АННОТАЦИЯ
Кишко Т.О. Роль ксантиноксидазно-ксантиндегидрогеназной системы в механизме действия ксенобиотиков. – Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.04 – биохимия. – Институт экогигиены и токсикологии МЗ Украины, Киев, 2002.
Диссертация посвящена изучению роли ксантиндегидрогеназно-ксантиноксидазной (КсД-КсО) системы в механизме токсического действия папаверина и доноров оксида азота – нитрита, нитрата, нитропруссида натрия и N-нитрозодиметиламина (НДМА) на организм теплокровных животных.
В опытах in vitro установлено, что гибель тимоцитов крыс в результате действия папаверина, как и других изученных ксенобиотиков – доноров NO, происходит по типу апоптоза, на что указывает динамика увеличения количества двунитевых, однонитевых разрывов и накопления низкомолекулярных фрагментов ДНК. Под влиянием папаверина ускоряется катаболизм адениннуклеотидов и накапливается гипоксантин - субстрат ксантиноксидазной реакции. Установлено, что при действии папаверина на тимоциты увеличивается суммарная активность КсД и КсО, значительно возрастает величина отношения активностей КсО/КсД, усиливаются реакции перекисного окисления липидов (ПОЛ). Показано, что более 80 % суммарной активности КсД и КсО находится в цитоплазме, а 20 % - во фракции структурных компонентов, которая преимущественно состоит из ядер и митохондрий. Однако во фракции структурных компонентов отношение активностей КсО/КсД в 2 раза больше, чем в цитоплазме. Под действием папаверина отношение активностей КсО/КсД возрастает в 4 раза. Увеличение активности КсО в ядрах и митохондриях приводит к локальному повышению концентрации супероксидных анионов и гидроперекиси, которые повреждают ДНК, вызывая ее разрывы и фрагментацию. Накопление гипоксантина и КсО создают условия для повреждения плазматической мембраны активными формами кислорода. Этот механизм участия КсД-КсО системы в развитии апоптоза тимоцитов под влиянием изученных ксенобиотиков является универсальным и не зависит непосредственно от индуктора, который вызывает гибель клеток.
Установлено, что токсическое действие нитропруссида натрия на тимоциты обусловлено влиянием NO, который высвобождается из этой молекулы. Токсичность нитрат-аниона связана с его восстановлением в нитрит-анион (в том числе в результате действия КсД-КсО системы) Цитотоксичность нитрит-аниона в значительной мере является самостоятельной и не зависит от восстановления в NO или окисления в нитрат-анион. Апоптоз тимоцитов, индуцированный N-нитрозодиметиламином, связан с действием продуктов N-деметилирования этого соединения цитохромом Р-450, а не NO, который также образуется из НДМА в реакции его денитрозирования.
Показано, что КсД-КсО система тимоцитов проявляет нитратредуктазную активность, которая индуцируется гипоксантином и ингибируется аллопуринолом. В результате апоптоза тимоцитов, индуцированного папаверином, нитратредуктазная активность КсД-КсО системы значительно увеличивается. Установлено, что КсД-КсО система также вносит существенный вклад в восстановление нитратов в организме крыс.
В опытах in vivo в условиях токсического действия нитрита натрия и ингаляций диоксидом азота, вызывающих синдром гемической гипоксии, происходит переход активности КсД в КсО в печени и сыворотке крыс, что приводит к увеличению отношения КсО/КсД и усилению процессов ПОЛ. Предварительное введение аллопуринола ингибирует активность как КсД, так и КсО. При этом снижается интенсивность процессов ПОЛ. Такие же изменения наблюдаются в организме крыс при индукции эндогенного синтеза NO путем инъекции вакцины БЦЖ. Эти, а также другие проявления интоксикации в значительной мере снимаются введением в организм крыс акцепторов NO, таких как комплекс ДЕТК-Fe2+ и разработанного в лаборатории биохимии Института экогигиены и токсикологии препарата нитоксидел, представляющего растворимый комплекс Fe2+ с низкомолекулярным тиолсодержащим лигандом и аскорбиновой кислотой. Эти препараты способны комплексно связывать NO и выводить его из организма.
Ключевые слова: ксантиноксидаза, ксантиндегидрогеназа, апоптоз тимоцитов, ксенобиотики, оксид азота.
SUMMARY
Kishko T.O. The role of xanthinoxidase-xanthindehydrogenase system in the meсhanism of the action of xenobiotics.
Thesis for a scientific degree of candidate of biological sciences by speciality 03.00.04 – Biochemistry. Institute of Ecohygiene аnd Toxicology, Ministry of Public Health of Ukraine, Ukraine, Kyiv, 2002.
This work is devoted to investigation of xanthinoxidase-xanthindehydrogenase (XDH-XO) system in the mechanism of toxical action of xenobiotics which are NO donors and papaverine.
It is established in experiments in vitro that papaverine, N-nitrozodimethylamine (NDMA), sodium salts of nitrite, nitrate and nitroprusside caused the death of rat thymocytes similarly apoptosis. Under papaverine action, the total activity of XDH and XO became higher, the ratio of XO/XDH significantly elevated due to transformation of XDH to XO that took place predominantly in the fraction of structural components, the reaction of lipid peroxidation strengthened. These changes preceded the death of thymocytes that points to the main role of products of xanthinoxidase reaction – O2- and H2O2 in the genesis of the thymocyte apoptosis. It is revealed that toxicity of sodium nitroprusside on thymocytes is caused by the action of NO liberated from it. Toxicity of nitrate-anion is connected with its reduction to nitrite-anion which has the own toxicity that does not depend on its conversion to NO. Thymocyte apoptosis induced by NDMA is provoked by action of products of its N-demethylation but not of action of NO. Thymocyte XDH-XO system is shown to possess the nitrate reductase activity. Under thymocyte apoptosis induced by papaverine nitrate reductase activity of XO significantly increased. It is shown in experiments in vivo that XDH-XO system of whole rat organism makes a great contribution to reduction of nitrate to nitrite. It is established in the experiments in vivo with rats that under action of sodium nitrite and inhalation with NO2 the activity of XDH decreased while the activity of XO increased. It led both to increase of ratio XO/XDH and lipid peroxidation. The same changes were noted in rats under conditions of NO synthesis provoked by injection of BCG vaccine. Such and other manifestations of intoxication were obviated largely by introduction to rat organism of NO acceptors (DETK-Fe2+-complex and preparation nitoxidel).
Key words: xanthinoxidase, xanthindehydrogenase, thymocyte apoptosis, xenobiotics, nitric oxide.
| 
