сторону увеличения холестерола и его эфиров. Хроническая интоксикация этанолом изменила белковый и липидный состав мембраны эритроцитов, однако некоторые показатели остались в норме при 30-дневном его поступлении. 60-дневное отравление этанолом привело к значительному отклонению от нормы содержание и соотношение белков и липидов мембраны эритроцитов, требующее проведения фармакологической коррекции.


Библиографическая ссылка

Литвинова Е.С., Сорокин А.В., Долгарева С.А., Бушмина О.Н., Харченко А.В., Конопля Н.А. БЕЛКИ И ЛИПИДЫ МЕМБРАНЫ ЭРИТРОЦИТОВ ПРИ ОСТРОЙ И ХРОНИЧЕСКОЙ АЛКОГОЛЬНОЙ ИНТОКСИКАЦИИ // Современные проблемы науки и образования. – 2017. – № 2. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=26351 (дата обращения: 21.06.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674