Транскортин крови: свойства, функциональная роль при стрессорных состояниях организма Галицкий, Эдуард Алексеевич

Введение к работе

Актуальность темы диссертации. Изменения факторов внешней и внутренней среды, способные привести к включению адаптационных механизмов, вызывают различные стадии напряжения организма или отдельных его фнзно.іоі и-чеекнх систем. В связи с этим адаптация человека к экстремальным воздействиям, разработка принципов управления этими состояниями имеют чрезвычайно важное значение дтя практической медицины. Особый интерес к изучению экстремальных состояний организма связан с тем. что стрессорные воздействия являются своеобразной моделью, которая создает большие возможности для раскрытия особенностей процессов метаболизма в необычных, чрезвычайных ситуациях if позволяет обнаружить тт исследовать такие сюроны обмена нешесгн. которые в обычных условиях скрыты, замаскированы и не проявляются в полной мере. Выяснение гормонально-белковых взаимоотношений при различных физиологических и патологических состояниях лежит в основе фундаментальной проблемы сердечно-сосудистых заболеваний (инсульт, инфаркт, тромбозы), а предупреждающие меры и коррекция подобных нарушений представляет огромную социальную и экономическую значимость.

Своевременное выяатенне скрытых и начальных признаков сердечнососудистых заболевании связано с необходимостью проведения комплексных методов исследования в условиях дозированной физической нагрузки для выявления резервных возможностей миокарда с целью последующей коррекции выявленных нарушении.

Поскольку активация надпочечников является одной из приспособительных реакций организма в отпет на изменение работы сердца в см алии комиенса-юрной перестройки функции миокарда, то увеличение содержания кортикосіе-роидов в крови, наряду с изменением гемодинампческлх показа іелеп, может служить важным дифференцирующим признаком заболеваний сердца, сопровождающихся его гппертрофпеп или мнонатисп и нарастанием явлений нелоеіа-точпостн кровообращения.

Актуальной задачей яатяется ранняя диагностика патологии сердца с намечающимися явлениями недостаточности кровообращения (скрытые формы). Ее решение может быть найдено путем исследования взаимодействии коргнко-стсрондов с белками крови, которые являются важной характеристикой эффективности действия гормонов и. следовательно, мерой осуществления адаптационного процесса в целом.

Транскортин (КСГ) является основным высокоаффцнным стероидсвязы-ваюшим белком плазмы крови. Физиологическая роль белка до настоящего времени не установлена, однако уже сегодня ясно, что коргпкостероид-белковым взаимодействиям принадлежит важная роль в системе регуляции и проявления

эндокринных функций. По всей вероятности, изменение содержания кортпко-стероидсвязывающего глобулина и его связывающей способности по отношению к кортикостерондам плазмы играет важную роль в патогенезе ряда эндокринных заболеваний, обших патологических состояний организма, а также при стрессе.

Учитывая такое состояние проблемы, в настоящей работе мы попытались охарактеризовать функциональную активность специфического стерондсвязывающего глобулина на различных стадиях острого и хронического стресса (перенапряжение компенсаторно-приспособительных систем организма и развитие патологического состояния), а также изучить физико-химические и структурно-функциональные свойства транскортнна, выделенного в чистом виде из плазмы крови крыс с экспериментальной недостаточностью кровообращения.

В связи возникшим после аварии на Чернобыльской АЭС радиоактивным загрязнением ряда районов и опасностью накопления радионуклидов в организме человека и животных, представляются необходимыми исследования влияния внутреннего облучения в малых дозах на функциональные системы и механизмы, их регуляции. Радиационный фактор, как и другие раздражители, вызывает в организме ответную реакцию, направленную на поддержание гомеостаза. По сути мы имеем дело с радиационным стрессом. При оценке влияния ионизирующего излучения на отдельные звенья эндокринной системы необходимо учитывать, что в основе реализации биологического эффекта в тканях стероидных гормонов находится сложный механизм, который включает взаимодействие корти-костерондов с белками крови и в последующем с рецепторными белками цитозо-ля. активацию и транслокацию образовавшегося комплекса в клеточное ядро с Последующим взаимодействием с хроматином, реализующимся в инициации транскрипционных процессов и, наконец, в синтезе функциональных белков (В.Б. Розен и др., 1986).

Однако необходимо учитывать и особенность поражающего действия ионизирующего излучения. Данные кардиологического скрининга (V.N. Gayduk, 1994; Л.А. Низовцова, 1994; И.С. Цибульская, 1992) в загрязненных районах свидетельствуют об увеличении частоты сердечно-сосудистых заболевании, что безусловно, требует установления причин зтоіі патологии с целью ее профіиактикн и лечения.

Изменение кортикостероидного спектра крови отражает характер этой реакции организма больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями и другими формами патологии (Ю.М. Селезнев, 1982; А.И. Робу, 1982). Функциональная активность надпочечников оказывает существенное влияние на сократительную и метаболическую способность миокарда.

Решение задачи ранней диагностики патологии сердца с намечающимися явлениями недостаточности кровообращения (скрытые формы) могут способствовать исследования взаимодействий кортикостероидов с белками крови, кото-

рые являются важной характеристикой эффективности гормонов, и следовательно, мерой осуществления адаптационного процесса в целом. Эти/механизмы реализуются при различных генезах сердечной и других видов патологии (А.П. Бпрюкоии тр.. 1996: В'.М. Шамарпн н др.. 1996).

Связь работы с крупными наушымн программами, і омами. Работа выполнена в рамках тем: ). «Изучить стероил-белковые взаимодействия в крови при различных стадиях развития недостаточности кровообращения. Ргпработагъ и предложить Министерству здравоохранения РБ методы ранней диаіпоетики заболевании сердца, сопровождающихся явлениями недостаточности кровообращения». .4 гос. регистрации S і093364. 1483 г.: 2. «Изучиit. биохимические процессы, связанные с образованием свободных радикалов при слабых хронических радиационных поражениях человека и животных*. Гос. программа по преодолению в РБ последствий катастрофы на ЧАЭС на 1990-1994 п.

Цель и задачи исследования. Целью работы являлось комплексное изучение свойств транскортина плазмы крови при различных функциональных состояниях коры надпочечников и развитии пелостаточпослі кровообращения в клинических и экспериментальных условиях. Для реализации этой цели решались следующие задачи:

1. В эксперименте на животных изучить функциональную активность коры надпочечников и гормон-белкового взаимодействия в крови при недостаточности кровообращения.

2. Выявить особенное структурно-функциональных свойств транскортина животных и человека на различных стадиях недостаточности кровообращения.

3. Изучить функциональное состояние коры надпочечников и системы гормонального гомеостлза на беременных животных с хронической серлечно-сосулііетоп недостачочностью.

4. Разработать в эксперименте метод ранней диагностики заболеваний сердца, сопровождающихся явлениями недостаточности кровообращения по показателям стероид-белковых взаимодействий в крови и адаптировать метод к клиническим условиям.

5. Изучить гормон-белковые взаимоотногпения при развитии недостаточности кровообращения у беременных- крыс подвергнутых воздействию инкорпорированных, радионуклидов ' 4 (ДООкЪк/кг) и ' СЧ і lb кБк/кі).

6. Исследовать некоторые биохимические показатели при действии инкорпорированных радионуклидов ^!|1 (ШОкБк/кг) и ^ь Cs (16 кБк/кг).

Научная новизна результатов. Проведено углубленное изучение распределения кортикостероидов в плазме крови между белковыми компонентами и количеством свободных гормонов, которое определяется стероидсвязываюшимн

свойствами и концентрацией транскортина, а также физико-химических свойств КСГ при недостаточности кровообращения.

Показано, что стрессорное состояние сопряжено с нарушением гормон-транскортиновых взаимодействий. Изучена характеристика стероид-белковых взаимоотношений.

Впервые выявлено снижение биосинтеза транскортина срезами печени in vitro при экспериментальной недостаточности кровообращения у крыс и показана роль нарушения гормон-транскортиновых взаимодействии в формировании стрессорного состояния.

Клиническими исследованиями впервые установлено, что у больных гипертонической болезнью и ншемической болезнью сердца, осложненных недостаточностью кровообращения, нарушается комплексирование глюкокортикои-дов с транскортином (снижается сродство белка к стероидам, концентрация связывающих мест на белке и его содержание в плазме крови).

Показано, что дозированная физическая нагрузка с исследованием гяюко-кортикоидного спектра в крови является адекватным методическим приемом для выявления латентноіі недостаточности кровообращения.

При дополнительном стрессорном воздействии (внутреннее облучение инкорпорированными радионуклидами ^ш1 и ¹³⁷Cs) у беременных крыс с сердечной недостаточностью отсутствует стеровдогенная реакция в ответ на физическую нагрузку, что может расцениваться как полная несостоятельность адаптации.

Дана биохимическая характеристика радиационного стресса, в частности, изучено влияние инкорпорированных ¹³⁷Cs и ^ш1 на дыхание и окислительное фосфорилпрование митохондрий, изучены процессы ПОЛ в тканях, исследована активность ферментов СДГ, МДГ, креатинкиназы в тканях крыс при внутреннем облучении.

Предложен метод ранней диагностики недостаточности кровообращения у больных гипертонической болезнью и ИБС на основании данных о нарушении биосинтеза транскортина при моделировании недостаточности кровообращения.

Практическая значимость полученных результатов. Полученные в экспериментах результаты используются для ранней диагностики недостаточности кровообращения. Разработаны методические рекомендаційні «Стероид-белковые взаимодействия и ранняя диагностика недостаточности кровообращения при сердечно-сосудистых заболеваниях» (1983 г.), «Диагностика латентной недостаточности кровообращения при сердечно-сосудистых заболеваниях» 0933 г.), утвержденных МЗ РБ. Совместно с МГА РФ и Гродненским университетом изданы методические рекомендации «Биохимические критерии дефицита кровообращения» (1984 г.), которые внедрены в клиническую практику.

Основные положения диссертации, выносимые на зашиту:

7. Установлена строгая синхронизация по фазам динамики развития компенсаторной піпсрірофин сердца ( КГС) и сопутствующего адаптационного синдрома, что определяет принципиальную возможность использования количественных параметров одного процесса дія характеристики другого.

8. Исследование юрмон-белковых взаимодействии и содержание свободных, общих 11-ОКС в крови больных гипертонической болезнью (ГБ) и ишеми-ческой болезнью (ИБС) при физической наїрузке позволяет выделить два типа изменении в глюкокортпкопдном спектре: увеличение содержания свободных и обшпх і 1-ОКС при неизменном связывании гормонов белками сыворотки крови или отсутствие шмеиенпй > ровня свободных п общих 11-ОКС при сниженном связывании глкжокортикоидов транскортпном крови. Первый тип изменений рьіятілєн у больных без признаков недостаточности кровообращения (сіадия Н,,), второй — у больных с начальной стадией (Н,) недостаточности кровообраіпенші.

9. Кортикостероидсвязывающий глобулин (КСГ). очищенный до гомогенного состояния из плазмы крови крыс с экспериментальной недостаточностью кровообращения, отличается по сорбшюнным и физико-химическим свойствам от выделенного из плазмы крови интактиых крыс. У животных с экспериментальной недостаточностью кровообращения нарушается комплексообразование глюкокоргпкоилов с транскортштом, снижается биосинтез граискорпша срезами печени in vilro.

V больных гипертонической болезнью и шпемичеекой болезнью сердца, осложненных недостаточностью кровообращения нарушается комплексообразование глюкокоргпкоилов с транскорпшом.

4. В начале терминальной с і алии компенсаторной пшерірофин сердиа при беременности у крыс наступает сокращение функциональною резерва надпочечников и стероидсвяіьіваюшеїі способности гранскортнна. Инкорпорированные ¹³Ч (100 кБк/кг) и ^1J'Cs (16 кБк/кг) через 3 месяца у беременных крыс с недостаточ! гостью кровообрашения ведут к резкому снижению етероид-сиязыиаюшей способности транскорпша.

5. Развитие патологического состояния (недостаточности кровообращения) характеризуется нарушением основных стероил-связываюингх свойств транскортина плазмы крови. Снижаются константа сродства к тлюкокоршкоп-там. число (количество) сия ;ываюпш\ мест на белке, а также уровень кортпко-сп'ропдсиязысающего глобулина в плазме крови.

6. Дозированная физическая иаірузка с исследованием стероидного спектра крови является адекватным методическим приемом для выявления латентной недостаточности кровообрашения.

7. Инкорпорирование, радионуклидов ^ш1 (100 кБк/кг) + ¹³⁷Cs (16 кБк/кг) приводит к активации ПОЛ в большинстве тканей организма, однако ангиокси-

дантная система и механизмы детоксикации способны компенсировать развитие процесса, о челі свидетельствует отсутствие изменений в содержании вторичных и конечных продуктов ПОЛ. У облученных животных снижается содержание количества общих липішов, фосфолипидов, холестерина, активность ЛДГ, МДГ, СДГ, креатлнкиназы, эффективность фосфорилированпя (АДФ/О) митохондриями печени при окислении сукпината и 2-оксоглутарата.

Личный вклад соискателя. Автор являлся ответственным исполнителем темы «Изучить стеронд-белковые-взаимодействия в крови при различных стадиях развития недостаточности кровообращения. Разработать и предложить Министерству здравоохранения БССР методы ранней диагностики заболеваний серд_: ца, сопровождающихся явлениями недостаточности кровообращения», № гос. регистрации 81093364, 1983; научным руководителем темы «Изучить биохимические процессы, связанные с образованием свободных радикалов при слабых хронических радиационных поражениях человека и животных». Гос. программа по преодолению в РБ последствий катастрофы на ЧАЭС на 1990-1994 тт. Соискатель разрабатывал модели эксперимента, осуществлял их выполнение, проводил обработку данных, их анализ.

Апробация результатов диссертации. Материалы работы были представлены и докладывались на заседаниях лабораторий Института биохимии АН БССР, 1985-1988 гг.: на 1 международном симпозиуме «Binding proteins: steroid hormones» (Франция, 1986); на международном конгрессе »Steroid protein interaction. Basic and clinical aspects» (Италия, 1987). Материалы диссертации доложены и обобщены на областных научно-практических конференциях акуше-ров-пшекологов Гродненской области (1968, 1988); 8, 9, и 10-н областных научно-практических конференциях « Достижения медицинской науки в практику здравоохранения» (1986-1988); итоговой конференции Гродненского государственного медицинского института (1989, 1993) , 3-ей международной конференции «Экологическая патология и ее фармакокоррекцня» (Чита, 1991); 4-й союзной конференции «Эндокринная система и вредные факторы внешней среды» (Иваново, 1991); Всесоюзной конференции «Радиобиология последствші аварии на ЧАЭС» (Минск, 1991); Радиобиологическом съезде (Киев, 1993); Белорусско-японском симпозиуме '"Acute and Late Consequences of Nuclear Catastrophes: Hiroshima-Nagasaki and Chernobyl" (Минск, 1994); 4-й международной конференции «Application of semiconductor detectors in nuclear physical problems» (Юрмала, 1995); международном симпозиуме «Витамины и здоровье населешгя Беларуси и смежных регионов» (Гродно, 1995); 1-й международной практической конференции «Экологические проблемы Балтийского гидрорегиона республики Беларусь» (Брест, 1996).

Ояубликованность результатов. Основные положения диссертации изложены в 39 научных работах, в том числе: 18 статьях.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на ..„.Тгстраницах машинописи и состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов, литературного указателя и двух приложении. Работа содержит 21 таблицу и 6S рисунков. Список цитируемой литературы включает 340 бнблиотрафнческпх наименований, из которых 244 отечественных и 96 зарубежных.