АНТИОКСИДАНТНЫЙ СТАТУС ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА И МЕТОДЫ ЕГО ИССЛЕДОВАНИЯ Э. О. Тимофеева

АНТИОКСИДАНТНЫЙ СТАТУС ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА И
МЕТОДЫ ЕГО ИССЛЕДОВАНИЯ
Э. О. Тимофеева
Университет ИТМО (Санкт-Петербург)
E-mail: [email protected]
В основе механизмов старения организма, помимо генов, лежит
явление, называемое оксидативным повреждением клеточных структур.
Основным фактором повреждения клеточных структур является кислород
– тот самый, которым мы дышим. Оксидативное повреждение мембран
клеток может привести к разрушению тканей и органов – полиорганной
недостаточности. Антиоксидантная система (АС) защищает организм,
стабилизируя концентрацию агрессивных окислителей и свободных
радикалов (СР), от болезней иммунной и других систем [1].
Методы диагностики в клинической практике существуют, но не
показывают точной клинической картины состояния пациентов и не дают
прямых данных: диагноз дисбаланса АС возможно поставить только по
показаниям, имеющие косвенное отношение к СР. В медицинской
практике используется метод спектрофотометрического анализа крови для
определения активности ферментов, участвующих в превращении
кислород-вода [2]. Этот метод используется изначально для оценки
иммунной системы и не показывает клиническую картину нарушения
окислительно-восстановительного баланса.
Можно сказать, что непосредственный анализ антиоксидантной
активности позволит диагностировать заболевания, связанные с
повреждением структуры тканей и органов и наследственного материала, и
является актуальным вопросом клинической диагностики.
Процесс образования СР непосредственно связан с превращениями
кислорода в процессе дыхательного обмена. Реакции превращения
протекают по радикальному механизму и сопровождаются свечением –
явление хемилюминесценции (ХЛ). Интенсивность этих процессов может
быть установлена высокочувствительными физическими, химическими и
биохимическими методами. Наиболее прямым физическим методом
изучения СР является ЭПР-спектроскопия, основанная на явлении
электронного парамагнитного резонанса, но хемилюминесцентный метод
исследования
СР
является
более
перспективным
благодаря
универсальности работы с различными веществами и высокой точности
при работе с динамическими системами. Этим он выгодно отличается от
ЭПР-спектроскопии [3]. Учитывая, что в клинической диагностике
исследуются, прежде всего, сложные по структуре динамические системы,
все исследования в данной работе основаны на изучении
непосредственной ХЛ объектов.
Физическая реализация экспериментальной установки, в целом,
зависит от объекта исследования и поставленных целей: работа с
химическими реагентами или биологическими материалами; регистрация
собственной ХЛ или вызванной ультрафиолетовым (УФ) излучением –
фотолюминесценции (ФЛ).
Проведенные теоретические исследования позволили определиться с
приборной базой для регистрации ХЛ и объектом исследований, в качестве
которого была выбрана реакция превращения люминола в 3-аминофталат
[4]. Выбор такого объекта связан, в первую очередь, с простотой
регистрации
ХЛ
как
невооружённым
глазом,
так
и
спектрофотометрическим прибором, а также с очевидным уравнением
реакции.
В качестве приёмника излучения используется спектрометр модели
USB4000 ф. Ocean Optics, чувствительность которого ниже, чем у
хемилюминометра. Тем не менее, по характерным пикам полученного
спектра можно разделить несколько радикальных реакций.
Структурная схема установки
для регистрации и измерения ХЛ
представлена на Рисунке. Она
включает кювету (К), в которой
протекает
реакция,
волоконноРисунок – Структурная схема установки
оптический
кабель
(ВОК),
спектрометр модели USB4000 ф.
Ocean Optics (С) и блок обработки
информации (БОИ).
В результате эксперимента с люминолом зарегистрирована серия
спектров в различные моменты времени протекания реакции. Полученная
зависимость изменения максимума интенсивности свечения во времени
соответствует известной кинетической характеристике протекания ХЛ
реакции [5].
Также был проведен эксперимент с регистрацией собственной ХЛ
листьев деревьев и их ФЛ. Полученные спектры испускания собственной
ХЛ показали очень слабый сигнал, регистрация которого затруднена
имеющимся спектрометром. Спектр ФЛ соответствует Л хлорофилла под
действием УФ излучения, что на данный момент позволяет говорить о
возможности проведения спектрометрических исследований процессов,
проходящих в биологических материалах по радикальному механизму, in
vitro.
Задачами дальнейших исследований являются: определение
активности антиоксидантов по известным интенсивностям излучения на
основе уравнений химической кинетики [6,7]; разработка универсальной
методики для исследования объектов как in vitro, так и in vivo;
проектирование специальной установки с целью увеличения точности
измерения.
Проведенные исследования позволяют говорить о том, что
исследуемый метод потенциально перспективен для определения АС
организма и диагностики возможного дисбаланса на основе известных
нормированных активностей антиоксидантов, на ранних стадиях развития
заболевания.
Библиографический список
1. Хаитов Р.М., Игнатьева Г.А., Сидорович И.Г. Иммунология:Учебник. – М.:
Медицина, 2000. – 432 с: ил. (Учеб. лит для студ. медвузов).
2. Физиология человека. В 3-х томах. Под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса. Пер. с англ. 3-е изд. – М.: Мир, 2005; Т.1 - 323с., Т.2 - 314с.; Т.3 - 228с.
3. Абрамова Ж. И., Оксенгендлер Г. И. Человек и противоокислительные вещества.
– Л.: Наука, 1985. – 230 с. – (От молекулы до организма).
4. Рубин А. Б. Биофизика : учебник для биологических спец. вузов : в 2 т. / А. Б.
Рубин. – 2-е изд., испр. и доп. – М. : Университет, 1999 - 2000. - 2 т.
5. Владимиров Ю., Проскурнина. Е. Свободные радикалы и клеточная
хемилюминесценция // Успехи биологи-ческой химии. 2009. Т. 49. С. 341-388.
6. Леванов А. В. Введение в химическую кинетику / А. В. Леванов, Э. Е.
Антипенко. Учебное пособие МГУ им. Ломоносова – Москва, 2006. – 51 с.
7. Измайлов Д.Ю., Демин Е.М., Владимиров Ю.А. Определение активности
антиоксидантов методом измерения кинетики хемилюминесценции //
Фотобиология и фотомедицина. – 2011. – Т.VII, №2. – C.70-76
Сведения об авторах
Тимофеева Эльвира Олеговна – студент, дата рождения: 15.11.1994г.
Вид доклада: устный / стендовый