Функциональные и структурные изменения монооксигеназной системы под влиянием простагландинов Садовничий, Виталий Витальевич

Введение к работе

Актуальность проблемы. Проблема биотрансформации . чужеродных веществ в живом организме занимает важное место в биологии и медицине. Система цитохрома Р-450 эндоплазматического ретикулума печени участвует в метаболизме как многих эндогенных субстратов, так и большого многообразия лекарств, канцерогенов и различных экзогенных веществ. Превращая гидрофобные соединения в более полярные продукты, и таким образом, способствуя удалению их из организма, эта ферментная система выполняет функцию защиты внутренней среды организма от повреждающего действия ксенобиотиков.

В настоящее время общепринятым в биохимической токсикологии является феномен метаболической активации чужеродных веществ, когда токсичность большинства инертных липофильных чужеродных соединений обусловлена превращением их в реакционно способные метаболиты, вступающие в реакции с макромолекулами и запускающие цепь вторичных патобиохимических процессов. Как свидетельствуют многочисленные исследования, система цитохрома Р-450 вовлечена в наработку кислородных радикалов в микросомах печени. Индукция этой системы приводит к усилению каскада свободнорадикальных процессов, вызывающих гепатотоксический эффект и ведущих к окислительному повреждению печени.

Создание препаратов, способных управлять активностью моноокси-геназных реакций и защищающих мембрану клетки от повреждения, открывает широкие перспективы в области предупреждения и лечения "химической патологии". В процессе проводимого поиска гепатопротекго-ров среди естественных метаболитов были обнаружены защитные свойства "внутриклеточных гормонов" - простагландинов (ПГ*) серии Е. Поэтому представляется интересным изучить механизмы защитного эффекта ПГ в отношении 1-ой фазы детоксикации и генерации свободных радикалов с последующим инициированием перекисного окисления липидов.

Совокупность приведенных положений послужило основанием для данной работы, выполненной в соответствии с планом научно-

* Принятые сокращения в тексте автореферата: БКОД-бензилоксикумарин О-деэтилирование, ДСК-доксилстеариновая кислота, МЭОС- микросомаль-ная этанол-окисляющая система, ОБА-оксилтетраметшпшперидинбромаце-тамид, ПГ-простагландины, ПОЛ-перекисное окисление липидов, ПРОД-пентоксирезоруфин О-деэтилирование, ШМБ-оксилтетраметилпипередин-парахлормеркурийбензоат, СОД- супероксиддисмутаза, ТЦК-оксилтетра-метилпишридищиклогексилкарбодиимид, ЭКОД-этоксикумарин О-деэтилирование, ЭМДЕ-этилморфин N-деметилирование, ЭРОД- этоксирезоруфин О-деэтилирование.

исследовательской работы Института биохимии АНБ по темам "Исследование молекулярных механизмов гепатотоксичности и защиты печени при алкогольном и токсическом поражении" (номер Гос. регистрации 0I9I00536II, постановление Президиума АН БССР. N115 от 5.12.90.), "Механизмы поражения печени альдегидами метаболического происхождения" (номер Гос. регистрации I994I729, постановление Президиума АН Беларуси N1 от 28.01.94.).

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явилось исследование влияния простагландинов на функциональные и структурные изменения монооксигеназной системы микросом печени крыс в условиях ее индуцирования или ингибирования.

Для выполнения намеченной цели были поставлены следующие основные задачи:

1. Изучить влияние nTEj и Г_2а ^на биохимические функциональные параметры монооксигеназной системы микросом печени крнс в условиях индуцирования системы цитохрома Р-450 фенобарбиталом, хронической алкогольной интоксикацией и ацетоном в сочетанием с голоданием.

2. Охарактеризовать воздействие uTEj и ПП^ на свободноради-кальные и антиоксидантные процессы в микросомах печени крыс, индуцированных фенобарбиталом, хронической алкогольной интоксикацией и ацетоном.

3. Провести сравнительное изучение функциональных и структурных особенностей микросомальной системы под. влиянием ПГЕт при острой и хронической алкогольной интоксикации.

4. Изучить механизмы взаимодействия ПГЕр ПГЕ₂ и F_2c ^с микР^0-сомальными мембранами печени интактных крыс.

Научная новизна. Установлено, что nTEj снижает активность монооксигеназной и антиоксидантной системы, ингибирует свободнора-дикальные процессы и ПОЛ при микросомальной индукции. В условиях ингибирования nTEj оказывает нормализующее действие на цитохром Р-450-зависимую систему и обладает антирадикальной активностью. Действие ПГ обусловлено особенностями их взаимодействия с различными изоформами цитохрома Р-450. ПГ уменьшают микровязкость гидрофобной области белковой компоненты микросомальной мембраны. ПГЕ-j- и nTEg изменяют конформационное состояние белков поверхностного слоя микросомальной мембраны, а ПІТ^ проникает в липидный бислой и вызывает разжижение полярного его участка и ослабление белок-липидных гидрофобных связей. nTEj стабилизирует структуру микросомальной мембраны при хронической алкогольной интоксикации, уменьшая микровязкость гидрофобной области липидного бислоя и эффект "флюи-

дизации" гидрофобных областей белковых структур.

Научно-практическая значимость. Полученные данные расширяют представление о роли ПГ как гепатопротектора и антиоксиданта, регулирующего монооксигеназную и антирадикальную системы. uTEj проявляет антиоксидантное действие в условиях индукции и ингибировании монооксигеназной системы. Кроме того, он является ингибитором мик-росомальных монооксигеназ на фоне индукции микросомальной системы и оказывает нормализующее действие на монооксигеназную систему при ее ингибировании. Впервые установлено, что ПГЕ ингибируют образование свободных радикалов и перекисей липидов при токсическом поражении печени, вероятно являясь ловушками для свободных радикалов. Сделана попытка выявить механизм взаимодействия ПГ с микросомальными мембранами "в норме и в условиях поражения печени. ПГЕ проникают в приповерхностный слой микросомальной мембраны, a ПГТ_2а - в более глубинный лжшдный бислой, вызывая его разжижение. В условиях хронической алкогольной интоксикации ECTEj эффективно стабилизирует микро-сомальную мембрану. Данное соединение может применяться для предупреждения образования свободных радикалов микросомами печени, а также при поражении печени гепатотоксинами, поражающее действие которых связано с активацией свободнорадикальных процессов.

Основные положения, выносимые на защиту.

5. ПГ являются антиоксидантами, снижающими образование свободных радикалов и гидроперекисей липидов при индукции и ингибировании микросомальной системы.

6. Антирадикальное действие ПГ серии Е и F связано с особенностями их взаимодействия с различными изоформами цитохрома Р-450: ПГЕ оказывает антиоксидантное действие, nrF_2a может действовать как в роли антиоксиданта, так и в качестве прооксиданта.

7. uTEj стабилизирует структуру микросомальной мембраны при хронической алкогольной, интоксикации, уменьшая микровязкость гидрофобной области липидноіо бислоя и флюидизацию гидрофобных областей белковых структур. ''

Личный вклад соискателя. Работа выполнялась лично автором с 1990 по 1994 г.г. на базе лаборатории экспериментальной гепатологии Института биохимии АНБ. Автору принадлежит организация и проведение экспериментальной работы, обработка и обсуждение результатоа с последующими выводами. При моделировании опытов и трактовке полученных результатов автор пользовался консультативной помощью научных руководителей.

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждены на

ІІ-ом Гепатологическом симпозиуме (Белосток, Польша, 1992), 6-ом симпозиуме по свободным радикалам (Турин, Италия, 1992), 27-ом конгрессе Европейской ассоциации по изучению печени (Вена, Австрия, 1992), 9-ом конгрессе по изучению болезней печени (Базель, Швейцария, 1992), международной научной конференции (Гродно, 1993), 14-ом Европейском симпозиуме по метаболизму лекарств (Париж, Франция, 1994), международном конгрессе по изучению алкоголизма (Сидней, Австралия, 1994), 6-ом симпозиуме по биохимии липидов (Санкт-Петербург, 1994), 1-ом белоруской симпозиуме гепатологов (Гродно, 1994), 1-ом белоруском съезде фотобиологов и биофизиков (Минск, 1994), а также на научных семинарах" Института биохимии АН Беларуси (1993, 1994).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ.

Структура и объем диссертации, диссертация состоит из введения, обзора литературы, 2 глав собственных исследований, заключения, выводов и указателя литературы. Работа изложена на 115 страницах машинописного текста, содержит 7 таблиц, 16 рисунков. Список литературы включает 39 отечественных и 164 иностранных источников.