 |
Перекисное окисление липидов
|
|
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Пензенский государственный педагогический университет
Имени В.Г. Белинского
Факультет Кафедра
Естественно-географический Биохимии
ДИПЛОМНАЯ РАБОТА НА ТЕМУ:
Антиатеросклеротическое действие смеси масел льна и расторопши с селенопираном
Студент________________________________________Краснова Ю.В.
Руководитель___________________________________Петрушова О. П.
________________Кравченко Ю. В.
К защите допустить. Протокол № от «_____» ____________2007 г.
Зав. Кафедрой______________________________________Генгин М. Т.
Пенза, 2007 год
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АО - антиоксиданты
АКМ – активные кислородные метаболиты
АС - атеросклероз
БОТ – бутилокситолуол
ВЖР – высокожировой рацион
ГМК - гладкомышечные клетки
ДК – диеновые коньюгаты
ИА - индекс атерогенности
ЛНП – липопротеиды низкой плотности
ЛОНП - липопротеиды очень низкой плотности
ЛП – липопротеиды
ЛВП - липопротеиды высокой плотности
мГМК - модифицированные ГМК
МДА – малоновый диальдегид
мЛНП - модифицированные ЛНП
ПНЖК – полиненасыщенные жирные кислоты
ПОЛ – перекисное окисление липидов
СМЛР - смеси масел льна и расторопши с селенопираном
СП - селенопиран
ТГ - триглицеридов
ТФ - токоферол
ХС - холестерин
ХС- ЛВП – холестерин липопротеидов высокой плотности
ХС- ЛНП - холестерин липопротеидов низкой плотности
ХС- ЛОНП - холестерин липопротеидов очень низкой плотности
ХСобщ - общий холестерин
ЭХС – эфиры холестерина
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в диетотерапии и профилактике различных заболеваний, особенно сердечно-сосудистой системы, широко используются полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК) семейства Омега-3. В многочисленных клинических и экспериментальных исследованиях выявлен положительный эффект применения данных жирных кислот, связанный с их влиянием на липидный обмен, иммунологическую реактивность и механизмы свертывания крови. Большинство подобных исследований [26, 27, 31] посвящено изучению эффективности ПНЖК, входящих в состав рыбных жиров. Растительным жирам в этом смысле уделено гораздо меньше внимания, хотя традиционным в России сырьем для получения масла, богатого альфа-линоленовой кислотой (семейства Омега-3), является семя льна. Комбинируя масло семян льна с другими растительными маслами, можно добиться оптимального соотношения ПНЖК класса Омега-3 и Омега-6, рекомендованного для целей диетотерапии. Существенным недостатком пищевого масла, богатого ПНЖК, является низкий срок хранения из-за высокой способности этих жирных кислот к окислению, поэтому актуальным является поиск способа стабилизации продукта. Второй аспект проблемы заключается в биологической целесообразности употребления такого масла. Известно, что в условиях недостатка в организме антиоксидантов поступление в него ПНЖК может приводить к индукции перекисного окисления липидов [36]. Решением этих вопросов может служить введение в композицию масла расторопши пятнистой с комплексом флаволигнанов [10] и синтетического антиоксиданта (АО). В качестве жирорастворимого АО в данной работе исследовалось органическое соединение селена – 9-фенил-симметричный октагидроселеноксантен (селенопиран – СП). Обладая высокой водородо- и электронодонорной активностью, данное соединение препятствует образованию перекисей [3]. Кроме того, СП в живом организме подвергается метаболизации в системе микросомального окисления [4], после чего из него высвобождается атом селена, встраивающийся в селенопротеины, основной функцией которых является антиоксидантная защита.
|
|
|
Целью нашей работы было исследование антиоксидантных свойств селенопирана in vitro, а также изучение антиатеросклеротического действия смеси масел льна и расторопши, стабилизированной селенопираном при моделировании экспериментального атеросклероза.
|
|
|
При выполнении работы были поставлены следующие задачи:
Исследовать количество липидов плазмы крови и их соотношение.
1. Изучить влияние смеси масел льна и расторопши, стабилизированной селенопираном, на процессы перекисного окисления липидов.
2. Выявить влияние смеси масел льна и расторопши, стабилизированной селенопираном, на процесс атерогенеза.
Научная новизна. Впервые выявлено антиатеросклеротическое действие смеси масел льна и расторопши, стабилизированной селенопираном in vivo при моделировании экспериментального атеросклероза. Выявлены различия действия исследуемого масла в клетках (эритроцитах, печени) и плазме крови.
Апробация работы. Материалы работы доложены на Научной студенческой конференции ПГПУ им. В.Г. Белинского.
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Атеросклероз (АС) – патологическое изменение внутреннего слоя (интимы) и мышечного слоя (медии) артерии. Слово образовано от греч. «атере» - кашица, основной компонент которой – эфиры холестерина (ЭХС), включенные в уплотненную склерозированную бляшку [2]. Клиническими проявлениями АС являются различные широко распространенные сосудистые заболевания разных органов: сердца, аорты, головного мозга, почек, нижних конечностей. Атеросклеротическая бляшка затрудняет кровоток и вызывает ишемию и гипоксию органа, а при полной закупорке сосуда бляшкой или индуцированным ею тромбом возникают грозные осложнения АС: инфаркт миокарда, инсульт, гангрена конечностей [2].
1.1.Биохимические ОСНОВЫ ПАТОГЕНЕЗА АТЕРОСКЛЕРОЗА
По мере накопления экспериментальных данных по атеросклерозу, возникли разные гипотезы об этиологии заболевания и патогенезе. Все гипотезы связаны с транспортом липопротеидов (ЛП) и холестерина (ХС) в сосудистую стенку. Повышенный уровень ХС является, бесспорно, главным патогенетическим фактором развития атеросклероза, существенную роль играют и другие факторы риска: факторы повреждения эндотелия (инфекции, воспаления, гипертония, токсические факторы, например никотин, высокие содержания липопротеинов низкой плотности (ЛНП) и липопротеинов очень низкой плотности (ЛОНП), повышенная свертываемость крови, гемодинамические факторы (бляшки возникают в местах изгибов, ветвления, стенозов сосудов) и изменение содержания гормонов, но, пожалуй, важнейшим фактором можно назвать химическую и физико-химическую модификацию ЛНП (гликозилирование, перикисное окисление ХС и ПНЖК в ЛНП, десиалирование, частичный протеолиз, агрегация) [2].
|
|
|
В состав атеросклеротических бляшек входят: ЭХС, триацилглицерины, гликозаминогликаны, коллаген, эластин, кальций, макрофаги, модифицированные гладкомышечные клетки (мГМК), погибшие клетки. В атеросклеротических бляшках с большой частотой обнаруживаются ДНК герпесвирусов (цитомегаловируса и простого герпеса), а также хламидии. Роль этих микроорганизмов остается пока невыясненной. При разрыве фиброзной капсулы под действием механических и токсических факторов обнажается холестериновая кашица, и такая злокачественная бляшка становится центром агрегации тромбоцитов, отложения сгустков фибрина и тромбообразования [2].
Учитывая все перечисленные этиологические и патогенетические факторы, можно привести пример механизма интегральной модели АС артериальной стенки. В норме ЛНП крови транспортируют в эндотелий и другие клетки сосуда ХС, необходимый им для формирования мембран. При гиперхолестеринемии, обусловленной повышенным уровнем ЛНП, или при модификации ЛНП, главный поток ХС, во внутреннюю стенку сосудов, осуществляют моноциты. Последние фагоцитируют ЛНП, модифицированные ЛНП (мЛНП), аутоиммунные комплексы мЛНП с антителами и переносят ХС в субэндотелиальный участок интимы. ЛНП разрушаются в эндолизосоме, освобождая ХС, который накапливается в цитозоле макрофагов в виде капель ЭХС, придавая клеткам пенистый вид («пенистые» клетки). Этерификацию ХС катализирует ацетил-коэнзим А-холестеринацилтрансфераза, активируемая свободным ХС. «Пенистые» клетки, погибая освобождают ХС в межклеточное пространство для формирования бляшек [2].
|
|
|
Источником ХС бляшек так же служат гладкомышечные клетки (ГМК). Активированные макрофаги продуцируют в интиме цитокины (интерлейкин – 1 и др.), которые стимулируют миграцию ГМК из медии сосуда в интиму, а так же их пролиферацию и трансформацию в ГМК синтезирующего типа («миома сосуда»). Последние продуцируют коллаген и другие структуры соединительной ткани фиброзной бляшки. мГМК также фагоцитируют ЛНП и мЛНП, превращаясь в «пенистые» клетки [2].
Около 70% ХС крови содержится в составе ЛНП. Уровень ХС в крови зависит от огромного количества факторов: поглощаемой пищи, синтеза и регуляции, транспорта, расходования на синтез жирных кислот и других соединений с выведением. При патологических процессах нарушается динамическое равновесие между указанными факторами, что может привести к гиперхолестеринемии. Следовательно, гиперхолестеринемия – главный фактор риска развития атеросклероза, как правило, связана с увеличением содержания в крови ЛНП и их предшественников ЛОНП – двух атерогенных ЛП. Поэтому более строгим фактором риска следует считать не гиперхолестеринемию, а дислипопротеинемию – количественное преобладание ЛНП, ЛОНП и качественные изменения в структуре ЛНП (мЛНП) [2]. В формировании модифицированных липопротеидов центральную роль играют процессы свободнорадикального окисления (перекисное окисление липидов (ПОЛ)).
ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
Из всех классов ЛП ПОЛ затрагивает в первую очередь именно ЛНП [14]. ПОЛ в частицах ЛНП - сложный многоступенчатый и еще не до конца выясненный процесс. Постоянно возникающие в животном организме свободные радикалы О-2, HO*2 и НО- генерируют образование гидроперекисей ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав фосфолипидов, триглицеридов (ТГ) и ЭХС ЛНП [14].
ПОЛ – цепная свободнорадикальная реакция. На первых стадиях 92-98 % всех продуктов окисления составляют гидроперекиси, образованию которых предшествует гидроперекисный радикал ROO* (образуется в акте одноэлектронного окисления с появлением сопряженных двойных связей) [Камышников В.С., 2000]. Преобразование липидов в гидроперекиси жирных кислот (ацилгидроперекиси – первичные продукты ПОЛ) приводит к образованию «пор» в мембранах, через которые наружу выходит содержимое клетки и органелл. Первичные продукты ПОЛ неустойчивы и разрушаются. Вторичные продукты ПОЛ: альдегиды, кетоны, спирты и эпоксиды. Продукты ПОЛ способствуют агрегации тромбоцитов, уменьшению синтеза простагландинов, антикоагулянтному действию и разрушению мембран [12].
|
|
|
Трудно точно назвать место, где образуются перекисно-модифицированные ЛНП. По-видимому, значительная часть их образуется в крови в результате окисления липидов в этих комплексах при участии клеток белой крови, генерирующих активные кислородные радикалы. Поскольку гранулоцитарные лейкоциты не проникают в интиму артерий, есть основания полагать, что их участие в окислении ЛНП происходит не в артериальной стенке, а именно в кровотоке. Другая потенциальная возможность перекисной модификации частиц возникает в процессе циркуляции в кровяном русле в результате контакта ЛП с клетками эндотелия. Аналогичной способностью модифицировать ЛНП обладают и другие клетки: ГМК, активированные моноциты и лейкоциты и даже фибробласты. Речь идет, следовательно, о перекисной модификации ЛП, индуцированной клетками [14]..В образовании мЛНП участвуют так же ферменты, объединенные общим названием липоксигеназы. Нельзя исключить и то, что процесс пероксидации ЛНП может продолжаться и в самой интиме вследствие контакта с другими клетками (макрофагами и др.) и недостатка в интиме АО [14].
Таким образом, множество данных указывает на то, что реакции свободнорадикального окисления липидов являются необходимым атрибутом процесса атерогенеза.
АТЕРОГЕНЕЗ
Многие исследователи отмечают, что необходимым условием атерогенеза является повреждение стенки сосуда, что приводит к секвестрации и накоплению в интиме фагоцитирующих клеток с последующим их перерождением в «пенистые» клетки. Тот факт, что формирование «пенистых» клеток происходит при инкубации макрофагов только с окисленными или модифицированными («атерогенные ЛНП»), но не с нативными ЛНП, послужил основой концепции, согласно которой, начальным этапом атерогенеза является возникновение окисленных ЛНП, цитотоксичных для эндотелиоцитов и усиливающих адгезию нейтрофилов, что вызывает повреждение эндотелия; захват окисленных ЛНП макрофагами и приводит к образованию «пенистых» клеток, их накоплению в интиме сосудов и в последующем – к формированию атеросклеротической бляшки [20, 33, 37, 38]. Таким образом, свободнорадикальные реакции с участием активированных кислородных метаболитов (АКМ) являются атерогенным фактором, так как вызывают модификацию ЛП (преимущественно ЛНП) плазмы крови; кроме того АКМ и продукты их реакции, в том числе и окисленные ЛП, оказывают цитотоксическое и деструктивное воздействие на клетки и ткани [23, 29], что может лежать в основе повреждения сосудов [16]. Множество экспериментальных, клинических и эпидемиологических исследований позволяют отнести АС к классическим свободно радикальным патологиям [1, 6].
В моноцитах (макрофагах) и в эндотелии сосудов основную роль в поглощении окисленных ЛНП играют не ЛНП-рецепторы, а особые нерегулируемые скэвенджер-рецепторы, (рецепторы – «мусорщики») для модифицированных ЛНП [21]. Общим признаком всех лигандов для скэвенджер – рецепторов является наличие полианионных комплексов («рецептор-липучка»). Скэвенджер – рецепторы связывают только модифицированные ЛНП, и их экспрессия не регулируется внутриклеточным содержанием холестерина [21]. Больше всего скэвенджер – рецепторов выявляется в моноцитах/ макрофагах [34].
Проникновению моноцитов в эндотелиальную стенку предшествует их адгезия на поверхности эндотелия, по-видимому, в ответ на появление в интиме мЛНП и секрецию хемотаксических веществ - хемоатрактантов. Адгезивные молекулы обеспечивают прилипание моноцитов на поверхности эндотелия. Часть проникших в интиму моноцитов/макрофагов подвергается в ней пролиферации [35].
Значительная часть макрофагов после захвата ими мЛНП и накопления в них ЭХС трансформируется в «пенистые» клетки и остается в интиме. Подавляющая часть «пенистых» клеток гибнет, при этом в интиму изливаются накопленные в них ЭХС, ненасыщенных эфиров холестерина и кристаллы моногидрата ХС. Образуются очаговые скопления ХС и создается угроза развития сначала липидных пятен, а затем и атеросклеротических бляшек [13].
Оценивая участие макрофагов в атерогенезе, следует сказать, что эти клетки, захватывая мЛНП, стремятся выжить и покинуть артериальную стенку вместе с захваченными ЛП. Об этом свидете6льствует активация пролиферации макрофагов в интиме при появлении в ней мЛНП и миграция макрофагов из интимы в кровяное русло еще до превращения в «пенистые» клетки. Есть и другие пути избавления стенки сосуда от ХС [13]:
- гидроксилирование ХС и превращение его в более растворимые производные, которые клетка секретирует в окружающую среду.
- усиленный синтез макрофагами аполипопротеина Е и фосфолипидов с последующим образованием дискоидальных комплексов, способных связывать и удалять ХС из клетки.
- гидролиз ЭХС и удаление ненасыщенных эфиров холестерина при участии ЛВП.
- уменьшить содержание ХС и ЛНП в крови могут такие гормоны, как иодтиронины и эстрогены. Иодтиронины индуцируют на уровне транскрибции образование ЛНП-рецепторов и 7a-гидроксилазы печени – регуляторного фермента синтеза желчных кислот из ХС. Эстрогены ингибируют образование последнего фермента, но активируют синтез ЛНП-рецепторов и ГМГ-СоА-редуктазы печени (регуляторный фермент синтеза ХС) [2].
Одним из важных защитных механизмов можно считать действие различных АО, которые являются ингибиторами образования мЛНП.
|
|
|
