АДСОРБЦИЯ ПОЛОВЫХ ГОРМОНОВ НА ЛИГНИНЕ

АДСОРБЦИЯ ПОЛОВЫХ ГОРМОНОВ НА ЛИГНИНЕ
Вайкшнорайте М. А., Канева А. М.,1 Карманов А. П.,
Борисенков М. Ф.
Института физиологии Коми НЦ УрО РАН,
химии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, Россия
1Института
Желудочно-кишечный тракт играет ключевую роль в метаболизме и выведении половых
стероидных гормонов из организма млекопитающих. Важнейшим механизмом, обеспечивающим
экскреторную функцию желудочно-кишечного тракта, является механизм гепато-энтеральной
циркуляции, согласно которому, половые гормоны в организме млекопитающих совершают два или
более циклов циркуляции между энтеральной и внутренней средами [4]. При этом гормоны
превращаются из активных в менее активные формы за счет присоединения или отщепления боковых
остатков к стероидному скелету молекулы [5, 6]. На заключительном этапе половые стероидные
гормоны превращаются в полностью неактивные метаболиты после присоединения к ним остатков
глюкуроновой и серной кислот [4].
Ранее одним из нас [2] было показано, что в химусе из преджелудков у самок жвачных животных
содержится значительное количество неконьюгированных эстрадиола и прогестерона. Было
высказано предположение, что не только печень, но и желудок участвует в выведении половых
гормонов из организма. Грубые волокна химуса адсорбируют поступающие в полость желудка
половые гормоны и таким образом препятствуют их всасыванию в кровь. Целью настоящей работы
явилось изучение адсорбирующих свойств грубых волокон химуса овец и отдельных его компонентов
по отношению к половым стероидным гормонам.
Материалы и методы
Cодержимое рубца-сетки овец извлекали через отверстие фистулы. Жидкую фракцию химуса
отделяли путем фильтрации через марлю. Твердую фракцию химуса высушивали при 80°С.
Эксперименты по адсорбции гормонов на углеводородных полимерах проводили в условиях in vitro.
Из твердой (т) и жидкой (ж) фракций химуса рубца овец, активированного угля (ау), кристаллической
целлюлозы (ц), ксилана (к) и лигнинов (л) овса, пшеницы и амаранта готовили смеси с содержанием (в
%) ц = 100; ц:к = 80:20; ц:ж = 80:20; ц:л = 75:25; л = 100; ау = 100; ау:ж = 80:20; т = 100. Изучали
адсорбционную активность углеводородных комплексов по отношению к эстрадиолу и прогестерону. В
первой серии экспериментов изучали адсорбцию эстрадиола и прогестерона при фиксированном
количестве сорбента (300 мг) и количестве гормона (8.8 нг прогестерона, 3.7 нг эстрадиола). 2 мл
суспензии сорбента и гормона в 0.5 М фосфатном буфере (pH 7.4) инкубировали при интенсивном
встряхивании в течение 30 мин при комнатной температуре. После окончания инкубации сорбент
осаждали центрифугированием при 3000 об/мин. В надосадочном растворе определяли содержание
гормона. Вычисляли долю гормона, перешедшего в осадок. Во второй серии экспериментов изучали
адсорбционную активность целлюлозы, лигнина и их смеси по отношению к прогестерону путем
инкубации фиксированного количества гормона (8.8 нг) с 2; 10; 20 и 60 мг сорбента. К 1 мл раствора
гормона в 0.5 М фосфатном буфере (pH 7.4) добавляли сорбент. Дальнейшие операции как в первой
серии экспериментов. Концентрацию прогестерона и эстрадиола в пробах определяли твердофазным
иммуноферментным методом с использованием коммерческих наборов фирмы «МАВ» (Москва).
Результаты обрабатывали с помощью пакета статистических программ Excel 97.
Результаты и их обсуждение
Ранее одним из нас было показано, что прогестерон поступает из крови в полость рубца-сетки в
основном через стенку органа [2]. Причем, судя по тому, что в полости рубца содержится больше
прогестерона, чем в крови, гормон переносится через его стенку против градиента концентрации.
Преимущественное накопление прогестерона в энтеральной среде становится возможным благодаря
адсорбции его избытка на компонентах химуса. Способностью адсорбировать стероиды обладают
грубые волокна, в состав которых входят: целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнины. В двух сериях
экспериментов исследовали способность цельного химуса рубца овец, отдельных компонентов грубых
волокон и их сочетания адсорбировать половые стероидные гормоны в условиях in vitro.
В первой серии экспериментов, в которой фиксированное количество сорбента инкубировали с
фиксированным количеством гормона, было показано, что химус рубца овец адсорбирует 91.7%
эстрадиола и 96.6% прогестерона (таблица). Активированный уголь в аналогичных условиях
адсорбирует 97.73±0.16% эстрадиола и 98.90±0.02% прогестерона. Добавление жидкой фракции
химуса к активированному углю не изменяло его адсорбирующую активность. Целлюлоза адсорбирует
40.29±3.14% эстрадиола и 49.50±1.01% прогестерона. Добавление в инкубационную среду 20% (по
весу) ксилана не изменяет сорбционную активность целлюлозы, тогда как добавление жидкой
фракции химуса из рубца овец повышало сорбционную активность целлюлозы на 12% (р<0.01) и 19 %
(р<0.001) по отношению к эстрадиолу и прогестерону, соответственно. Прогестерон более активно
адсорбируется на компонентах клетчатки, чем эстрадиол.
Результаты показывают, что химус рубца овец обладает высокой адсорбирующей активностью по
отношению к половым гормонам. В составе химуса жвачных животных входит целлюлоза,
гемицеллюлоза и лигнин. В проведенных нами исследованиях установлено, что химус рубца овец
содержит 25,8% клетчатки и 28,3% лигнина.
Во второй серии экспериментов мы изучили адсорбирующую активность лигнинов овса, пшеницы
и амаранта в чистом виде и в смеси с целлюлозой. Как видно из рис. 1, добавление к целлюлозе 25%
лигнина приводит к резкому увеличению адсорбции на ней прогестерона. Чистый лигнин обладает
наивысшей адсорбирующей активностью из всех изученных нами сорбентов. Уже в количестве 2 мг он
адсорбирует прогестерон с такой же эффективностью, как и 300 мг активированного угля (см.
таблицу). Лигнин овса наиболее активно адсорбирует половые гормоны, чем лигнины пшеницы и
амаранта.
Известно, что грубые волокна корма способны адсорбировать жирорастворимые вещества [1, 3].
Проведенные нами исследования в условиях in vitro показали, что твердая фракция химуса рубца
овец, в основном состоящая из грубых волокон, обладает высокой сорбционной активностью по
отношению к половым стероидным гормонам.
Таблица
Адсорбирующая активность (%) углеводородных комплексов
по отношению к половым гормонам
Гормон
Состав сорбента
Эстрадиол
Прогестерон
Оба гормона
Ау=100
97,73 ±0,16
(7)
98,90±0,02
(7)
98,31±0,18
(14)
Ау:жх=80:20
97,93±0,14
(7)
98,97±0,06
(7)
98,45±0,16
(14)
Ц=100
40,30±3,14
(7)
49,50±1,01
(7)
44,89±2,04
(14)
Ц:к=80:20
39,8±1,98
(3)
49,1±1,13
(3)
44,45±2,31
(6)
Ц:ж=80:20
52,04±2,20**
(6)
68,27±0,98***
(7)
60,78±2,58***
(13)
91,70
(2)
96,60
(2)
94,15±1,49***
(4)
Т=100
Примечания. Ау – активированный уголь; ж – жидкая фракция химуса; ц – целлюлоза; к – ксилан; т – твердая
фракция химуса; Ау:ж = 80:20 – доля составных элементов сорбента в процентах, подробное описание состава
сорбентов имеется в «Материалах и методах»; в скобках указано количество анализов; различия между
сорбентами ц/ц:ж; ц/т; ц:ж/т достоверны (** – P<0,01; *** – P<0,001).
100
90
**
Адсорбция , %
80
*
70
60
50
*
40
30
20
10
0
2
10
20
60
Количество сорбента , мг
Целлюлоза(100%)
Целлюлоза:лигнин(75:25%)
Лигнин (100%)
Рис 1. Адсорбция прогестерона на сорбентах. * - P<0,05; ** - P<0,01
Гемицеллюлоза не обладает заметной адсорбирующей активностью по отношению к прогестерону и
эстрадиолу. Целлюлоза умеренно адсорбирует половые гормоны. Наивысшей адсорбирующей
активностью, сопоставимой с таковой у химуса рубца овец, обладает лигнин. Сорбционная активность
химуса рубца главным образом обусловлена присутствием в ней лигнина. Лигнин представляет собой
высокомолекулярный полимер с разветвленной трехмерной полифенольной структурой, элементами
которого являются бифенолы-лигнаны [7]. Скорее всего присутствие в молекуле лигнина большого
количества фенольных остатков обуславливает его повышенное сродство к стероидным гормонам и
другим липофильным веществам.
В дальнейших исследованиях планируется изучение зависимости адсорбирующих свойств
лигнинов от их структуры, а также создание энтеросорбентов с заданными свойствами — обладающих
избирательной адсорбирующей активностью по отношению к эстрогенам.
Литература
1. Андрианова И. П., Рыженков В. Е., Лапук И. И. и др. Специфическое связывание холестерина
энтеросорбентами // Вопр. мед. химии. – 1986. – Т. 32, № 2. – С. 80–82.
2. Борисенков М. Ф. Содержание половых гормонов в энтеральной среде у самок жвачных животных //
Журн. эвол. биохим. физиол. – 2000. – Т. 36, № 4. – С. 45–49.
3. Ремезова О. В., Беляков Н. А., Труфанов В. Ф. и др. Сравнительная активность натуральных и
синтетических энтеросорбентов в эксперементальной гиперлипидемии // Вопросы питания. – 1992. – №5–6. – С.
52–55.
4. Adlercreutz H., Luukkainen T. Biochemical and clinical aspects of the enterohepatic circulation of oestrogens //
Acta Endocr. – 1967. – V. 124. – P. 101–140.
5. Adlercreutz H., Pulkkinen M. O. Hдmдlдinen E. K., Korpela J. T. Studies on the role of intestinal bacteria in
metabolism of synthetic and natural steroid hormones // J. Steroid Biochem. – 1984. – Vol. 20, № 1. – P. 217–229.
6. Jдrvenpдд P., Kosunen T., Fotsis T., Adlercreutz H. In vitro metabolism of estrogens by isolated intestinal
micro–organisms and by human faecal microflora // J. Steroid. Biochem. – 1979. – Vol. 13, № 5. – P. 345–349.
7. Van Soest P. J. Nutritional ecology of the ruminant / Ruminant metabolism, nutritional strategies, the cellulolytic
fermentation and the chemistry of forages and plant fibers. – Oregon: O&B Books, Inc., 1983. – 374 p.