УДК 616-001.4+577.334

Активность супероксиддисмутазы раневого отделяемого в фазу воспаления при экспериментальном повреждении кожных покровов

Ефременко Евгений Сергеевич – кандидат медицинских наук, доцент, заведующий кафедрой Биохимии Омского государственного медицинского университета Минздрава России.

Ходосевич Анастасия Алексеевна – кандидат биологических наук, ассистент кафедры Биохимии Омского государственного медицинского университета Минздрава России.

Аннотация: Статья содержит информацию об активности фермента антиоксидантной системы организма человека – супероксиддисмутазы – в раневом отделяемом, которая была определена при моделировании полнослойной раны кожи. Отмечено снижение активности указанного фермента. Проанализированы возможные причины изменения активности фермента в данный период эксперимента.

Ключевые слова: кожа, рана, повреждение, травма, хирургия, воспаление, свободные радикалы, антиоксиданты, ферменты, СОД.

Введение

Актуальность исследования связана с тем, что при любом виде травм и повреждений возникает посттравматический дефект кожных покровов. Фазовость течения раневого процесса характеризуется определёнными общими реакциями организма и событиями, сопряженными с местным тканевым ответом. Местный ответ представляет собой частный случай типового патологического процесса – воспаления, сопровождающегося модификацией течения реакций свободнорадикального характера. Миграция в участок повреждения кожи клеток фагоцитарного ряда необходима для создания препятствий к инфицированию раны, что достигается генерацией данными клетками свободных радикалов.

В указанном аспекте значимым видится интенсивность радикалообразования, недостаточность которого, можно полагать, будет приводить к увеличению зоны воспалительной реакции при участии бактериальных клеток. в тоже время, гиперпродукция свободнорадикальных форм может обусловить сохранение асептического воспалительного процесса и увеличить длительность регенерации тканей кожи.

Выраженность свободнорадикального окисления также зависит от эффективности функционирования ферментативного звена антиоксидантной системы организма, важнейшее звено которой представлено работой супероксиддисмутазы. Оценка активности данного фермента в пораженной области может иметь значение для направленных терапевтических воздействий.

Цель исследования

Характеристика активности супероксиддисмутазы раневого отделяемого при экспериментальной полнослойной ране в начальную стадию развития раневого процесса для формирования представлений об уровне ферментативной антиоксидантной защиты в данный период и создания предпосылок относительно коррекции выявленных изменений.

Материалы и методы

Моделирование полнослойной плоскостной раны проводили путем удаления участка кожного покрова площадью 200 мм2 на 30 нелинейных белых крысах массой 120-180г. Оценку состояния антиоксидантной защиты осуществляли с помощью определения активности супероксиддисмутазы в раневом отделяемом [3]. В качестве параметров описательной статистики применяли медиану (Ме), верхний (Н) и нижний (L) квартили. Статистическая значимость полученных различий оценивалась с использованием непараметрического критерия Вилкоксона (W) для связанных выборок [2].

Результаты и их обсуждение

При проведении было выявлено снижение активности эксперимента супероксиддисмутазы на 36,9% (рW=0,028) в раневом отделяемом через 24 часа после механического повреждения кожи. Активность супероксиддисмутазы через 24 часа после механического повреждения кожи составила 18,09 (21,93; 14,55) ед. акт.

Принято считать, что первые сутки после механического повреждения кожи – это начало развития типового патологического процесса – воспаления. Одним из универсальных механизмов его формирования является активация процессов свободнорадикального окисления основных биомолекул организма: белков, липидов, нуклеиновых кислот. Первостепенное значение при этом отводится функционированию НАДФН-оксидазы фагоцитов (КФ 1.6.99.6). Представленные в литературе сведения о структурно-функциональных особенностях фермента НАДФН-оксидазы позволяют считать его энзиматическим комплексом, действие которого связано с ускорением восстановления кислорода в молекулярной форме до воды и сопутствующей продукцией супероксидного анион-радикала.

Регуляторные аспекты, призванные защитить от воздействия супероксида окружающие, неповреждённые ткани организма, сопряжены со следующими моментами:

  1. расположением фермента в области, ограниченной мембраной фагосомы;
  2. лимитированием времени работы фермента, обусловленным наличием механизма аутоинактивации энзима;
  3. распределением протомеров в разных отделах клетки;
  4. возможностью изменения характера взаимовлияния белковых и липидных компонентов, что предполагает модификацию его функциональной активности.

При активации фагоцитов происходят сложные молекулярные перестройки комплекса, выражающиеся в индукции его самосборки из цитоплазматических и мембранных компонентов. Это определяет транспорт электрона с НАДФН2 (никотинамидадениндинуклеотидфосфат восстановленный), находящегося в цитозоле, через мембрану на молекулярный кислород, локализованный внеклеточно, с генерацией супероксидного аниона.

Супероксидный анион-радикал, продуцируемый зой фагоцитирующих клеток, относится к классу активированных кислородных метаболитов, группе кислородных радикалов. Его образование связано с присоединением электрона к молекулярному кислороду, присутствующем в основном состоянии. Наличие отрицательного заряда определяет сложность перемещения супероксида через мембранные образования. Химическая активность описываемого радикала состоит в участии в реакциях восстановления различных веществ. Помимо НАДФН-оксидазы, за продукцию супероксида в клетках ответственны: ксантиноксидоредуктаза, цитохром с-оксидаза, монооксигеназы микросомальной системы.

Физиологические эффекты супероксидного аниона сопряжены с его участием в образовании пептидных хемоаттрактантов, увеличением адгезии гранулоцитов к эндотелиальным клеткам сосудов, влиянием на пролиферацию лимфоцитов. Микробицидная активность супероксида связана с тем, что он служит инициирующим звеном для образования других активированных кислородных метаболитов: пероксид водороды, синглетный кислород, гидроксильный радикал [1].

С одной стороны, увеличение продукции свободнорадикальных субстанций принято считать естественным, компенсаторным ответом клеток и тканей на повреждение. С другой стороны, избыточное образование соединений свободнорадикальной природы при воспалении опосредует дополнительное нарушение структуры прилежащих к очагу воспаления тканей. В связи с этим, важность приобретают представления об уровне антиоксидантной защиты клеток в начальный период воспалительной реакции. Особое значение имеет определение активности компонентов ферментативной составляющей данной системы, первую линию которой включает действие супероксиддисмутазы.

Супероксиддисмутаза – интрацеллюлярный энзим, основным действием которого является ускорение реакции дисмутации супероксидных анион-радикалов. Результатом этого считается остановка каскада цепных реакций свободнорадикального окисления на начальных стадиях.

Модификация активности супероксиддисмутазы может быть сопряжена с изменением количества субстрата – супероксидного анион-радикала. Так, имеются сведения, отражающие воздействие содержания в тканях данного радикала на активность супероксиддисмутазы в клетках [6]. Индукция образования супероксидных радикалов блеомицином вызывает повышение активности фермента [5].

В настоящем исследовании установлено существенное снижение активности супероксиддисмутазы в раневом отделяемом. В связи с указанной выше информацией, можно предполагать, что генерация радикалов супероксида недостаточна в начальной стадии формирования раневого процесса при экспериментальном повреждении. Возможно, это связано с тем, что миграция фагоцитирующих клеток, которые обеспечивают НАДФН-зависимую наработку супероксидных радикалов, к очагу повреждения еще не завершена в полном объеме. Можно также предположить, что дальнейшее развертывание воспалительной реакции приведет к адаптационному, компенсаторному повышению продукции супероксида и, соответственно, изменению супероксиддисмутазной активности.

Другим аспектом регуляции активности супероксиддисмутазы считается принцип обратной связи, согласно которому образующийся в ходе реакции дисмутирования продукт – пероксид водорода – способен к влиянию на активность супероксиддисмутазы в сторону снижения.

Третьим важным моментом регуляции супероксиддисмутазной активности представляется регуляция через антиоксидант-респонсивный элемент. В филогенетическом плане, структуры, аналогичные указанному элементу, выявлены у простейших и обнаружены в клетках крыс [4, 7].

Заключение

Таким образом, снижение активности супероксиддисмутазы в раневом отделяемом при экспериментальном моделировании раневого процесса может возникать вследствие: а) дефицита субстрата реакции; б) запуска в действие принципа обратной связи; в) влияния на антиоксидант-респонсивный элемент.

Список литературы

  1. Окислительный стресс. Антиоксиданты и прооксиданты. / Е.Б. Меньщикова, В.З. Ланкин, Н.К. Зенков, И.А. Бондарь, Н.Ф. Круговых, В.А. Труфакин. М.: Фирма «Слово», 2006. – 556с.
  2. Платонов А.Е. Статистический анализ в медицине и биологии: задачи, терминология, логика, компьютерные методы / А.Е. Платонов. – М.: Издательство РАМН, 2000. – 52 c.
  3. Сирота Т.В. Новый подход в исследовании процесса аутоокисления адреналина и использование его для измерения активности супероксиддисмутазы / Вопросы медицинской химии. 1998. Т. 45. № 3. С. 263.
  4. Ferro D. Cu, Zn superoxide dismutases from Tetrahymena thermophila: molecular evolution and gene expression of the first line of antioxidant defenses / Ferro D., Bakiu R., De Pittà C., Boldrin F., Cattalini F., Pucciarelli S., Miceli C., Santovito G. // – 2015. – № 166 (1). – Р. 131 – 145.
  5. Giri S. Increases in lung prolyl hydroxylase and superoxide dismutase activities during bleomycin-induced lung fibrosis in hamsters / Giri S., Misra H., Chandler D., Chen Z. // Mol. Pathol. – 1983. – № 39 (3). – Р. 317 – 326.
  6. Hassan H., Fridovich I. Physiological function of superoxide dismutase in glucose-limited chemostat cultures of Escherichia coli // J. Bacteriol. – 1977. – Vol. 130 (2). – P. 805 – 811.
  7. Wang F. Effect of the human SOD1-G93A gene on the Nrf2/ARE signaling pathway in NSC-34 cells / Wang F., Lu Y., Qi F., Su Q., Wang L., You C., Che F., Yu J. // Med. Rep. – 2014. – № 9 (6). – Р. 2453 – 2458.

Интересная статья? Поделись ей с другими:

Внимание, откроется в новом окне. PDFПечатьE-mail