Пользовательский поиск

Роль восстановленного глутатиона при индукции ПОЛ в гепатоцитах

Защитные системы гепатоцитов от процесса ПОЛ

Из большинства работ, посвященных изучению токсичности различных веществ на модели изолированных гепатоцитов либо культуры этих клеток, следует, что повреждающее действие ве­ществ связано с изменениями в метаболизме глутатиона. Это и неудивительно. Восстановленный глутатион GSH — неотъемлемый компонент ре­акций, катализируемых глутатионпероксидазой (ГПО). Субстрата­ми этого фермента являются первичные молекулярные продукты ПОЛ — гидроперекиси ненасыщенных жирных кислот.

Продолжение ниже

Эффективность лучших препаратов для похудения

... году его продажа на рынке была ограничена, потому что более глубокие исследования показали увеличение риска возникновения серьезных осложнений ... ... безопасности Орлистата в связи с сообщениями о серьезных нарушениях функций печени у небольшого количества людей, принимающих его. Взаимосвязи между ...

Читать дальше...

всё на эту тему


Если в культуре гепатоцитов имеет место снижение содержания GSH во времени, то с большой степенью достоверности можно го­ворить об интенсификации ПОЛ, вызванной тем или иным факто­ром. Это взаимоотношение прослежено в работе Ананди с соавторами. В ней показано, что при индукции ПОЛ хлорамином-Т в изолированных гепатоцитах происходит падение количества GSH. Это ведет в конечном счете к лизису клеток — явлению, ко­торое уже рассматривалось в более ранней работе Хегберга и Кристоферсона. Токсическое действие гидроперекиси кумола, диэтилмалеата и парацетамина на гепатоциты не обязательно со­провождается окислением GSH и накоплением МДА.

Исследования Хегберга с соавторами показали, что в за­висимости от природы индуктора ПОЛ способность GSH участво­вать в этом процессе может проявляться по-разному.

Индукция ПОЛ в изолированных гепатоцитах комплексом Fe+3 — АДФ (наиболее эффективная концентрация 187мкМ) и гидроперекисью кумола уже в первые 10 минут инкубации вызывала снижение содержания GSH и нарастание GSSG. При этом ГПК оказалась более сильным индуктором, чем Fe3+ — АДФ. ГПК в концентрации 150мкМ, когда скорость индукции ПОЛ еще мала, вызывала заметное снижение содержания GSH и образование GSSG в гепатоцитах уже в первые 5 минут инкубации. Однако на 20-й минуте снова преобладала восстановленная форма глутаткона GSH. ГПК в данном случае, по-видимому, под­вергалась воздействию ГПО, и в этой реакции участвовал восстановленный глутатион. Скорость реакции достаточно высока, чтобы уже через 5мин ГПК в гепатоцитах была превращена системой GSH+ГПО в оксикислоту и расходование GSH прекратилось.

При более высоких концентрациях (до 300мкМ и выше) ГПК эффективно индуцировала ПОЛ в гепатоцитах, и снижение содер­жания GSH происходило с большей скоростью, чем при действии на гепатоциты ГПК в концентрации 150мкМ. Это происходило потому, что ГПК в концентрациях, превышающих 150мкМ, подвергается гомолитическому распаду на цитохром Р-450. Образующиеся при этом активные радикальные интермедиаты индуцируют цепные реакции окисления липидов в клетках печени, по-видимому, прежде всего ацильных остатков фосфолипидов мембран эндоплазматического ретикулума, где локализована ферментная система монооксигеназ со смешанной функцией, терминальным компонентом которой яв­ляется цитохром Р-450.

В некоторых случаях не ПОЛ вызывает снижение содержания GSH в клетках печени, а наоборот, развитие ПОЛ в гепатоцитах наступает вследствие дефицита GSH, вызванного воздействием токсиканта. Подобную картину наблюдали Экстрем и Хегберг, когда исследовали действие хлороформа на свеже­выделенные гепатоциты крыс. В течение первого часа инкубации происходило снижение содержания GSH в клетках, что было следствием активного метаболизма СНСl3. В гепатоцитах, выде­ленных из печени крыс, индуцированных фенобарбиталом, интен­сивность метаболизма СНСl3 и интенсивность падения содержания GSH были значительно выше, чем в гепатоцитах из неиндуцированных фенобарбиталом крыс. Взаимодействие продук­тов метаболизма СНСl3 (образование этих продуктов сходно с образованием продуктов метаболизма ССl4) с белками гепатоци­тов, в том числе ферментами, ответственными за синтез GSH в клетках, явилось причиной снижения содержания GSH в клетках.

Радикальные продукты метаболизма СНСl3 менее активны, не­жели продукты метаболизма ССl4. Поэтому они не могут высту­пать инициаторами свободнорадикального окисления липидов: за­щитный антиоксидантный барьер непреодолим для них. Белковые компоненты клеток в меньшей степени, нежели липиды, защищены от атаки свободными радикалами, которые способны «сшивать» белки.

Снижение уровня GSH в гепатоцитах через 1ч их инкубации с СНСl3 вызывало развитие процесса ПОЛ (накопление МДА). Одновременно нарушалась проницаемость плазматической мембраны гепатоцитов и начинался лизис клеток. Парацетамол, субстрат цитохрома Р-450, предварительно добавленный в суспензию гепатоцитов, снижал скорость образования МДА и предотвращал лизис клеток. Таким образом, токсическое действие СНСl3, на гепатоциты проходит в две фазы:

  1. про­дукты метаболизма СНСl3 изменяют условия обмена GSH, что ведет к снижению его уровня в клетках;

  2. развивающееся в связи с этим ПОЛ ведет к деструкции клеток.

В некоторых работах не было отмечено связи между актива­цией ПОЛ в гепатоцитах и потерей ими восстановленного глутатиона. Иногда процесс ПОЛ вызывал не снижение уровня GSH в культуре клеток печени, нагруженных комплексом Fe-нитрилтриацетат, а его возрастание.

Таким образом, изменение содержания восстановленного глутатиона в гепатоцитах, даже если при этом не регистрируются продукты ПОЛ, позволяет говорить об интенсификации процесса ПОЛ, тем более, если при этом наблюдается повреждение клеток печени.

Помимо глутатионпероксидазной защитной системы в клетках печени существуют другие ферментные системы, также обезвре­живающие эти клетки от действия активных форм кислорода, уча­ствующих в инициации ПОЛ. К таким системам относятся ферменты супероксиддисмутаза и каталаза, при аддитивном действии которых О2 и Н2О2 обезвреживаются.

Эти ферментные системы в различных клетках играют центральную роль в регуляции ПОЛ на стадии инициирования. Мощ­ность этих систем в физиологических условиях достаточно высока. Но для обеспечения надежности защиты при развитии процессов ПОЛ в клетке существуют также и неферментативные системы: ловушки ОН-радикалов, алкильных и алкоксильных радикалов (антиоксиданты; альфа-токоферол, витамин С, стероидные гормоны).

Другая возможность антиоксидантной защиты состоит в уда­лении из гидрофобной фазы мембран ионов металлов переменной валентности с помощью эндогенных хелаторов — органических кислот, гистидина и др.

Кроме этого, в защите от действия продуктов ПОЛ, по-видимому, важна роль фермента фосфолипазы А2, способной отщеплять модифицированные полиеновые жирнокислотные цепи фосфолипи­дов. Гидрофильность этих цепей повышается благодаря появлению в них гидроперекисных группировок, что облегчает включение ацильных остатков в дальнейший окислительный метаболизм.

Важным неспецифическим фактором регуляции ПОЛ, дейст­вующим практически на всех стадиях процесса, является структур­ный антиокислительный эффект, под которым понимают комплекс свойств биомембран, ограничивающий доступ субстратов ПОЛ — ацильных непредельных остатков фосфолипидов для кислорода и его активных форм, катализаторов ПОЛ, радикальных интерме­диатов ПОЛ.

И, наконец, как мы уже рассматривали, ГПО способна превра­щать гидроперекиси жирных кислот в оксикислоты; эта реакция идет в присутствии восстановленного глутатиона, в ходе которой происходит его окисление.

Если в гепатоцитах надежность всех антиокислительных систем высока, то, по-видимому, развитие процессов ПОЛ будет сильно ограничено. Естественно, что это верно только тогда, когда гепа­тоциты находятся в адекватных условиях инкубации и метаболи­ческие характеристики, в том числе и системы защиты клеток от процессов свободнорадикального окисления липидов, соответству­ют нативным критериям.

Кинетика спонтанного ПОЛ в гепатоцитах при их инкубации в первые часы после выделения может быть критерием надежно­сти этих систем. Методическая тщательность выделения клеток печени играет положительную роль в получении высоких характеристик, касающихся антиокислительной способности гепатоци­тов при их инкубации. Вероятно, разные авторы получают доста­точно противоречивые данные о роли ПОЛ в токсическом эффекте различных веществ на клетки печени именно в силу того, что в каждом конкретном случае в гепатоцитах могут быть иные соот­ношения между факторами, способствующими активации ПОЛ и препятствующими развитию этого процесса. Немаловажное значе­ние имеет также то, на каком этапе развития ПОЛ — инициации, пропагации или образования вторичных продуктов — нарушается надежность систем защиты в клетке.

При действии различных токсикантов — индукторов ПОЛ — на клетки печени можно резко нарушить надежность антиоксидантных систем защиты на разных этапах развития ПОЛ.

Рассмотрим теперь подробнее возможные последствия индук­ции ПОЛ в гепатоцитах.

Повреждения гепатоцитов, вызванные индукцией ПОЛ

Развитие процесса ПОЛ независимо от того, какие индукторы вызвали этот процесс, может вести к деструктивным изменениям в клетках. Это происходит потому, что в результате свободнора­дикального окисления липидов в клетках накапливаются различные продукты, оказывающие отрицательное действие на внутри­клеточные компоненты клеток: инактивация и солюбилизация мембранных ферментов, нарушение белок-липидных взаимодействий в мембранах, образование межмолекулярных сшивок. Такие повреждающие воздействия ПОЛ на клетку проявляются, как правило, при нарушении регуляции этого процесса, т.е. при развитии различных патологий. Повреждение кле­ток в результате развития процесса ПОЛ может при прочих равных условиях ускорять этот процесс.

Гепатоциты являются хорошей моделью для исследования ме­ханизмов таких повреждений. Активация ПОЛ связана с ультраструктурными изменениями в гепатоцитах, с уменьшением активности глюкозо-6-фосфатазы, которая влияет на се­креторные функции этих клеток.

Исследования индукции ПОЛ в гепатоцитах позволяют отве­тить на вопросы, связанные не только с первичными явлениями протекания процесса ПОЛ, но и с более глубокими изменениями в клетках печени при развитии этого процесса. Как мы уже отме­чали, при индукции ПОЛ ССl4 или другими индукторами в некоторых случаях происходит увеличение количества поврежденных клеток, а при определенных условиях повреждение гепатоцитов вызывает интенсификацию ПОЛ.

Костеру с соавторами удалось установить на микро­сомальной фракции печени и гепатоцитах, что при индукции НАДФН-зависимого ПОЛ в микросомах и индукции ПОЛ Fe3+ — АДФ и ГПК в гепатоцитах с течением времени образуются хро­мопротеиды, обладающие характерной флуоресценцией. Применяя специфические ингибиторы образования ОН-радикала — тиомочевину и каталазу, Костер с соавторами показали, что инициирую­щим радикалом в процессе ПОЛ как в микросомах, так и в изо­лированных гепатоцитах является ОН-радикал: образование вто­ричных продуктов ПОЛ (МДА) в гепатоцитах коррелирует с на­коплением хромопротеидов и эффективно ингибируется каталазой и тиомочевиной.

Возможность индуцировать НАДФН-зависимое ПОЛ в гепа­тоцитах системой Fe3+/Fe2+ — АДФ в присутствии НАДФН и сня­тие таким образом антиоксидантной «блокады», как делают некоторые исследователи, приводит к тому, что развитие процесса ПОЛ постепенно выходит из-под контроля регуляторных систем защиты. При использовании других способов индукции ПОЛ в гепатоцитах контроль со стороны этих регуляторных систем также начинает ослабевать. Ввиду этих причин в «стрессированных» гепатоцитах и происходят изменения, ведущие к накоплению продуктов ПОЛ, а вследствие этого и различным видам повреждений в клетках печени как на молекулярном, так и клеточном уровнях.

Предотвращать эти вредные для клетки воздействия, происходящие в результате активации процесса ПОЛ в гепатоците, возможно. Весьма эффективным способом является увеличение мощности антиоксидантной системы посредством внесения в суспензию или культуру гепатоцитов различных антиоксидантов.




© Авторы и рецензенты: редакционный коллектив оздоровительного портала "На здоровье!". Все права защищены.


 
Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений
Загрузить изображение
 

nazdor.ru
На здоровье!
Беременность | Лечение | Энциклопедия | Статьи | Врачи и клиники | Сообщество


О проектеКарта сайта β На здоровье! © 2008—2015
nazdor.ru, nazdor.com
Контакты Наш устав

Рекомендации и мнения, опубликованные на сайте, являются справочными или популярными и предоставляются широкому кругу читателей для обсуждения. Указанная информация не заменяет квалифицированную медицинскую помощь, основанную на истории болезни и результатах диагностики. Обязательно проконсультируйтесь с врачом.

Размещенные на сайте информационные материалы, включая статьи, могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет согласно Федеральному закону №436-ФЗ от 29.12.2010 года "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию".