Изучение окислительной модификации белков у пациенток с ожирением и гиперандрогенией

Тазина Т.В., Короткова Н.В., Фомина М.А., Политова А.А., Колобаева А.А.

1 ФГБОУ ВО Рязанский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова Минздрава России, г. Рязань; 2 ФГБУ Национальный медицинский исследовательский центр гематологии Минздрава России, Москва, Россия
Цель исследования. Изучить процессы окислительной модификации белков (ОМБ) у пациенток с гиперандрогенией и ожирением.
Материал и методы. Оценка интенсивности ОМБ в тканях проводилась по методу R.L. Levine в модификации Е.Е. Дубининой: метод основан на реакции взаимодействия карбонильных групп и иминогрупп окисленных аминокислотных остатков с 2,4-динитрофенилгидразином (2,4-ДНФГ) с образованием 2,4-динитрофенилгидразонов, обладающих специфическим спектром поглощения в ультрафиолетовой и видимой областях спектра.
Результаты. Отмечается статистически значимое повышение продуктов спонтанной ОМБ при ожирении; не изменяется уровень ОМБ при гиперандрогении. Отмечается нарастание вторичных маркеров ОМБ при гиперандрогении, не меняется соотношение первичных и вторичных маркеров окислительного стресса при ожирении. Снижается резервно-адаптационный потенциал у пациенток с ожирением.
Заключение. Ожирение сопровождается повышением ОМБ, снижением резервно-адаптационного потенциала организма. Гиперандрогения протекает на фоне повышения вторичных маркеров окислительного стресса.

Ключевые слова

гиперандрогения
ожирение
окислительная модификация белков
карбонилирование белков
окислительный стресс

По определению ВОЗ, ожирением считается «ненормальное или чрезмерное скопление жира, которое может негативно повлиять на здоровье» [1].

Ожирение является одним из самых распространенных в мире хронических заболеваний не только взрослых, но и детей и подростков. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) еще в 1997 г. объявила эту патологию глобальной эпидемией, которая и на сегодняшний день остается одной из наиболее значимых проблем медицины.

Так, по оценкам экспертов этой международной организации, в 2016 году более 1,9 миллиарда взрослых людей старше 18 лет имели избыточный вес. Из них более 650 миллионов страдали ожирением.

По данным 2016 года 39 % взрослых старше 18 лет (39% мужчин и 40% женщин) имели избыточный вес и около 13% взрослого населения планеты (11% мужчин и 15% женщин) страдали ожирением.

С 1975 г по 2016 г число людей, страдающих ожирением, во всем мире выросло более чем втрое [1, 2], при этом лидирующее положение среди стран с высокой заболеваемостью сохраняли США, где 34% населения имели избыточную массу тела, а 27% – ожирение [3].

В Европе распространенность ожирения достигает 10–25% среди мужчин и 10–30% – среди женщин. За прошедшие 10 лет в большинстве европейских стран распространенность ожирения возросла на 10–40%. В большинстве стран Европы более 50% населения имеют лишний вес или страдают ожирением [1, 4].

В Российской Федерации на 2016 г доля лиц с избыточной массой тела составила 62%, с ожирением – 26,2% [2]. По прогнозам, в 2020 г. 31% мужчин и 26% женщин будут страдать ожирением. К 2030 г. модель предсказывает, что 33% мужчин и 26% женщин будут страдать ожирением [5].

Ожирение негативно влияет на качество жизни и все сферы деятельности человека, зачастую приводя к развитию тяжелых сопутствующих заболеваний, потере трудоспособности и инвалидности. Большинство людей с избыточной массой тела и ожирением испытывают объективные трудности вследствие наличия серьезных отклонений в состоянии здоровья, физических ограничений и психологических проблем.

Избыточный вес и ожирение являются риском развития серьезных заболеваний сердечно-сосудистой системы (в первую очередь, гипертонии и ишемической болезни сердца), эндокринных расстройств (сахарный диабет второго типа, нарушения репродуктивной функции), поражений опорно-двигательного аппарата (протрузии и грыжи межпозвонковых дисков, повреждение суставов нижних конечностей), а также онкологических заболеваний и психологических расстройств [6–9].

Хронические заболевания сердечно-сосудистой системы, онкологические заболевания, ожирение и сахарный диабет относятся к неинфекционным заболеваниям с высокой смертностью [10, 11].

Избыточный вес и ожирение связаны с более высокой смертностью во всем мире, чем недостаток веса. 65% населения мира проживает в странах, где избыточный вес и ожирение убивают больше людей, чем недостаточный вес. Эта статистика включает в себя все страны с высокими и средними уровнями доходов. По крайней мере, 2,8 миллиона взрослых людей умирают каждый год в результате состояний и заболеваний, связанных с избыточным весом или ожирением [6].

По данным ряда авторов известно, что отмечается тенденция к дальнейшему увеличению в общей смертности доли сопутствующих ожирению заболеваний – от 59–60% в настоящее время до 69% к 2030 г. Ведущей причиной этого негативного явления, помимо курения и злоупотребления алкоголем, являются малоподвижный образ жизни и несбалансированное питание, особенно среди детей и подростков, что предсказуемо приведет к дальнейшему увеличению доли взрослого населения с избыточной массой тела и ожирением [12].

Еще одной распространенной медицинской проблемой, имеющей доказанную ассоциацию с метаболическими расстройствами, сахарным диабетом 2-го типа, сердечно-сосудистыми заболеваниями и нарушением репродуктивной функции является синдром гиперандрогении [13].

Синдром гиперандрогении — патологическое состояние, обусловленное избыточной продукцией андрогенов яичниками и/или надпочечниками или повышением локальной тканевой чувствительности к циркулирующим андрогенам.

Это наиболее частая эндокринопатия у женщин. Распространенность гиперандрогении среди женщин составляет 10–20 %.

Важность своевременной диагностики гиперандрогенных состояний обусловлена их последствиями: нарушениями менструального цикла, эндокринным бесплодием, повышением риска невынашивания беременности, преждевременных родов, гестационного диабета [14].

Согласно классификации выделяют следующие формы гиперандрогенных состояний [15]:

  • Неопухолевые (функциональные) формы истинной гиперандрогении;
  • Опухолевые формы истинной гиперандрогении;
  • Транспортные формы гиперандрогении (в результате снижения продукции в печени глобулина, связывающего половые стероиды);
  • Рецепторная форма гиперандрогении (обусловлена повышением активности 5a-редуктазы в клетках-мишенях).

В связи с широким распространением ожирения и гиперандрогении, а также в связи с их высокой социальной значимостью, актуальным является более углубленное изучение патогенетических механизмов развития представленных нозологий с целью их дальнейшей коррекции.

Любой адаптационный или патологический процесс протекает на фоне интенсификации свободно-радикального окисления биосубстратов [16]. Данные процессы являются центральным звеном метаболических процессов клеток. Окислительный стресс (ОС), дисбаланс между окислительными и антиоксидантными системами клеток и тканей, являются результатом производства окислительных свободных радикалов и активных форм кислорода. Одним из следствий повышенного уровня активных форм кислорода является изменение структуры и, соответственно, функций клеточных белков [17]. Белки широко представлены в биоматериале и высоко чувствительны к действию свободных радикалов, вследствие чего признаны основными мишенями для последних [18]. Кроме того, они ответственны за большинство клеточных функций, поэтому изучение окислительной модификации белков (ОМБ) является одним из актуальных направлений в современной экспериментальной биохимии [19–23].

В настоящее время доказана роль свободно радикальных процессов в патогенезе многих различных заболеваний, известны работы и по оценке ОМБ у пациенток с гинекологическими заболеваниями: к примеру, с раком яичников [24, 25].

Цель исследования: изучить процессы ОМБ у пациенток с гиперандрогенией и ожирением.

Материал и методы исследования

Материалом для исследования служила плазма крови пациенток, обратившихся на гинекологический осмотр в ООО «Медлайн Рязань» с ожирением (10 человек) и пациенток с гиперандрогенией (10 человек). Контрольную группу составили 10 практически здоровых доноров, сопоставимых с испытуемыми по возрасту и полу, не имеющих сопутствующих патологий, для которых доказано повышение ОМБ.

Забор крови у пациенток производился однократно до начала лечения утром в одно и то же время из локтевой вены натощак в количестве 15 мл. В качестве антикоагулянта использовали раствор ЭДТА, приготовленный из расчета 1,5 мг антикоагулянта на 1 мл крови.

Оценка интенсивности окислительной модификации белков в тканях проводилась по методу R.L. Levine [26] в модификации Е.Е. Дубининой [27]: метод основан на реакции взаимодействия карбонильных групп и иминогрупп окисленных аминокислотных остатков с 2,4-динитрофенилгидразином (2,4-ДНФГ) с образованием 2,4-динитрофенилгидразонов, обладающих специфическим спектром поглощения в ультрафиолетовой и видимой областях спектра.

Комплексная оценка содержания ОМБ проводилась по авторскому патенту на изобретение № 2524667 (Фомина М.А., Абаленихина Ю.В., Фомина Н.В., Терентьев А.А.), разработанному на кафедре биологической химии с курсом КЛД ФДПО ГБОУ ВПО РязГМУ Минздрава России [28].

Статистическая обработка полученных данных проводилась методами непараметрической статистики с использованием пакетов прикладных программ Statistica 6.0. Для определения статистической значимости различий непрерывных величин, в зависимости от параметров распределения, использовался U-критерий Манна-Уитни. Непрерывные переменные представлены в виде M±s (среднее ± стандартное отклонение). Для всех проведенных анализов различия считались статистически значимыми при двустороннем уровне значимости р≤0,05.

Результаты исследования и обсуждение

Изучение свободно радикальных процессов при патологии, приводящей к развитию метаболических нарушений (ожирение, сахарный диабет, метаболический синдром), имеет важное значение, в связи с тем, что они рассматриваются как основные факторы развития сердечно-сосудистых заболеваний, а у женщин репродуктивного возраста могут явиться причиной бесплодия.

Последовательное электронное восстановление (O2) приводит к образованию реактивных форм кислорода (reactive oxygen species – ROS). Один электрон молекулярного кислорода (e-) приводит к образованию супероксид-аниона (O2-), два электрона вызывают образование перекиси водорода (H2O2) и три электрона приводят к образованию гидроксид-радикалов (HO˙).

Свободные радикалы вызывают карбонилирование белков – образование стабильных продуктов, которые образуются при участии аминокислотных остатков пролина, аргинина, лизина, треонина. Также карбониловые производные белков могут образовываться при участии аминокислотных остатков лизина, цистеина и гистидина с продуктами перекисного окисления липидов. Это приводит к нарушению выполняемых белками функций и развитию различного рода патологий, требующих коррекции.

Необходимо отметить, что определение ОМБ все ча­ще находит применение в клинической практике [29].

В настоящее время проводится изучение ОМБ при ожирении, так как окисление белка апо-А в составе липопротеидов высокой плотности может приводить к нарушению его функций, нарушению функций фермента лецитин-холестеринацилтрансферазы, участвующей в эстерификации холестерина и его обратном транспорте в печень, что приводит к нарушению последнего и накоплению холестерина в крови.

Отдельно проводится определение первичных и вторичных маркеров окислительного стресса: альдегиддинитрофенилгидразонов (АДНФГ) и кетондинитрофенилгидразонов (КДНФГ) соответственно. Принято считать, что преобладание первичных маркеров повреждения белков может указывать на начальные стадии ОС и возможную обратимость процесса [30].

Результаты представленного исследования показали, что у пациенток с гиперандрогенией отмечалось лишь незначительное повышение уровня ОМБ, по сравнению со значениями контрольной группы, которое не явилось статистически значимым (рис.1).

У пациенток с ожирением отмечалось статистически значимое увеличение суммарного содержания продуктов спонтанной ОМБ по сравнению с контрольной группой.

При анализе первичных и вторичных маркеров карбонильного стресса мы отметили, что их доля у представительниц контрольной группы и пациенток с ожирением практически не отличалась, несмотря на более высокие суммарные значения общего количества карбонилированных производных белков у последних (рис.2).

Доля АДНФГ составила 83,8 и 83,5% соответственно. Эти значения могут свидетельствовать об обратимости процессов ОМБ, и предположительно о более высоких адаптационных возможностях организма при данной патологии.

Доля АДНФГ у пациенток с гиперандрогенией была ниже, по сравнению с контрольной группой. Доля же КДНФГ нарастала и соответствовала значению 23,7, по сравнению с 16,2% у пациенток контрольной группы, что явилось статистически значимым. Эти данные могут свидетельствовать об усугублении ОС и переходе его в более позднюю стадию, а также о возможной необратимости процесса.

В настоящее время известны методики, позволяющие определять уровень спонтанного окисления белка, характеризующего общее физиологическое состояние организма, и металл-катализируемого, являющегося показателем резервно-адаптационных возможностей организма [31]. В настоящем исследовании металл-катализируемое окисление белка осуществлялось по реакции Фентона (индуцировалось в присутствии ионов железа и перекиси водорода) и проводился сравнительный анализ резервно-адаптационного потенциала (РАП) для испытуемых групп по сравнению с контролем (рис.3).

Отмечалось снижение уровня общего РАП у пациенток с ожирением по сравнению с контрольной группой, но данное снижение не явилось статистически значимым. Полученные результаты могут свидетельствовать о более высокой чувствительности к окислению белков у пациенток с данной патологией.

Уровень общего РАП у пациенток с гиперандрогенией не отличался от такового для группы контроля.

Выводы

  1. Ожирение у женщин с гинекологической патологией протекает на фоне статистически значимого повышения общего спектра поглощения продуктов спонтанной ОМБ. При этом соотношение первичных и вторичных маркеров не меняется по сравнению с контролем, но значения РАП снижаются.
  2. Гиперандрогения у женщин с гинекологической патологией протекает без изменения общего уровня карбонилированных белков и РАП. Однако, отмечается нарастание вторичных маркеров ОМБ, что может свидетельствовать об усугублении ОС.

Список литературы

1. Obesity: preventing and managing the global epidemic: report of a WHO consultation. WHO technical report series N°894. Geneva: World Health Organization; 2000. Available at: http://www.who.int/iris/handle/10665/42330

2. http://www.euro.who.int/ diabetes/country- profiles/rus_ru.pdf?ua=1

3. James W. The epidemiology of obesity: the size of the problem. J, Intern, Med. 2008; 263(4): 336-52. doi: 10.1111/j.1365-2796.2008.01922.x.

4. Schoeller D. The challenge of obesity in the WHO European region and the strategies for response. Med. Sci. Sports Exerc. 2008; 40(3): 590. doi: 10.1249/mss.0b013e318164f33c.

5. Euro.who.int. Russian Federation. 2015. Available at: http://www.euro.who.int/ en/health-topics/disease-prevention/nutrition/country-work/russian-federation2/ Accessed October 2, 2015.

6. ВОЗ центр СМИ. Ожирение и избыточный вес. Информационный бюллетень №311. 2015.

7. American College of Cardiology/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines, Obesity Expert Panel, 2013. Expert panel report: Guidelines (2013) for the management of overweight and obesity in adults. Obesity (Silver Spring). 2014; 22(Suppl. 2): S41-410. doi: 10.1002/oby.20660.

8. Wong E., Tanamas S.K., Wolfe R., Backholer K., Stevenson C., Abdullah A., Peeters A. The role of obesity duration on the association between obesity and risk of physical disability. Obesity (Silver Spring). 2015; 23(2): 443-7.doi: 10.1002/oby.20936.

9. Ng M., Fleming T., Robinson M., Thomson B., Graetz N., Margono C. et al. Global, regional, and national prevalence of overweight and obesity in children and adults during 1980–2013: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2013. Lancet. 2014; 384(9945): 766-81.

10. Guénard F., Houde A., Bouchard L., Tchernof A., Deshaies Y., Biron S. et al. Association of LIPA gene polymorphisms with obesity-related metabolic complications among severely obese patients. Obesity (Silver Spring). 2012; 20(10): 2075-82. doi: 10.1038/oby.2012.52.

11. Beaglehole R., Bonita R., Alleyne G., Horton R., Li L., Lincoln P. et al. UN High-Level Meeting on Non-Communicable Diseases: addressing four questions. Lancet. 2011; 378(9789): 449-55. doi: 10.1016/s0140-6736(11)60879-9.

12. Пермякова Е.Ю., Година Е.З., Гилярова О.А. Влияние физической активности и суточного потребления калорий на особенности жироотложения у современных детей и подростков Архангельского региона и г. Москвы. Вестник Московского университета. Серия 23: Антропология. 2012; 4: 112-9.

13. Дедов И.И., Андреева Е.Н., Карпова Е.А. Синдром поликистозных яичников. Практические рекомендации для врачей. М.: ИТМ; 2009. 52c.

14. Луценко Л.А. Надпочечниковые гиперандрогении: мультидисциплинарный подход к решению проблемы. Міжнародний ендокринологічний журнал. 2016; 8: 29-34.

15. Дедов И.И., ред. Синдром гиперандрогении у женщин. Патогенез, клинические формы, дифференциальная диагностика и лечение. Методическое пособие для врачей. М.; 2003. 32с.

16. Губский Ю.И., Беленичев И.Ф., Левицкий Е.Л., Коваленко С.И., Павлов С.В., Ганчева О.В., Марченко А.Н. Токсикологические последствия окислительной модификации белков при различных патологических состояниях (обзор литературы). Журнал АМН Украiни. 2008; 814(7): 49-54.

17. Newsholme P., Cruzat V.F., Keane K.N., Carlessi R., de Bittencourt P.I. Jr. Molecular mechanisms of ROS production and oxidative stress in diabetes. Biochem. J. 2016; 473(24): 4527-50.

18. Colak E. New markers of oxidative damage to macromolecules. J. Med. Biochem. 2008; 27: 1-16.

19. Balogh A., Santer D., Pásztor E.T., Tóth A., Czuriga D., Podesser B.K. et al. Myofilament protein carbonylation contributes to the contractile dysfunction in the infracted. LV region of mouse hearts. Cardiovasc. Res. 2014; 101(1): 108-19.

20. Безручко Н.В., Рубцов Г.К. Методология и метод оценки окислительной модификации белков в комплексе с молекулами средней массы, перспективы их применения. Вестник Томского государственного педагогического университета. 2014; 8: 185-9.

21. Кулемина М.В., Гаврилова Н.В., Короткова Н.В. Изучение окислительной модификации белков под действием сангвинарина в неседиментируемой фракции гомогенатов печени крыс in-vitro. В кн.: Кошель В.И., ред. «Неделя науки – 2016»: материалы Всероссийского молодежного форума с международным участием. Ставрополь: Изд-во СтГМУ; 2016: 412.

22. Калинин Р.Е., Абаленихина Ю.В., Пшенников А.С., Сучков И.А., Исаков С.А. Взаимосвязь окислительного карбонилирования белков и лизосомального протеолиза плазмы в условиях экспериментального моделирования ишемии и ишемии-реперфузии. Наука молодых. 2017; 3: 338-51.

23. Арапова А.И., Фомина М.А. Изучение влияния L-карнитина на изменение активности катепсинов B, L, H и окислительной модификации белков в мышечных органах крыс. Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. 2016; 2: 13-20.

24. Долгова Д.Р., Генинг С.О., Антонеева И.И., Пирмамедова С.С., Михеенко А.А., Мясникова Д.Ф., Наковкина Е.С., Насырова Е.Ю. Окислительная модификация белков в эритроцитах больных раком яичников после полихимиотерапии по схеме САР. Фундаментальные исследования. 2014; 7(ч. 4): 689-92.

25. Горошинская И.А., Неродо Г.А., Сурикова Е.И., Качесова П.С., Внуков В.В., Шалашная Е.В., Нескубина И.В., Немашкалова Л.А., Максимова Н.А., Сергеева М.М. Интенсивность хемилюминисценции, состояние антиоксидантной системы и окислительная модификация белков плазмы крови при развитии рецидива рака яичников. Сибирский онкологический журнал. 2013; 4: 45-9.

26. Levine R.L., Garland D., Oliver C.N., Amici A., Climent I., Lenz A.G. et al. Determination of carbonyl content in oxidatively modified proteins. Methods Enzymol. 1990; 186: 464-78.

27. Дубинина Е.Е., Бурмистров С.О., Ходов Д.А., Поротов И.Г. Окислительная модификация белков сыворотки крови человека, метод ее определения. Вопросы медицинской химии. 1995; 41(1): 24-6.

28. Пат. 2524667 РФ. МПК G01N 33/52. Способ комплексной оценки содержания продуктов ОМБ в тканях и биологических жидкостях / Фомина М.А., Абаленихина Ю.В., Фомина Н.В., Терентьев А.А. Ряз гос. мед. ун-т им. акад. И.П. Павлова. Номер заявки 2013102618/15; заявлено 21.01.2013; опубл.27.07.2014, Бюл. № 21.

29. Вавилов Н.В., Шилов Ю.И., Годовалов А.П. Методические аспекты определения окислительной модификации белка. Медицинский альманах. 2018; 2: 19-22.

30. Муравлева Л.Е., Молотов-Лучанский В.Б., Клюев Д.А., Бакенова Р.А., Култанов Б.Ж., Танкибаева Н.А., Койков В.В., Омарова Г.А. Окислительная модификация белков: проблемы и перспективы исследования. Фундаментальные исследования. 2010; 1: 74-8.

31. Никитина Ю.В., Мухина И.В. Изменение окислительных процессов в ткани головного мозга и крови крыс в раннем онтогенезе. Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2009; 6(1): 124-31.

Поступила 06.04.2018

Принята в печать 20.04.2018

Об авторах / Для корреспонденции

Тазина Татьяна Викторовна, ассистент кафедры хирургии, акушерства и гинекологии ФДПО Рязанского государственного медицинского университета.
Адрес: 390026, Россия, г. Рязань, ул. Высоковольтная, д.9. Телефон: 8(4912) 36-79-70. E-mail: tazina@inbox.ru
Короткова Наталья Васильевна, к.м.н., старший преподаватель кафедры биологической химии с курсом КЛД ФДПО Рязанского государственного медицинского университета.
Адрес: 390026, Россия, г. Рязань, ул. Высоковольтная, д.9. Телефон: 8(4912) 46-08-98. E-mail: fnv8@yandex.ru
Фомина Мария Алексеевна, к.м.н., доцент кафедры биологической химии с курсом КЛД ФДПО Рязанского государственного медицинского университета.
Адрес: 390026, Россия, г. Рязань, ул. Высоковольтная, д.9. Телефон: 8(4912) 46-08-98. E-mail: marya.fom@yandex.ru
Политова Анастасия Алексеевна, ординатор КЛД клинико-научной лаборатории иммунофенотипирования клеток крови и костного мозга ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр гематологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации.
Адрес: 125167 г. Москва, Новый Зыковский проезд, д.4. Телефон: 8(495) 499-20-16. E-mail: naka.politova@gmail.com
Колобаева Анна Александровна, студентка 6 курса медико-профилактического факультета Рязанского государственного медицинского университета.
Адрес: 390026, Россия, г. Рязань, ул. Высоковольтная, д.9.

Для цитирования: Тазина Т.В., Короткова Н.В., Фомина М.А., Политова А.А., Колобаева А.А. Изучение окислительной модификации белков у пациенток с ожирением и гиперандрогенией. Акушерство и гинекология. 2018; 12: 82-7.
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2018.12.82-87

Также по теме

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.