Рис. 3. Вплив попереднього введення антиоксиданта (АО) на активність NADН-залежної альдегідредуктази постмітохондріальної фракції печінки щурів різного віку при іммобілізаційному стресі.
Примітка: * Р < 0,05 до іммобілізованих тварин відповідного віку.
А Б
Рис. 4. Вплив попереднього введення антиоксиданта (АО) на зміну активності NAD-залежної альдегіддегідрогенази в субклітинних фракціях печінки щурів різного віку, підданих іммобілізаційному стресу.
Примітки: А – мітохондріальна фракція; Б – постмітохондріальна фракція; * Р < 0,05 до іммобілізованих тварин відповідного віку.
На це, зокрема, вказують дані про накопичення шифових основ у печінці і м'язах щурів різного віку при іммобілізації (рис.5).
Представлені результати можуть свідчити про те, що активність ферментів катаболізму ендогенних альдегідів у щурів першого року життя виявляється достатньою для попередження у них накопичення в печінці і скелетному м'язі при іммобілізаційному стресі ендогенних альдегідів. У 1,5-місячних тварин, що мають порівняно низьку базальну активність альдегідредуктази, це забезпечується додатковою стресовою активацією ферменту. Разом з тим, стан адаптивних можливостей альдегідредуктази печінки щурів даної вікової групи при сильних стресових діях на організм вимагає спеціального вивчення.
У старих щурів, не зважаючи на виникнення компенсаторної активації альдегідредуктази і альдегіддегідрогенази, при стресі відбувається накопичення карбонільних продуктів метаболізму в печінці і м'язах. Це, ймовірно, служить одним із проявів феномена дезадаптації метаболізму в пізньому онтогенезі.
Таким чином, в процесі онтогенезу у щурів відбувається зміна ефективності функціонування ферментів, каталізуючих окисно-відновні шляхи утилізації карбонільних сполук метаболізму в тканинах внутрішніх органів за умов іммобілізаційного стресу. Вона виявляється у виникненні своєрідної "напруги" у відновленні альдегідів в альдегідредуктазній реакції у печінці 1,5-місячних тварин, а також гальмуванні їх перетворень в альдегідредуктазній і альдегіддегідрогеназній реакціях у печінці і скелетних м'язах старих щурів.
ПЕЧІНКА 
СКЕЛЕТНИЙ М'ЯЗ
Рис. 5. Вміст шифових основ (у %) в печінці і скелетному м'язі у щурів, підданих іммобілізаційному стресу.
Примітки: концентрація шифових основ у інтактних тварин в кожній віковой групі прийнята за 100 %; * Р < 0,05 до інтактних тварин відповідного віку.
Вікове зниження ефективності утилізації ендогенних альдегідів в тканинах внутрішніх органів виступає в ролі одного з чинників зниження їх стійкості до ушкоджуючих факторів стресу. В зв'язку з цим, перспективним напрямом у захисті тканин від вільнорадикального ушкодження при стресі є розробка заходів, які направлені на підвищення швидкості утилізації ендогенних альдегідів. Даний підхід є новим напрямком в антіоксидантній терапії, який має великі перспективи в лікуванні захворювань, пов'язаних з формуванням окислювального стресу в організмі. Ймовірно, його ефективність може істотно різнитися в процесі онтогенезу і в більшій мірі виявлятися під час препубертатного періоду і при старінні.
ВИСНОВКИ
У результаті проведених експериментів було встановлено вікові і тканиноспецифічні особливості зміни активності ферментів, що беруть участь в окисно-відновних перетвореннях ендогенних альдегідів у печінці і скелетному м'язі щурів. Ці особливості зумовлюють зміну стійкості тканин внутрішніх органів до дії ушкоджуючих факторів іммобілізаційного стресу. За результатами дослідження були зроблені наступні висновки:
1. У період з 1,5- по 12-місячний вік у печінці щурів відбувається поступове підвищення активності АР, яке супроводжується формуванням оптимуму рН реакції, відповідного значенню 6,5, і характерною зміною регуляторних ефектів на фермент пропіонового альдегіду і перекису водню. У 24-місячному віці активність АР знижується в порівнянні з ії величиною у 12-місячних тварин. Ці зміни зумовлюють провідну роль редуктазного шляху в окисно-відновних перетвореннях альдегідів у гепатоцитах і відображаються в поступовому підвищенні співвідношення активності АР/АЛДГ у постмітохондріальній фракції на дослідженому етапі онтогенезу.
2. У м'язовій тканині основний внесок у величину базальної активності досліджених ензимів у 1,5-, 6-, і 12-місячних щурів робить мітохондріальний ізофермент АЛДГ. При цьому зміни активності ферменту окисних перетворень ендогенних альдегідів мають залежний від віку характер. Максимальна величина активності мітохондріального ізоферменту АЛДГ у 1,5-місячних тварин зумовлює у них формування умов для найбільшої ефективності окислювальних перетворень ендогенних альдегідів. У період від 1,5- до 24- місячного віку спостерігається зниження активності АЛДГ в мітохондріях, найбільш виражене у 24-місячних тварин.
3. За умов іммобілізаційного стресу у щурів 1,5- і 24-місячного віку відбувається підвищення активності АР і АЛДГ в постмітохондріальній фракції печінки, а також часткове інгібування мітохондріальної АЛДГ. Стресова активація АР супроводжується проявом активуючого впливу перекису водню на ензим печінки старих щурів і посиленням інгібуючоі дії пропіоналю на фермент у 1,5-місячних щурів. При іммобілізації 12-місячних тварин відбувається обмеження активності АР, яке супроводжується характерними зрушеннями в прояві на неї дії регуляторних ефектів пропіоналю і перекису водню.
4. Іммобілізація 1,5-, 6- і 12-місячних щурів супроводжується зниженням загальної АЛДГ-активності стегнового м'яза, яке зумовлено частковим інгібуванням мітохондріального ізоферменту, що зумовлює підвищення ролі редуктазного шляху при стресі у тварин даних вікових груп. АР активність у м'язовій тканині при іммобілізаційному стресі практично не піддана модуляції, на відміну від тканини печінки.
5. У щурів першого року життя в печінці і стегновому м'язі при іммобілізаційному стресі не відбувається накопичення продуктів метаболізму альдегідів (ШО), що відображує високу ефективність функціонування ферментів катаболізму ендогенних альдегідів. У старих щурів, не зважаючи на стресову активацію АР і АЛДГ в печінці і стегновому м'язі, відбувається накопичення карбонільних сполук метаболізму.
СПИСОК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
- Фомина Е.В., Давыдов В.В. Особенности влияния рН на альдегидредуктазную активность печени крыс разного возраста, подвергнутых иммобилизационному стрессу // Украинский биохимический журнал. – 2004. – Т.76, № 6. – С. 77-81. (Дисертант брала участь в моделюванні іммобілізаційного стресу у тварин, вимирювала активність альдегідредуктази в постмітохондріальної фракції печінки у щурів різного віку при різних значеннях рН середовища).
- Фомина Е.В., Давыдов В.В. Альдегідредуктазная активность печени крыс разного возраста при иммобилизационном стрессе // Проблемы старения и долголетия. – 2004. – Т.13, № 4. – С. 510-517. (Дисертантом було проведено виділення і фракціонування тканини печінки та проводилося вимірування активності альдегідредуктази у постмітохондріальної фракції печінки у щурів різного віку при іммобілізації).
- Фомина Е.В., Давыдов В.В. Тканеспецифические особенности изменения активности альдегідредуктазы и альдегіддегидрогеназы у крыс при иммобилизационном стрессе // Успехи геронтологии - 2005. – № 17. – С. 55-60. (Дисертант визначала активність альдегідредуктази і альдегіддегідрогенази в субклітинних фракціях печінки і скелетного м‘яза печінки у щурів різного віку при іммобілізації).
- Фомина Е.В., Давыдов В.В. Возрастные особенности изменения активности NAD-зависимой альдегіддегидрогеназы в печени и скелетной мышце крыс, подвергнутых иммобилизационному стрессу // Проблемы старения и долголетия - 2005. – № 2. – С. 122-130. (Дисертант визначала активність альдегідредуктази і альдегіддегідрогенази в субклітинних фракціях печінки і скелетного м‘яза печінки у щурів різного віку при іммобілізації).
5. Фомина Е.В., Давыдов В.В. Возрастные особенности функционирования альдегідредуктазы в печени и скелетной мышце крыс при иммобилизационном стрессе // Вопр. биол., мед. и фарм. химии.- № 2. – 2005.- С. 27-31. (Дисертант визначала вміст продуктів вільнорадикального окислення білків і ліпідів в субклітинних фракціях печінки та скелетного м‘яза).
- Фомина Е.В., Давыдов В.В., Чуйкова В. И. Роль ферментов катаболизма альдегідов в возрастном изменении устойчивости тканей к окислительному стрессу // Тезисы докладов международного симпозиума “Биологические механизмы старения”. – Харьков. – 2002. – С.40.
- Фомина Е.В., Суворова И.М., Чуйкова В.И. Возрастные особенности формирования оксидативного стресса в мозге и сердце крыс разного возраста в процессе иммобилизации // Материалы IV Украинской конференции молодых ученых, посвященных памяти академика В.В.Фролькиса. – Киев – 2003. - С. 34-35.
- Фомина Е.В. Возрастные особенности формирования оксидативного стресса в печени и скелетной мышце крыс, подвергнутых кратковременной иммобилизации // Тезисы научно-практической конференции “Биология – наука ХХI века“. – Пущино. – 2004. – С.132. (Дисертантом було проведено визначення вмісту продуктів вільнорадикального окислення ліпідів (диєнових кон‘югатів и шифових основ) у крові і гомогенатах печінки і скелетного м‘яза у щурів різного віку, підданих іммобілізації).
- Фомина Е.В. Возрастные особенности изменения активности альдегідредуктазы в печени крыс при иммобилизационном стрессе // В материалах YI международного симпозиума “Биологические механизмы старения”. – Харьков. – 2004. – С. 29 – 30.
- Фоміна О.В. Активність ферментів катаболізму альдегідів печінки щурів різного віку при короткочасному стресі // Матеріали науково-практичної конференції “Досягнення молодих вчених – майбутнє медицини”. – Харків. – 2004. – С.87.
- Фоміна О.В. Изучение защитного действия экстракта аронии при оксидативном стрессе // Матеріали науково-практичної конференції з міжнародною участю “Ліки – людині. Сучасні проблеми створення, дослідження і апробації лікарських засобів“. – Харків. – 2004. – С.152-153.
- Fomina E.V., Davydov V.V Differential changes in the properties of aldehyde reductase from adult and old rats liver during immobilized stress // Society of Free Radical Biology and Medicine. – Washington. – 2004. – Р.427.
- Фоміна О.В. Вікові особливості регуляції активності альдегідредуктази печінки щурів після іммобілізації // Матеріали науково-практичної конференції з міжнародною участю “Від фундаментальних досліджень – до прогресу в медицині”. – Харків. – 2005. – С. 64.
- Фомина Е.В. Возрастные особенности изменения активности альдегідредуктазы и альдегіддегидрогеназы в печени и мышце крыс, подвергнутых иммобилизационному стрессу // Материалы VI Украинской конференции молодых ученых, посвященной памяти академика В.В.Фролькиса. – Киев. – 2005. - С. 183-184.
- Фомина Е.В., Давыдов В.В., Фурменкова Н.В. Активность ферментов утилизации энодогенных альдегидов при иммобилизационном стрессе у крыс разного возраста // Материалы IV национального конгресса геронтологов и гериатров Украины “Проблемы старения и долголетия”. – Киев. – 2005. - С. 19-20.
АНОТАЦІЯ
Фоміна О.В. Активність ферментів утилізації єндогенних альдегідів в окисно-відновних реакціях у щурів різного віку при іммобілізації. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 – біохімія.- Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, Харків, 2005.
Виявлено, що в процесі онтогенезу у щурів в тканинах внутрішніх органів виникають умови для зміни ефективності функціонування ферментів, які каталізують окисно-відновні шляхи утилізації карбонільних сполук метаболізму, за умов іммобілізаціоного стресу. Вони виявляються у виникненні “напруги“ у відновленні альдегідів в альдегідредуктазній реакції в печінці 1,5-місячних тварин, а також гальмуванні перетворень альдегідів в окисних та відновних реакціях в печінці і скелетному м'язі старих щурів. Вікове зниження швидкості утилізації ендогенних альдегідів у досліджених тканинах визначає зниження їхньої стійкості до вільнорадикального ушкодження. У зв'язку з цим важливу роль у підвищенні резистентності організму до дії ушкоджуючих факторів стресу здобуває спрямована регуляція утилізації ендогенних альдегідів.
Ключові слова: альдегіди, альдегідредуктаза, альдегіддегідрогеназа, печінка, м'яз, іммобілізаційний стрес, онтогенез.
АННОТАЦИЯ
Фомина Е.В. Активность ферментов утилизации эндогенных альдегидов в окислительно-восстановительных реакциях у крыс разного возраста при иммобилизации. – Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.04 – биохимия. – Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина, Харьков, 2005.
Диссертация посвящена исследованию возрастных и тканеспецифических особенностей изменения активности ферментов окислительно-восстановительных превращений эндогенных альдегидов у крыс при иммобилизации. На основании полученнных данных установлено, что возрастная модуляция активности ферментов окислительно-восстановительных превращений эндогеных альдегидов обуславливает формирование возраст-зависимых различий в эффективности утилизации карбонильних соединений на разных этапах онтогенеза. В печени 1,5-месячных животных низкая активность альдегиідредуктазы (АР) является одной из причин определенного “напряжения“ в утилизации альдегидов в восстановительных реакциях. Постепенное повышение активности АР печени у крыс в течение первого года жизни предопределяет ведущую роль редуктазного пути в окислительно-восстановительных превращениях альдегидов в гепатоцитах. Модуляция активности альдегидредуктазы и альдегиддегидрогеназы в постмитохондриальной фракции печени на исследованном этапе онтогенеза отражается в постепенном повышении соотношения активности АР/АЛДГ. В скелетной мышце высокая активность митохондриальной изоформы альдегиддегидрогеназы у крыс 1,5-месячного обуславливает формирование оптимальных условий для утилизации эндогенных альдегидов в этом возрасте. В период от 2- до 12-месячного возраста у животных наблюдается ограничение активности АЛДГ в митохондриях, что формирует условия для сниженной скорости окисления альдегидов на данном отрезке онтогенеза. Установленный тканеспецифический характер этих изменений является одной из причин различий в скорости утилизации альдегидов в окислительных и восстановительных реакциях и, как следствие, в различной чувтвительности тканей внутренних органов к повреждающим факторам стресса. В работе было показано, что в печени основной путь утилизации эндогенных альдегидов сопряжен с реакцией их восстановления альдегидредуктазой. В мышечной ткани основной вклад в величину базальной активности исследованных энзимов у 1,5-, 6-, и 12-месячных крыс вносит митохондриальный изофермент АЛДГ. У старых животных в обеих иследованных тканях наблюдается снижение базальной ативности АР и АЛДГ. Данный сдвиг может являться одной из причин модуляции стрессорной устойчивости организма при старении.
В работе установлено, что в процессе 30-минутной иммобилизации возникают возраст-зависимые тканеспецифические особенности в активности изученных ферментов катаболизма эндогенных альдегидов. Изменения ферментативной активности сопровождаются возникновением ряда метаболических сдвигов. В работе обсуждается характер соотношений изменения активности альдегидредуктазы и альдегиддегидрогеназы с уровнем накопления продуктов свободнорадикального окисления белков и липидов при стрессе. В частности полученные данные указывают на то, что у 6- и 24-месячных животных после иммобилизации происходит накопление продуктов перекисного окисления липидов, что отражает возникновение у них стрессорной стимуляции свободнорадикального окисления в исследованных тканях внутренних органов. У крыс остальных возрастных экспериментальных групп, сопутствующая иммобилизационному стрессу интенсификация свободнорадикальных процессов была связана с усилением свободнорадикального окисления белков в субклеточных фракциях печени и скелетной мышцы. Установлено, что в обеих исследованных тканях при данной модели иммобилизационного стресса возникают условия для более эффективной утилизации альдегидов в редуктазном пути. При этом показано, что у крыс первого года жизни в печени и скелетной мышце при иммобилизации не происходит накопления продуктов превращений эндогенных альдегидов – шиффовых оснований, что является следствием достаточной активности ферментов окислительно-восстановительных утилизации карбонильных продуктов на данном отрезке онтогенеза. У старых животных повышенный уровень накопления продуктов превращенй альдегидов в печени и скелетных мышцах при иммобилизации является, по всей видимости, следствием торможения их превращений в альдегидредуктазной и альдегиддегидрогеназной реакциях. Данный сдвиг предопределяет у старых животных понижение их устойчивости к свободнорадикальному повреждению. В связи с этим, важную роль для повышения резистентности организма к действию повреждающих факторов стресса может иметь направленнная регуляция скорости утилизации эндогенных альдегидов.
Ключевые слова: альдегиды, альдегидредуктаза, альдегиддегидрогеназа, печень, мышца, иммобилизационный стресс, онтогенез.
SUMMARY
Fomina O.V. Activity of the ensymes of endogenous aldehydes utilization in oxidation-reduction reactions in rats of different ages during immobilization. – Manuscript.
The thesis for a degree of candidate of science in biology on speciality 03.00.04 - biochemistry. – V.N. Karazin Kharkiv National University, Kharkiv, 2005.
The work has shown that in the course of ontogenesis in rats certain conditions develop effecting changes in the functional efficiency of enzyme, which play a dominant role in utilization of metabolic carbonyl products in the internal organs tissue under immobilization stress condition They are manifested by development of certain “strain” in reduction of aldehydes in the course of the aldehyde reductase reaction in the liver of 1,5-months-old animals, as well as in slowing down their conversion in aldehyde reductase and aldehyde dehydrogenase reactions in the liver and in the skeletal muscles of old rats. Age-related decrease in the efficiency of endogenous aldehydes utilization in the internal organs tissue reflects a decrease in their resistance to free-radical damage. In this connection, a great significance in an increase in the organism resistance to the impact of oxidative stress damaging factors belongs to a direct stimulation of fermentative biosynthesis of endogenous aldehydes catabolism.
Key words: aldehydes, aldehyde reductase, aldehyde dehydrogenase, liver, muscle, immobilization stress.
| 
