ВВЕДЕНИЕ 6
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 8
1.1. Свободнорадикальные процессы: общие представления, роль в организме в
норме и при патологических состояниях 8
1.1.1. Понятие о свободных радикалах и их источниках в организме 8
1.1.2. Общая характеристика активных форм кислорода 9
1.1.3. Антиоксидантная система организма 11
1.2. Аконитатгидратаза: характеристика, роль в организме, превращения
цитрата 14
1.3. Изменения метаболизма в клетках сердца при ишемии 15
1.3.1. Понятие об ишемической болезни сердца 15
1.3.2. Патобиохимия ишемической болезни сердца 17
1.3.3. Молекулярно-биологические аспекты развития 19
1.4. Сукцинат: общая характеристика и применение в медицине 21
1.5. Хитозан 23
Глава 2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 27
2.1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 27
2.2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 28
2.2.1. Объект исследования 28
2.2.2. Создание модели повреждения сердца и способы введения протектора 28
2.2.3. Методы исследования 29
2.2.3.1. Получение сыворотки крови и гомогената сердца крыс 29
2.2.3.2. Оценка активности аспартатаминотрансферазы 29
2.2.3.3. Оценка активности креатинкиназы-МВ в сыворотке крови 31
2.2.3.4. Определение параметров биохемилюминесценции 32
2.2.3.5. Определение активности аконитазы 32
2.2.3.6. Определение содержание общего белка 33
2.2.3.7. Определение содержания цитрата по методу Нательсона 34
2.2.3.8. Статистическая обработка данных 35
2.3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 37
2.3.1. Влияние сукцината хитозана на маркерные показатели повреждения
кардиомиоцитов 37
2.3.2. Параметры биохемилюминесценции в тканях крыс при воздействии
сукцината хитозана на фоне повреждения миокарда, вызванного изопротеренолом 40
2.3.3. Исследование активности аконитазы и содержания цитрата в сыворотке
крови и миокарде крыс при введении сукцината хитозана на фоне повреждения миокарда 49
ВЫВОДЫ 57
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Высокий уровень заболеваемости и смертности от болезней системы кровообращения в значительной мере обусловлен широкой распространенностью ишемической болезни сердца (ИБС) [20]. Согласно статистическим данным, распространенность ИБС в Российской Федерации составляет 13,5%, в США этот показатель почти в 2 раза ниже. По прогнозам, распространенность ИБС к 2030 г. увеличится на 9,3%, затраты на лечение и реабилитацию больных возрастут на 198% по сравнению с таковыми в 2010 г., что свидетельствует о росте значимости данной причины смертности и потери трудоспособности населения [16].
Согласно определению Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ), под ИБС понимают заболевание сердечной мышцы, которое обусловлено нарушением равновесия между коронарным кровотоком и метаболическими потребностями сердечной мышцы, точнее, кардиомиоцитов [9]. Установлено, что одним из ведущих механизмов ишемического повреждения миокарда является окислительный стресс (ОС) на фоне снижения активности ферментативного и неферментативного звена антиоксидантной системы (АОС), высокого содержания атерогенных липидов и токсических продуктов их окисления, накопления в митохондриях промежуточных продуктов цикла трикарбоновых кислот. Последующая реперфузия сопровождается усилением процессов
свободнорадикального окисления и угнетением деятельности миокарда за счёт пероксидного окисления накопившихся промежуточных продуктов энергетической цепи [30].
В этой связи в терапии ИБС и острого инфаркта миокарда особый интерес представляет использование веществ с антиоксидантной активностью. Перспективными терапевтическими агентами здесь представляются производные сукцината и хитозана. Сукцинат (янтарная кислота) - универсальный клеточный метаболит. Хорошо известны антигипоксические свойства данного соединения, сопряженные с его способностью усиливать в тканях утилизацию кислорода, восстанавливать НАД-зависимое дыхание, интенсифицировать ресинтез АТФ.
Также известно о положительном воздействии препаратов янтарной кислоты на свободнорадикальный гомеостаз при различных патологиях . Хитозан (поли-(1,4)- 2-амино-2-дезокси-0-0-глюкоза) - производное хитина, также обладает широким спектром активности, в том числе и антиоксидантной [14].
В связи с вышесказанным, целью данной работы явилась оценка воздействия сукцината хитозана на свободнорадикальные процессы в тканях крыс с экспериментальным ишемическим повреждением миокарда.
1. При введении сукцината хитозана на фоне изопротеренол- индуцированного повреждения миокарда наблюдалось снижение активности аспартатаминотрансферазы и креатинкиназы-МВ в сыворотке крови крыс по сравнению с патологией, что указывает на снижение степени цитолиза кардиомиоцитов и свидетельствует о наличии кардиопротекторных свойств у компанентов данного соединения.
2. В тканях крыс с повреждением миокарда, которым вводили исследуемое соединение, отмечалось изменение параметров БХЛ, характеризующих интенсивность свободнорадикальных процессов (S и Imax) и общую антиоксидантную активность (tga2), в сторону контрольных значений, что свидетельствует о возможности проявления сукцинатом хитозана антиоксидантных свойств, направленных на подавление чрезмерной продукции АФК при патологии миокарда.
3. Воздействие сукцината хитозана сопровождалось изменением в сторону контрольных значений активности аконитатгидратазы и содержания цитрата в тканях экспериментальных животных с изопротереноловым инфарктом миокарда.
4. Полученные результаты указывают на способность сукцината хитозана оказывать протекторное действие и позитивное регулирующее воздействие на свободнорадикальный гомеостаз, снижая степень проявления оксидативного стресса при повреждении миокарда, индуцированном введением изопротеренола.
1. Активность эндогенной системы антиоксидантной защиты в процессе жизнедеятельности организма / М.А. Луцкий [и др.]. // Успехи современного естествознания. - 2014. -№ 12 (часть 1). - С. 20-23.
2. Антибактериальное действие низкомолекулярного хитозана в
отношении Escherichia coli / С.Н. Куликов [и др.]. // Ученые записки
Казанского университета. Серия Естественные науки. - 2013. - Т. 155, №. 3. - С. 27-39.
3. Антиоксиданты: классификация, фармакотерапевтические свойства, использование в практической медицине / С.А. Шахмарданова [и др.]. // Журнал фундаментальной медицины и биологии. - 2016. - № 3. - С. 4-15.
4. Афанасьев В.Г. К микрометоду определения лимонной кислоты в сыворотке крови с помощью фотоэлектроколориметра / В.Г. Афанасьев, B.C. Зайцев, Т.И. Вольфсон // Лабораторное дело. - 1973. - №4. - С. 115-116.
5. Биологическая роль и метаболическая активность янтарной кислоты /
А.А. Евглевский [и др.]. // Вестник Курской государственной
сельскохозяйственной академии. - 2013. - №9. - С 67-69.
6. Варшавский Б.Я. Химия и биохимия свободно-радикального окисления / Б.Я. Варшавский, Л.П. Галактионова, Ю.В. Кореновский.- Барнаул: Издательство Алтайского медицинского университета, 2002. - 57 с.
7. Влияние соединений на основе янтарной кислоты и хитозана на активность аконитатгидратазы и содержание цитрата в тканях крыс при ишемии/реперфузии головного мозга / О.А. Сафонова [и др.]. // Химико-фармацевтический журнал. - 2014. - Т.48, №12. - С. 3-6.
8. Гальбрайх Л.С. Хитин и хитозан: строение, свойства, применение / Л.С. Гальбрайх // Соросовский образовательный журнал. - 2001. - Т. 7, №. 1. - С. 51-56.
9. Дзугкоева Ф.С. Биохимические и функциональные показатели сыворотки крови у больных с ишемической болезнью сердца II ФК / Ф.С.
Дзугкоева, О.Ю. Гармаш // Владикавказский медико-биологический вестник. -
2012. - Т. 14. - №. 22. - С. 109-112.
10. Евстратова О.Р. Роль процессов свободнорадикального окисления в развитии патологий // О.Р. Евстратова, А.С. Харитонова, М.В. Лущик // Международный студенческий научный вестник. - 2016. - №4. - С. 146-148.
11. Закирова Н.Э. Роль иммуновоспалительных реакций и дисфункции эндотелия в ремоделировании миокарда и прогрессировании ишемической болезни сердца / Н.Э. Закирова, А.Н. Закирова // Рациональная фармакотерапия в кардиологии. - 2014. - Т. 10, №. 5. - С. 488-494.
12. Залевская Н.Г. Современные методы лабораторного подтверждения инфаркта миокарда / Н.Г. Залевская. // Научные ведомости. Серия Медицина. Фармация. - 2011. - №10. - С. 260-267.
13. Зенков Н.К. Редокс-чувствительная система Keap1/Nrf2/ARE как фармакологическая мишень при сердечно-сосудистой патологии / Н.К. Зенков, А.Р. Колпаков, Е.Б. Меньщикова // Сибирский научный медицинский журнал. - 2015. - Т. 35,№5. - С. 5-24.
14. Ильина А.В. Нейтрализация активных форм кислорода хитозаном и его производными in vitro/vivo / А.В. Ильина, В.П. Варламов // Прикладная биохимия и микробиология. - 2016. - Т. 52, №1. - С. 5-20.
15. Использование хитозана в производстве молочных продуктов / Т.В. Буткевич [и др.]. // Труды Белорусского государственного университета. - 2014. - Т.9. - С. 181-190.
16. Ишемическая болезнь сердца. Современная реальность по данным всемирного регистра CLARIFY / С.А. Шальнова [и др.]. // Кардиология. -
2013. - Т. 53, №. 8. - С. 28-33.
17. Ишемическая болезнь сердца: патофизиология ишемии миокарда, функциональные исследования, хирургическое лечение / В.С. Клименко [и др.]. // Клиническая геронтология. - 2006. - Т. 10, № 12. - С. 62-76.
18. Канаровский Е.Ю. Кинетика антиоксидантной активности а- токоферола и некоторых его гомологов. Часть 1. Обзор проблемы. Теоретическая модель / Е.Ю. Канаровский, О.В. Ялтыченко, Н.Н. Горинчой // Электронная обработка материалов. - 2017. - № 53. С. 48-66.
19. Киладзе Е.С. Ишемическая болезнь сердца. Жизнь продолжается. / Е.С. Киладзе. - М.: Эксмо-Пресс, 2010. - 160 с.
20. Клиническая патофизиология / В.А. Чернышов [и др.]. - СПб:
СпецЛит, 2015. - 472 с.
21. Крюков Н.Н. Ишемическая болезнь сердца (современные аспекты клиники, диагностики, лечения, профилактики, медицинской реабилитации, экспертизы). / Н.Н. Крюков, Е.Н. Николаевский, В.П. Поляков. - Самара: ООО «ИПК Содружество», 2010г. - 651 с.
22. Ленинджер А. Биохимия / А. Ленинджер. - М.: Мир, 1977. - 957с.
23. Лозбина Н.В. Свойства хитозана и его применение в офтальмологии / Н.В. Лозбина, И.Н. Большаков, В.И. Лазаренко // Сибирское медицинское обозрение. - 2015. - №5. - С. 5-12.
24. Максимов И.В. Биологическая активность хитина и сферы его применения / И.В. Максимов // Известия Уфимского научного центра РАН. - 2013. - №2. - С. 38-61.
25. Матасова Л.В. Аконитаза млекопитающих при окислительном стрессе / Л.В. Матасова, Т.Н. Попова. // Биохимия. - 2008. - Т. 73, вып. 9. - С. 1189¬1198.
26. Матейкович П.А. Глутатионпероксидаза как фермент системы антиоксидантной защиты клеток / П.А. Матейкович // Международный научный журнал. - 2016. - Т. 3, №6. - С. 21-24.
27. Меньшикова В.В. Лабораторные методы исследования в клинике: Справочник / В.В. Меншикова. - М.: Медицина, 1987. - 368 с.
28. Методы оценки оксидативного статуса: учебно -методическое пособие для вузов / Т.И. Рахманова [и др.]. — Воронеж: ИПЦ ВГУ, 2009. — 62 с.
29. Михин В.П. Цитопротекция в кардиологии: достигнутые успехи и перспективы. Часть 2 / В.П. Михин // Архивъ внутренней медицины. - 2014. - №. 2. - С. 33-39.
30. Михин В.П. Цитопротекция в кардиологии: достигнутые успехи и перспективы. Часть 1 / В.П. Михин. // Архивъ внутренней медицины. - 2014. - №. 1. - С. 44-49.
31. Моисеев В.С. Сердечная недостаточность и достижения генетики /
B. С. Моисеев // Сердечная недостаточность. - 2000. - Т. 1, №. 4. - С. 121-130.
32. Никитенко П.Г. Хитозан - полимер будущего / П.Г. Никитенко, Л.С. Хрустицкая // Наука и инновации. - 2013. - Т. 9, №. 127. - С. 14-18.
33. Новиков В.Е. Роль активных форм кислорода в физиологии и патологии клетки и их фармакологическая регуляция / В.Е. Новиков, О.С. Левченкова, Е.В. Пожилова // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. - 2014. - Т. 12, №4. - С. 13-19.
34. Оковитый С.В. Применение сукцинатов в спорте / С.В. Оковитый,
C. В. Радько // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. - 2015. - №6. - С. 59-65.
35. Орлов Ю.П. Роль сукцинатов при критических состояниях / Ю.П. Орлов, Н.В. Говорова // Общая реаниматология. - 2014. - Т. 10, №. 6. - С. 65¬
78.
36. Оценка влияния миокардиальных цитопротекторов на процессы перекисного окисления липидов у больных стабильной стенокардией до и после хирургической реваскуляризации миокарда / И.Г. Гордеев [и др.] // Российский кардиологический журнал. - 2017. - №. 3. - С. 41-46.
37. Патофизиология сердца: учебное пособие / Е.В. Гузовская, С.Ф. Непомнящих. - Иркутск: Издательство ИГМУ - 48 с.
38. Патофизиология: учебник: в 2 т. / В.В. Новицкий, Е.Д. Гольдберг, О.И. Уразова. - М.: ООО ГЭОТАР-Медиа, 2009. - 640 с.
39. Препараты янтарной и фумаровой кислот как средства профилактики и терапии различных заболеваний / С.А. Шахмарданова [и др.]. // Журнал фундаментальной медицины и биологии. - 2016. - № 3. - С. 16-30.
40. Роль окислительного стресса в развитии
хронической болезни почек и способы его оценки / О.С. Оксенюк [и др.]. // Журнал фундаментальной медицины и биологии. - 2016. - № 1. - С. 15-24.
41. Роль оксида азота в процессах свободнорадикального окисления / А.Г. Соловьева [и др.]. // Вестник Российской военно-медицинской академии. -
2016. - №1. - С. 228 - 233.
42. Свободнорадикальное окисление липидов и белков - универсальный
процесс жизнедеятельности организма / М.А. Луцкий [и др.]. // Успехи
современного естествознания. - 2014. -№ 12 (часть 1). - С. 24-28.
43. Семенова Е.В. Физико-химические свойства изоформ
аконитатгидратазы в гепатоцитах интактных и голодающих крыс / Е.В. Семенова // Сборник тезисов 5-ой Пущинской школы-конференции молодых ученых “Биология - наука 21го века”. -
(http://prc.psn.ru/conf/kmu2001/mbib/Semenova.shtml).
44. Смирнов А.В. Янтарная кислота и ее применение в медицине. Часть 1. Янтарная кислота: метаболит и регулятор метаболизма организма человека / А.В. Смирнов, О.Б. Нестерова, Р.В. Голубев // Нефрология. - 2014. - Т.18, №2.
- С. 33-41.
45. Смирнов А.В. Янтарная кислота и ее применение в медицине. Часть 2. Применение янтарной кислоты / А.В. Смирнов, О.Б. Нестерова, Р.В. Голубев // Нефрология. - 2014. - Т.18, №4. - С. 12-24.
46. Таныгина Е.С. Воздействие бигуанидиновых производных на свободнорадикальный гомеостаз при кардиоваскулярной патологии: дис. канд. биолог. наук : 06.03.01: защищена 18.11.15 / Е.С. Таныгина. — Воронеж, 2015.
— 253 с.
47. Терапевтические эффекты хитозана при костномозговой форме лучевой болезни у лабораторных животных / О.Ю. Ешкова [и др.]. // Вестник Нижегородского университета им. НИ Лобачевского. - 2010. - №. 22. - С. SIS¬SIS.
48. Улащик В.С. Активные формы кислорода, антиоксиданты и действие лечебных физических факторов / В.С. Улащик // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. - 2013. - №1. - С. 60-69.
49. Хитозан: структура и свойства. Использование в медицине / Ю.А. Петрович [и др.]. // Стоматология. - 2008. - Т. 87, №. 4. - С. 72-78.
50. Шпортько О.В. Лабораторная диагностика острого инфаркта миокарда / О.В. Шпортько, А.Ю. Кулик, Н.А. Сафаргалина-Корнилова. // Современные методы исследования в клинике внутренних болезней: материалы научной конференции молодых ученых и студентов, посвященной 210-летию ХНМУ, Харьков, 28 апреля 2014 г. - Харьков, 2014. - С. 10-12.
51. Щербак Н.С. Роль индуцируемого гипоксией фактора-1 (hif-1) в реализации цитопротективного эффекта ишемического и фармакологического посткондиционирования / Н.С. Щербак, М.М. Галагудза, Е.В. Шляхто // Российский кардиологический журнал. - 2014. - №11. - С. 70-75.
52. Эндотелиальная дисфункция и “окислительный стресс” при нестабильном течении ишемической болезни сердца / А.Е. Кратнов [и др.]. // Медицинская иммунология. - 2005. - Т. 7. - №. 5. - С. 569-574.
53. Administration of zinc complex of acetylsalicylic acid after the onset of myocardial injury protects the heart by upregulation of antioxidant enzymes / S. Korkmaz-Icoz [et al.]. // The Journal of Physiological Sciences. - 2016. - Vol. 66, №. 2. - P. 113-125.
54. Ahmadinejad F. Molecular mechanisms behind free radical scavengers function against oxidative stress / F. Ahmadinejad [et al.]. //Antioxidants. - 2017. - Vol. 6, №. 3. - P. 51-65.
55. Baicalin ameliorates isoproterenol-induced acute myocardial infarction through iNOS, inflammation and oxidative stress in rat / Chen H. [et al.]. // International Journal of Clinical and Experimental Pathology. - 2015. - Vol. 8, №. 9. - P. 10139-10147.
56. Bulteau A.L. Redox-dependent modulation of aconitase activity in intact mitochondria / A.L. Bulteau, M. Ikeda-Saito, L.I. Szweda // Biochemistry. - 2003. -
V. 42, № 50. - P. 14846-14855.
57. Chandrasekar B. Induction of proinflammatory cytokine and antioxidant enzyme gene expression following brief myocardial ischaemia / B. Chandrasekar,
J.T. Colston, G.L. Freeman // Clinical & Experimental Immunology. - 1997. - Vol.108, №. 2. - Р. 346-351.
58. De Zwaan C. Mechanisms of cell death in acute myocardial infarction: pathophysiological implications for treatment / C. De Zwaan, M.J.A.P. Daemen,
W. T. Hermens //. Netherlands Heart Journal. - 2001. - №9. - Р. 30-44.
59. Freminet A. Carbohydrate and acid metabolism during acute hypoxia in rats blood and heart metabolites / A. Freminet // Comp. Biochem. And Physiol. - 1981. - V.70, №3. - P.427 - 430.
60. Gray N.K. Translational regulation of mammalian and Drosophila citric acid cycle enzymes via iron-responsive elements / N.K. Gray, K. Pantopoulos, T. Dandeckar // Proc. Nat. Acad. Sci. - 1996. - V.93, №19. - P. 4925-4930.
61. Gruer M.J. The aconitase family: Three structural variations on a common theme / M.J. Gruer, P.J. Artymiuk, J.R. Guest // Trends Biochem. - 1997. - V.22, №1. - P.3-6.
62. Hanson E.S. Hypoxia post-translationally activates iron-regulatory protein / E.S. Hanson, L.M. Foot // J. Biol. Chem. - 1999. - V.274, №2. - P.5947-5052.
63. Hanson E.S. Regulation of iron regulatory protein during hypoxia and hypoxia/reoxygenation / E.S. Hanson, E.A. Leibold // J. Biol. Chem. - 1998. - V.273, №1. - P.7588-7593.
64. Hausenloy D.J. Myocardial ischemia-reperfusion injury: a neglected therapeutic target / D.J. Hausenloy, D.M. Yellon //The Journal of clinical investigation. - 2013. - Vol. 123, №. 1. - Р. 92-100.
65. Hutter D.E. Redox state changes in density-dependent regulation of proliferation / D.E. Hutter, B.G. Till, J.J. Green // Exp. Cell. Res. - V.232. - P.435¬438.
66. Identification of high molecular mass mitochondrial oxaloacetate kenoenoltautomerase as inactive aconitase / M.C. Kennedy [et. al.] // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. - 1992. - V.89, № 24. - P. 11730-11734.
67. Kabel Ahmed M. Free radicals and antioxidants: role of enzymes and nutrition / Ahmed M. Kabel // World Journal of Nutrition and Health. - 2014. - Vol. 2, №. 3. - P. 35-38.
68. Nimse S.B. Free radicals, natural antioxidants, and their reaction mechanisms / S.B. Nimse, D. Pal // Rsc Advances. - 2015. - Vol. 5, №. 35. - P. 27986-28006.
69. Ozougwu J.C. The Role of Reactive Oxygen Species and Antioxidants in Oxidative Stress / J.C. Ozougwu. // International Journal of Research in Pharmacy and Biosciences. - 2016. - Vol. 3, №6. - P. 1-8.
70. Pathak K. An overview of antioxidant and free radicals-a review article / K. Pathak, S.W. Rahman, S. Bhagawati // Chemical Science Review and Letters. -
2017. - Vol. 6, №. 21. - P. 242-251.
71. Protective effect of curcumin against myocardium injury in ischemia reperfusion rats / H.J. Liu [et al.]. //Pharmaceutical biology. - 2017. - Vol.. 55, №. 1. - p. 1144-1148.
72. Rafalowska U. The effect of aspartate on citrate metabolism in the cytosolic fraction of brain under conditions of normoxia, hypoxia and anesthesia / U. Rafalowska, M. Erecinska, B. Chance // J. Neurochem. - 1975. - V.25, №4. - P.497-501.
73. Redox aspects of chaperones in cardiac function / C. Penna [et al.]. // Frontiers in Physiology. - 2018. - Vol. 9. - P. 216-230.
74. Sisein E.A. Biochemistry of free radicals and antioxidants / E.A. Sisein // Scholars Academic Journal of Biosciences. - 2014. - Vol. 2, №. 2. - P. 110-118.
75. Tarone G. Keep your heart in shape: molecular chaperone networks for treating heart disease / G. Tarone, M. Brancaccio // Cardiovascular research. - 2014. - Vol. 102, №. 3. - P. 346-361.
76. The role of melatonin as an antioxidant in the follicle / H. Tamura [et al.]. // Journal of ovarian research. - 2017. - Vol. 5, № 1. - P. 177-185.
77. The role of Nrf2-mediated pathway in cardiac remodeling and heart failure / S. Zhou [et al.]. // Oxidative medicine and cellular longevity. - 2014. - Vol. 2014. - Р. 11-27.
78. Vichova T. Oxidative stress: Predictive marker for coronary artery disease / T. Vichova, Z. Motovska. // Experimental & Clinical Cardiology. - 2013. - Vol. 18, № 2. - P. 88-91.
79. Wu J. HIF-1a in heart: protective mechanisms / J. Wu [et al.]. // American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. - 2013. - Vol. 305, № 6. - P. 821-828.