Сердюков Д. С. , THE INFLUENCE OF HARD ULTRAVIOLET RADIATION AS STRESSFUL

ВЛИЯНИЕ ЖЁСТКОГО УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ КАК
СТРЕССОВОГО ФАКТОРА НА АКТИВНОСТЬ НЕКОТОРЫХ
ФЕРМЕНТОВ МЫШЕЙ
Сердюков Д. С.
Хакасский государственный университет им. Н. Ф. Катанова
Абакан, Россия
THE INFLUENCE OF HARD ULTRAVIOLET RADIATION AS STRESSFUL
FACTOR ON THE ACTIVITY OF SOME ENZYMES OF MICE
Serdyukov D. S.
Katanov Khakass State University
Abakan, Russia
В
современном
мире
на
фоне
научно-технического
прогресса
наблюдается интенсивное антропогенное воздействие на окружающую среду.
За последние 25 лет в результате выброса в атмосферу промышленных
загрязнений и уменьшения толщины озонового слоя произошло существенное
повышение интенсивности ультрафиолетового (УФ) излучения, в особенности
его коротковолнового спектра [14]. В связи с этим резко возрастает роль УФизлучения как фактора, дестабилизирующего устойчивость живых систем.
Известно, что воздействие оптического излучения на биологический
объект вызывает фотобиологические процессы, начинающиеся с поглощения
фотона тканями организма и заканчивающиеся фотобиологическими реакциями
на уровне молекул, которые таким образом, приобретая дополнительную
энергию, возбуждаются. Возбужденные же биомолекулы могут участвовать в
фотохимических
реакциях
(ионизации,
окисления
и
восстановления,
изомеризации, димеризации, диссоциации). Результатом этого являются
структурно-функциональные изменения молекул, носящие, как правило,
деструктивный характер [5].
УФ-излучение делится на три основных диапазона: УФ-А (315-400 нм),
УФ-В (280-315 нм) и УФ-С (100-280 нм). При воздействии на живые организмы
наиболее активна ультрафиолетовая область с длинами волн менее 315 нм [6].
Ультрафиолет ускоряет процессы старения в организме (в особенности,
кожных покровов) [1] и по мнению многих авторов [6, 13] является мощным
прооксидантным фактором. Образующиеся таким образом свободные радикалы
являются важным признаком развития многих патологических состояний и
угнетения основных жизненных функций. Усиление же свободнорадикального
окисления ведет к ответной реакции ферментных систем, в первую очередь,
антиоксидантной,
которая
принимает
непосредственное
участие
в
молекулярных механизмах неспецифической резистентности организма к
повреждающим факторам внешней среды [2].
Целью данной работы явилось изучение ранних изменений в активности
ферментов
при
жёстком
УФ-облучении,
предшествующих
нарушению
функциональных и морфологических показателей органов и тканей.
Материал и методы исследования. Исследование проводилось на белых
беспородных мышах инбредной линии с соблюдением правил гуманного
отношения с животными. Было отобрано две группы мышей: контрольная и
опытная (n=6 в каждой группе). Все особи являлись самцами приблизительно
одного возраста, массой 25-28 г.
В качестве источника ультрафиолетового излучения использовался
ртутно-кварцевый облучатель мощностью 125 Вт с эффективным спектром в
области 220-400 нм, т.е. включающий УФ всех трёх диапазонов. Облучение
проводилось по 3 минуты ежедневно в течение 14 дней. На 15-й день
производился
забор
крови
и
внутренних
органов
путем
полного
обескровливания животных (декапитация).
Сыворотка крови исследовалась на активность аланинаминотрансферазы
(ALT; КФ 2.6.1.2) и холинэстеразы (ХЭ; КФ 3.1.1.8). Сыворотку отделяли
центрифугированием при 3000 об/мин в течение 3 мин. Определение данных
ферментов
выполняли
спектрофотометрическим
методом
с
помощью
автоматического биохимического анализатора «Microlab 300». Для работы на
анализаторе использовали стандартные наборы реактивов производства ЗАО
«ЛАХЕМА ИНТЕРНЭШНЛ». Сыворотка крови и реагенты предварительно
инкубировались при 37оС.
Активность ALT определяли по реакции переаминирования между Lаланином и α-кетоглутаратом с образованием пирувата и L-глутамата. Пируват
в свою очередь восстанавливается НАДН до лактата под действием
лактатдегидрогеназы. Активность ALT в пробе пропорциональна скорости
окисления НАДН до НАД и уменьшению поглощения при 340 нм [9].
Активность ХЭ определялась по реакции гидролиза бутирилтиохолина до
бутирата и тиохолина. Тиохолин восстанавливает гексациано-(III+)-феррат
калия до бесцветного гексациано-(II+)-феррата калия. Изменение поглощения
при 405 нм пропорционально активности холинэстеразы в образце [12].
Внутренние органы изучались на активность ферментов антиоксидантной
защиты организма. Для этого были выбраны каталаза (КАТ; КФ 1.11.1.6)
печени и супероксиддисмутаза (СОД; КФ 1.15.1.1) селезёнки. Для определения
КАТ печени и СОД селезёнки данные органы подвергались гомогенизации в
фосфатном буфере (рН 7,8 и 7,4 соответственно) и центрифугированию при
3000 об/мин в течение 10 мин. Активность КАТ и СОД исследовалась в
супернатантной
фракции
спектрофотометрическим
методом
на
спектрофотометре «UNICO модель 2800».
Активность каталазы печени проводили согласно методике [4] по
скорости убыли перекиси водорода в среде инкубации; концентрация перекиси
водорода оценивалась по реакции с молибдатом аммония, образующего
стойкий окрашенный комплекс.
Интенсивность развившейся окраски
определяли при 410 нм в кювете с длиной оптического пути 1 см.
Супероксиддисмутазная активность селезёнки определялась по методу,
основанному на способности СОД ингибировать реакцию аутоокисления
адреналина в щелочной среде [7]. При расчёте удельной активности СОД
учитывается количество биологического материала, для чего измеряется
оптическая плотность пробы при 280 нм; расчёт проводится на 0,1 ед. опт.
плотности при данной длине волны.
Полученные результаты, представленные в Таблице 1 обрабатывались
статистически с использованием t-критерия Стьюдента.
Результаты и обсуждение. Было установлено, что активность ALT
сыворотки крови снижена примерно на 30% у мышей, подвергавшихся УФоблучению. Активность данного фермента повышается при нарушении работы
печени (изменение проницаемости мембран), где этот фермент образуется,
однако наблюдаемое снижение его активности говорит о том, что печень
опытных мышей могла претерпеть определённые деструктивные нарушения
[3].
Таблица 1.
Биохимические показатели мышей при УФ-облучении
Группа животных
Биохимические
показатели
Контроль (n=6)
УФ-облучение (n=6)
ALT сыворотки, Е/л
81,2±20,0
56,6±14,8
ХЭ сыворотки, Е/л
5891,3±1095,2
7974,0±2157,5
КАТ печени, мкат/л
70,5±18,6
56,5±14,9
СОД селезёнки, усл. ед.
3,93±0,85
5,16±1,43
Активность ХЭ сыворотки крови в опыте повышена на 35%, что
увеличивает защитные возможности организма к стрессовому воздействию [8].
Это также может коррелировать с общим повышением активности обменных
процессов при облучении и рассматриваться как адаптация.
Показано, что воздействие жёсткого ультрафиолетового излучения
приводит к изменению активностей антиокислительных ферментов СОД и
КАТ, что связано с повышенным образованием активных форм кислорода и
активацией перекисного окисления липидов. Установлено, что СОД селезёнки
в опытной группе была повышена на 31% по сравнению с контролем. Однако
каталазная активность печени в опыте снижена в среднем на 20%. Повышение
активности СОД является адаптивной реакцией организма, направленной на
обезвреживание активных форм кислорода, в первую очередь супероксидных
анион-радикалов [10].
Снижение каталазной активности печени коррелирует со снижением ALT
сыворотки крови. Так как оба фермента образуются в печени, это указывает на
снижение синтетической функции данного органа и некоторое истощение его
ресурсов в защите организма от вредного внешнего фактора. В данном случае
возможно явление перекрёстной регуляции активности КАТ и СОД, когда
снижение
активности
одного
фермента
компенсируется
повышением
активности другого, также обладающего антиокислительной способностью
[11].
Суммируя вышесказанное можно сделать вывод, что УФ-облучение на
протяжении 14 дней провоцирует определённую ответную реакцию на уровне
изменений в активности ферментов и приводит к некоторому истощению
резервных
возможностей
организма,
что
может
стать
первопричиной
различных морфологических и функциональных сдвигов.
Таким образом, показано комплексное воздействие ультрафиолетового
излучения диапазонов А, В и С на некоторые ферменные системы
теплокровного организма. Полученные данные имеют важный практический
интерес в разработке методов стабилизации свободнорадикального окисления
липидов мембран и коррекции других обменных процессов. Это в свою очередь
позволяет повысить адаптационные возможности животных и человека,
разработать методы лечения различных патологических состояний и замедлить
преждевременное старение.
Литература
1.
Гичев, Ю. П. Экологические аспекты медицины / под ред. Ю. П. Гичева. –
Новосибирск: СО РАМН, 2000. – Т. 2. – 239 с.
2.
Зенков,
Н.
К.
Окислительный
стресс.
Биохимический
и
патофизиологический аспекты / Н. К. Зенков, В. З. Лакин, Е. Б.
Меньшиков. – М. : Наука / Интерпериодика, 2001. – 340 с.
3.
Клиническая биохимия: учеб. пособие / А. Я. Цыганенко [и др.]. – М. :
Триада-X, 2002. – 504 с.
4.
Метод определения активности каталазы / М. А. Королюк [и др.] //
Лабораторное дело. – 1988. − № 1. − С. 16-19.
5.
Механизмы влияния облученной ультрафиолетовыми лучами крови на
организм человека и животных: Сб. науч. тр./ Под ред. И. Е. Ганелиной, К.
А. Самойловой. – Л. : Наука, 1986. – 264 с.
6.
Потапенко, А. Я. Действие света на человека и животных / А. Я.
Потапенко // Соросов. образов. журн. – 1996. – № 10. – С. 13–21.
7.
Сирота, Т. В. Новый подход в исследовании процесса аутоокисления
адреналина
и
использование
его
для
измерения
активности
супероксиддисмутазы / Т. В. Сирота // Вопр. мед. химии. – 1999. – Т. 45,
Вып. 3. – С. 263-272.
8.
Старостина, В. К. Холинэстераза: методы анализа и диагностическое
значение: информационно-методическое пособие / В. К. Старостина, С. А.
Дегтева. – Новосибирск : Вектор-Бест, 2008. – 35 с.
9.
A simple procedure for routine determination of aspartate aminotransferase and
alanine aminotransferase with pyridoxal phosphate / F. J. Gella [et al.] // Clin
Chim Acta. – 1985. – Vol. 153. – P. 241-247.
10. Gregogy, E. M. Superoxide dismutase and oxygen toxicity in a eykaryote / E.
M. Gregogy, S. A. Goscin, I. Fridovich // J. of Bacteriol. – 1974. – Vol. 117, №
2. – P. 456-460.
11. Marklund, S. L. Properties of extracellular superoxide dismutase from human
lung / S. L. Marklund // Biochem. J. – 1984.– Vol. 220. – P. 269-272.
12. Proposal of Standard Methods for the Determination of Enzyme Catalytic
Concentrations in Serum and Plasma at 37°C II. Cholinesterase (acylcholine
acylhydrolase, EC 3.1.1.8) / E. Schmidt [et al.] // Eur. J. Clin. Chem. Clin.
Biochem. – 1992. – Vol. 30. – P. 163–170.
13. Punnonen, K. Effects of ultraviolet A and B irradiation on lipid peroxidation
and activity of the antioxidant enzymes in keratinocytes in culture / К.
Punnonen, A. Puntela, M. Ahotupa // Photochem. Photoimmunol. Photomed. –
1991. – № 2. – Р. 3–6.
14. Van der Leun, J. C. Photobiology and the ozone layer / J. C. Van der Leun // J.
Photochem. Photobiol. B: Biol. – 1998. – Vol. 44, № 3. – P. 165.