Патологія серцево-судинної системи посідає одне з чільних місць у світі серед причин смертності та інвалідизації населення [1,7]. Особливо актуальним є науковий і практичний інтерес щодо ролі мікроелементів (МЕ) у розвитку серцево-судинної патології. Доведено, що такі МЕ, як Fe, Cu, Zn, Mn та Se є невід'ємними складовими різних ферментних систем і можуть справляти істотний вплив на перебіг ішемічної хвороби серця та призвести до ускладнення — інфаркту міокарда (ІМ). При цьому слід враховувати що МЕ відчутно впливають на функціонування про- і антиоксидантних систем [8]. Незважаючи на досить значну кількість досліджень з даної проблеми, ряд аспектів залишається недостатньо дослідженими, існує багато суперечливих даних.
Слід враховувати такі процеси: основним механізмом пошкодження міокарда, з одного боку, є підсилена продукція антиоксидантних кисневих метаболітів (АКМ) і активація процесів окислення ліпідів (ПОЛ), а з іншого — це важлива складова про- і антиоксидантних систем. Отже, на нашу думку, важливо оцінити активність антиоксидантного захисту (АОЗ) сироватки крові в динаміці експериментального ІМ.
Метою даної роботи було проведення аналізу особливостей розподілу заліза у плазмі крові, лімфі та міокарді щурів у динаміці при експериментальнму метаболічному інфаркті міокарда (МІМ), а також стану процесів ПОЛ і АОЗ.
Матеріали і методи досліджень. Робота виконана на 116 щурах-самцях лінії Вістар. Маса тіла експериментальних тварин становила 180-200 гр. МІМ моделювали щоденним, протягом тижня, підшкірним введенням 0, 1 % розчину адреналіну гідрохлориду і верифікували електрокардіографічно й морфологічно. Зміни на ЕКГ з'являлися вже через 24 год після введення адреналіну. Через тиждень після щоденного введення препарату на ЕКГ відзначалася депресія сегмента ST і поява негативного зубця T. Морфологічні зміни, починаючи через добу після введення адреналіну, поступово наростали, а вже через тиждень було виявлено ураження кардіоміоцитів, що мало острівковий характер, відзначалася часткова втрата поперечно-клубової посмугованості, отже, з'являлися зміни, характерні для метаболічного інфаркту міокарда.
Після декапітації попередньо наркотизованих ефіром тварин на 1;2;3;7;14; і 21 добу МІМ проводився забір крові, лімфи та міокарда. Забір лімфи здійснювався із цистерни Хілі грудної протоки, пункція проводилась за допомогою аспіраційного насоса після перетину реберної дуги з m. Erector spinae. Лімфа негайно центрифугувалась при 900 g (3000про. /мін) протягом 10 хвилин. До моменту визначення лімфа зберігалася при -20оС у морозильній камері. Із шлуночків серця брали сирі наважки тканини по 300 мг і висушували при +105оС протягом 48 годин. У сухих наважках шлуночків, плазмі крові й лімфі визначали вміст заліза на атомно-абсорбційному спектрофотометрі " Unicam 939". Плазмово-лімфатичний індекс (ПЛІ) заліза розраховували як відношення вмісту даного МЕ в плазмі крові до його вмісту в лімфі.
Інтенсивність ПОЛ оцінювали за концентрацією в крові малонового діальдегіду (МДА), дієнових кон'югатів (ДК) і дикетонів. Крім того, у гемолізаті еритроцитів визначали активність каталази й вміст відновленого глутатіону, у сироватці крові вимірювали активність супероксиддисмутази (СОД) [4].
Статистичний аналіз результатів був зроблений за допомогою пакетів програм Statistica 6.0 програмного забезпечення MS Exel XPЛ Вибіркові дані перевірялися на нормальність розподілу за критерієм Шапіро-Уілка для використання параметричних методів варіаційного аналізу з використанням критерію Стьюдента.
Результати і обговорення. Як відомо, гіперкатехоламінемія — один з основних патогенетичних факторів розвитку як стресорного, так й ішемічного ушкодження міокарда [5, 9].
При цьому однією з основних причин клітинного ушкодження вважається ініціація катехоламінами процесів перекисного окислення ліпідів (ПОЛ), обумовленого продукцією активованих кисневих метаболітів (АКМ) [2, 3]. Не виключено, що причина цього в накопиченні заліза в плазмі крові. Результати досліджень показали, що в експериментальних тварин протягом всього МІМ відзначалися вірогідно більш високі показники рівня заліза в плазмі та лімфі (табл. 1). Отримані результати підтверджують клінічні та експериментальні дані про те, що підвищений вміст заліза може бути фактором ризику розвитку ІХС і ІМ [15]. Встановлено також, що існує прямий зв'язок між високим рівнем заліза в плазмі крові і ризиком фатального перебігу ІМ [14].
Таблиця 1
Вміст заліза в плазмі крові, лімфі та міокарді щурів у динаміці МІМ (% до сухої ваги речовини ( M±m; n=7)
Ефект іонів заліза пов'язують із його активним впливом на процеси ПОЛ. Так, при підвищенні концентрації заліза в плазмі різко інтенсифікуються процеси ПОЛ у різних тканинах : серці, печінці, селезінці, самій плазмі крові і т.п. [6]. Показано, що присутність заліза є обов'язковою в усіх системах утворення АКМ із О2 (мітохондріальної, мікросомальної, ксантиноксидазної та ін.) і особливо при утворенні ОН у реакціях Фентона та Хабера-Вейса. Крім того, при аутоокисленні залізо здатне ініціювати формування ліпідних радикалів без утворення АКМ і відіграє важливу роль в інтенсифікації процесів ПОЛ. А також підвищений вміст заліза в середовищі значно знижує активність глутатіонпероксидази — одного з основних ферментів антиоксидантів. При цьому не виключається, що негативний вплив підвищеного вмісту заліза при ІМ може бути пов'язаний не тільки з його прооксидантною активністю, а й обумовлюється іншими механізмами, природа яких поки не встановлена.
Цікавою є динаміка плазмово-лімфатичного індексу (ПЛІ) заліза в експериментальних тварин в динаміці МІМ (табл. 1). У щурів лінії Вістар протягом МІМ ПЛІ постійно знижується (у пізній термін він у 2-3 рази нижчий у порівнянні з контролем), що свідчить про перерозподіл даного МЕ в лімфатичному руслі і, у свою чергу, може бути захисною реакцією на підвищений вміст заліза в плазмі. Динаміка вмісту заліза в міокарді спрямована в бік зниження концентрації даного МЕ (табл. 1), що, на наш погляд, є адаптивною реакцією, яка захищає міокард від ушкоджуючої дії заліза.
Результати досліджень інтенсивності ПОЛ і АОЗ (табл. 2) показали, що у тварин з МІМ уже з першої доби виявлялося підвищення накопичення продуктів ПОЛ: МДА, ДК і дикетонів. Цей процес зростав паралельно із збільшенням розмірів ушкодження міокарда. Одночасно на тлі підвищеної продукції ліпоперекисей спостерігалося зниження активності СОД, вмісту відновленого глутатіону.
Таблиця 2
Зміна активності параметрів ПОЛ, каталази, концентрації відбудовного глутатіону ( CHS) і супероксиддисмутази (СОД) у крові в динаміці розвитку метаболічного інфаркту міокарда ( M±m ; n=7)
Заключення. Таким чином, активація ендогенних механізмів генерації АКМ призводить до напруги антиоксидантного захисту і розвитку так званого "окисного стресу", що є важливою ланкою патогенезу ушкодження міокарда [10, 12, 13].
Активність каталази змінювалась протягом експериментального періоду хвилеподібно: після значного зниження в першу добу спостерігалось збільшення, що вірогідно перевищує вихідне значення. Однак, до 14 доби активність каталази знову знизилась, що, можливо, є ознакою виснаження антиоксидантного потенціалу крові.
Таким чином, при МІМ порушувався природний баланс між про- і антиоксидантними системами організму, що є причиною деструктивної дії АКМ. При цьому основною мішенню ураження, очевидно, є клітинні мембрани. Крім того, АКМ самостійно можуть бути індукторами коронароспазму [10, 11]. Утворюється замкнене порочне коло: введення катехоламінів призводить до підвищення вмісту заліза в плазмі крові, різкого посилення продукції АКМ, активації процесів ПОЛ, які, у свою чергу, можуть індукувати коронароспазм, виснаження антиоксидантних факторів, що посилює ішемію серцевого м'яза і в остаточному результаті — вільнорадикальні процеси в міокарді.
Висновки
1. Введення адреналіну експериментальним тваринам супроводжується збільшенням вмісту заліза в плазмі крові та перерозподілом його із плазми в лімфу.
2. Посилення інтенсивності ПОЛ пов'язане з підвищенням вмісту заліза в плазмі крові.
3. При експериментальній гіперкатехоламінемії, викликаній тривалим введенням адреналіну гідрохлориду експериментальним тваринам, відбувається ушкодження міокарда за рахунок порушення балансу між процесами ПІЛ і активністю антиоксидантного захисту.
ЛІТЕРАТУРА
1. Благоскланная Я.В. Метаболический сердечно-сосудистый синдром / Я.В. Благоскланная, Е.В. Шляхто, Е.И. Дра-сильникова // Рос. мед. журнал — 2001. — Т.9, №2. — С. 67—81.
2. Дубиніна Є.Є. Активні форми кисню і їхня роль у розвитку оксидативного стресу / Є.Є. Дубиніна // Фундаментальні й прикладні аспекти сучасної біохімії: праці науч. конф. присвяч. 100-річчю каф. біохімії Спб. Гос. мед. ун-ту ім. акад. І. П. Павлова. — Спб., 1998. — Т. 2. — С. 386—398.
3. Зенков Н.К. Окисний стрес. Біохімічний і патофізіологічний аспекти / Н.К. Зенков, В.З. Ланкин, Є.Б. Меншикова — М.: Наука/интерпериодика, 2001. — 343 с.
4. Камишников В.С. Довідник з клініко-біохімічної лабораторної діагностики / В.С. Камишников — Мінськ, 2000. — Т. 2. — 463 с.
5. Ланкин В.З. Вільнорадикальні процеси в нормі й при захворюваннях серцево-судинної системи / В.З. Ланкин, А.К. Тихазе, Ю.Н. Беленков — М: Медицина, 2000. — 280 с.
6. Марри Р. Біохімія людини / Р. Марри, Д. Греннер, П. Мейес —М.: Изд. ин. лит., 1993. — Т. 2. — 381 с.
7. Меерсон Ф.З., Малишев І.Ю. Феномен адаптаційної стабілізації структур і захист серця / Ф.З. Меерсон, І.Ю. Малишев — М.: Наука, 1993. — 198 с.
8. Скельний А.В. Хімічні елементи у фізіології й екології людини / В.І. Скельний — М.: Наука, 2004. — 98 с.
9. Соколов Е.І. Емоції, гормони й атеросклероз / Е.І. Соколов— М.:Наука, 1991. — 294 с.
10. Ambrosio G. How to important is oxidative tress in ischemia, reperfusion and heart failure / G. Ambrosio, I. Tritto // Dialogues in Cardiovasc.med . — 1998. — Vol. 3, N 1. — P.25—31.
11. Interaction between chamokines and oxidative stress: possible pethogenic role in acute coronary syndroms / P. Aukrust, R.K. Berge, T. Ueland [et al.] // Journal of american College of Cardiology. — 2001. — Vol. 37, N2. — P. 485—491.
12. Balla G. Ferritin — a cytoprotective antioxidant strategem of endothelium / G. Balla, H.S. Jacob, J. Balla // J. Biol. Chem. — 1992. — Vol. 267. — P. 18148-18153.
13. Brandier C. Antioxidant trace elements / C. Brandier, J. Leiris // Patophysiology. — 1998. — Vol. 5, N1. — P.16.
14. Basaga H.S. Biochemocal aspects of free radicals / H.S. Basaga // Biochem. and Cell Biol. — 1990. — Vol.68. — P.989—998.
15. Burrel Ch.I. Reactive oxygen metaboliyies and the human myocardium / Ch.I. Burrel, D.R. Blake // Brit. Heart J. — 1989. — Vol.1, N1. — P.4—8.
REFERENCES
1. Blagosklannaya Ya.V. Metabolicheskij serdechno-sosudistyj sindrom / Ya.V. Blagosklannaya, E.V. Shlyakhto, E.I. Dra-sil'nikova // Ros. med. zhurnal — 2001. — T.9, №2. — S. 67—81.
2. Dubynina E.E. Aktyvni formy kysnyu i ikhnya rol' u rozvytku oksydatyvnoho stresu / E.E. Dubynina // Fundamental'ni j prykladni aspekty suchasnoi biokhimii: praci nauch. konf. prysvyach. 100-richchyu kaf. biokhimii Spb. Hos. med. in-tu im. akad. I. P. Pavlova. — Spb., 1998. — T. 2. — S. 386—398.
3. Zenkov N.K. Okysnyj stres. Biokhimichnyj i patofiziolohichnyj aspekty / N.K. Zenkov, V.Z. Lankyn, E.B. Menshykova — M.: Nauka/ynterperyodyka, 2001. — 343 s.
4. Kamyshnykov V.S. Dovidnyk z kliniko-biokhimichnoi laboratornoi diahnostyky / V.S. Kamyshnykov — Mins'k, 2000. — T. 2. — 463 s.
5. Lankyn V.Z. Vil'noradykal'ni procesy v normi j pry zakhvoryuvannyakh sercevo-sudynnoi systemy / V.Z. Lankyn, A.K. Tykhaze, Yu.N. Belenkov — M: Medycyna, 2000. — 280 s.
6. Marry R. Biokhimiya lyudyny / R. Marry, D. Hrenner, P. Mejes —M.: Izd. yn. lyt., 1993. — T. 2. — 381 s.
7. Meerson F.Z., Malyshev I.Yu. Fenomen adaptacijnoi stabilizacii struktur i zakhyst sercya / F.Z. Meerson, I.Yu. Malyshev — M.: Nauka, 1993. — 198 s.
8. Skel'nyj A.V. Khimichni elementy u fiziolohii j ekolohii lyudyny / V.I. Skel'nyj — M.: Nauka, 2004. — 98 s.
9. Sokolov E.I. Emocii, hormony j ateroskleroz / E.I. Sokolov— M.:Nauka, 1991. — 294 s.
10. Ambrosio G. How to important is oxidative tress in ischemia, reperfusion and heart failure / G. Ambrosio, I. Tritto // Dialogues in Cardiovasc.med . — 1998. — Vol. 3, N 1. — P.25—31.
11. Interaction between chamokines and oxidative stress: possible pethogenic role in acute coronary syndroms / P. Aukrust, R.K. Berge, T. Ueland [et al.] // Journal of american College of Cardiology. — 2001. — Vol. 37, N2. — P. 485—491.
12. Balla G. Ferritin — a cytoprotective antioxidant strategem of endothelium / G. Balla, H.S. Jacob, J. Balla // J. Biol. Chem. — 1992. — Vol. 267. — P. 18148-18153.
13. Brandier C. Antioxidant trace elements / C. Brandier, J. Leiris // Patophysiology. — 1998. — Vol. 5, N1. — P.16.
14. Basaga H.S. Biochemocal aspects of free radicals / H.S. Basaga // Biochem. and Cell Biol. — 1990. — Vol.68. — P.989—998.
15. Burrel Ch.I. Reactive oxygen metaboliyies and the human myocardium / Ch.I. Burrel, D.R. Blake // Brit. Heart J. — 1989. — Vol.1, N1. — P.4—8.
Надійшла до друку 25.03.2011 р.