Український біохімічний журнал №4, 2012

Індекс 74497

УК

РАЇН

СЬ

КИ

Й Б

ІОХ

ІМІЧ

НИ

Й Ж

УР

НА

Л,

2012

, то

м 8

4, №

4

ISSN 0201—8470. Укр. біохім. жур н. 2012. Т. 84, № 4 . 1—124

THE UKRAINIAN BIOCHEMICAL JOURNAL УКРАИНСКИЙ БИОХИМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛН а у к о в и й ж у р Н а л • З а с Н о в а Н и й 1 9 2 6 р . • в и х о д и т ь о д и Н ра З Н а д в а м і с я ц і

ISSN 0201–8470

УКРАЇНСЬКИЙ

БІОХ ІМІЧНИЙЖУРНАЛ 20 12, том 84, № 4

національна аКаДЕМіЯ наУК УКРаЇнИінСТИТУТ БіоХіМіЇ ім. о. В. ПаллаДіна

УКРаЇнСьКИЙБіоХіМіЧнИЙЖУРнал

УКРАИНСКИЙ БИОХИМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛTHE UKRAINIAN BIOCHEMICAL JOURNAL

Том 84, № 4, липень-серпень, 2012 Київ

© Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, 2012

ЗМіСТ

огляди

ЖЕРНОСЕКОВ Д. Д., ЮСОВА Е. И., ГРИНЕНКО Т. В.Роль плазминоген/плазмина в функционировании клеток крови .................................................................. 5

Експериментальні роботи

РОДРІГЕС Р. Р., ЛУщИК І. С., ОБОЛЕНСьКА М. Ю.Стехіометрична модель фолатзалежного метаболізму одновуглецевих груп у плаценті людини ........... 20

ДРАГУщЕНКО О. О. , МІНя І. Й., ПОЛєЖАєВА Т. А., СТАРОСИЛА Д. Б.,КАРПОВА І. С., ОБОЛЕНСьКА М. Ю., РИБАЛКО С. Л.Вплив противірусних речовин різної хімічної природи на експресію генів ІФНα, ПКР,ОАС1а i РНК-ази L ..................................................................................................................................................... 32

SEMCHUK N. M., VASyLyK yu. V., LUSHCHAK Ok. V., LUSHCHAK V. I.Effect of short-term salt stress on oxidative stress markers and antioxidant enzymesactivity in tocopherol-deficient Arabidopsis thaliana plants ..................................................................................... 41

ЛЕВЧУК Н. І., ПУшКАРьОВ В. М., КОВзУН О. І.,МИКОшА О. С., ГУЛА Н. М., ТРОНьКО М. Д.Вплив N-стеароїлетаноламіну на інтенсивність фрагментації ДНК у пухлиннійта позапухлинній тканинах кори надниркових залоз людини ...................................................................... 49

МЕДИНСьКА К. О., НУРИщЕНКО Н. є., ПЕЛЮХ Л. І., шЕЛЮК О. В.ATP-азна активність актоміозинового комплексу скелетних м’язів кроля за дії ультразвуку ................ 54

ҐУДзь є. А., ГУЛА Н. М., ХМЕЛь Т. О., ГОРІДьКО Т. М., БАшТА Ю. М.,ПАНЧУК Р. Р., СТОЙКА Р. С., РяБцЕВА А. О., зАІЧЕНКО О. С.Антитоксичні ефекти N-стеароїлетаноламіну в суспензії та у складі нанокомпозитногокомплексу в органах мишей з карциномою Льюїс за введення доксорубіцину .......................................... 61

ISSN 0201 — 8470. Укр. біохім. журн., 2012, т. 84, № 42

Короткі повідомлення

зАХАРяН Г. В.Изменения содержания гликолипидов, сфингозина и цитокинов в головном мозгукрыс при его экспериментальном отеке ................................................................................................................ 70

Методи

шЕВЧЕНКО В. Б., ДАцЕНКО А. И., шАБЛыКИН О. В., ОСАДЧУК Т. В.,ЛяХОВ А. М., ПИВОВАРЕНКО Ю. В., МАКАРА В. А.Определение АФК в присутствии биологически активных веществпо флуоресценции пористого кремния ................................................................................................................. 74

Математичне моделювання біохімічних процесів

БОБРОВНИК С. А., ДЕМЧЕНКО М. А., КОМИСАРЕНКО С. В.Новый подход в определении аффинности двухвалентных антител методомповерхностного плазмонного резонанса. Теория ................................................................................................ 79

історія біохімії

КОМІСАРЕНКО С. В., ВИНОГРАДОВА Р. П., ДАНИЛОВА В. М.Лауреати премії НАН України імені Палладіна Олександра Володимировича 1977–1978 рр. .............. 88

Тези доповідей конференції молодих учених«актуальні проблеми біохімії та біотехнології – 2012»Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, травень, 2012 р., Київ ............................................. 97

ISSN 0201 — 8470. Укр. біохім. журн., 2012, т. 84, № 4 3

CONTENTs

surveys

ZHERNOSSEKOV D. D., yUSOVA E. I., GRINENKO T. V.Role of plasminogen/plasmin in functional activity of blood cells ........................................................................... 5

Experimental Works

RODRIGUEZ R. R., LUSHCHyK I. S., OBOLENSKA M. yu.Stoichiometric model of folate-dependent metabolism of one-carbon units in human placenta ....................... 20

DRAGUSHCHENKO О. O., MINIA I. I., POLIEZHAEVA T. A., STAROSyLA D. B.,KARPOVA I. S., OBOLENSKA M. yu., RyBALKO S. L.Influence of chemically different antiviral substances on the expression of IFNα, PKR,OAS1a and RNAse L genes .......................................................................................................................................... 32

SEMCHUK N. M., VASyLyK yu. V., LUSHCHAK Ok. V., LUSHCHAK V. I.Effect of short-term salt stress on oxidative stress markers and antioxidant enzymesactivity in tocopherol-deficient Arabidopsis thaliana plants ..................................................................................... 41

LEVCHUK N. I., PUSHKAREV V. M., KOVZUN O. I., MIKOSHA A. S.,GULA N. M., TRONKO M. D.Effect of N-stearoylethanolamine on the DNA fragmentation intensity in tumourand extratumoral tissues of the human adrenal cortex ............................................................................................. 49

MEDyNSKA K. O., NURISHCHENKO N. ye., PELyUKH L. I., SHELyUK O. V.ATPase activity of rabbit skeletal muscles actomyosin complex under ultrasound effect .................................... 54

GOUDZ I. A., GULA N. M., KHMEL T. O., GORIDKO T. M., BASHTA y. M.,PANCHUK R. R., STOIKA R. S., RyABTSEVA A. A., ZAICHENKO O. S.Antitoxical effects of N-stearoylethanolamine in suspension and in nanocomposite complexin the organs of mice with the Lewis carcinoma under doxorubicin administration ........................................... 61

Brief Notes

ZAKARyAN G. V.Changes in content of glycolipids, sphingosine and cytokines in the rat brain with experimental edema ........ 70

Methods

SHEVCHENKO V. B., DACENKO O. I., SHABLyKIN O. V., OSADCHUK T. V.,LyAKHOV A. M., PIVOVARENKO y. V., MAKARA V. A.Estimation of the ROS in the presence of biologically active substancesby porous silicon fluorescence ..................................................................................................................................... 74


Mathematical Modeling of Biochemical Processes

BOBROVNIK S. A., DEMCHENKO M. O., KOMISARENKO S. V.New approach in evaluating affinity of bivalent antibodies by the method of surfaceplasmon resonance. Theory ......................................................................................................................................... 79

The History of Biochemistry

KOMISARENKO S. V., VyNOGRADOVA R. P., DANILOVA V. M.Laureates of the O. V. Palladin Prize of NAS of Ukraine of 1977-1978 ............................................................... 88

Theses of reports of the Conference of Young scientists Urgent Problem of Biochemistryand Biotechnology – 2012Palladin Institute of Biochemistry of the National Acsdemy of Sciences of Ukraine,May, 2012, Kyiv ............................................................................................................................................................ 97

ISSN 0201 — 8470. Укр. біохім. журн., 2012, т. 84, № 4 5

оглЯДИоглЯДИ

УДК 577.151.6:612.115

Роль ПлаЗМИногЕн/ПлаЗМИнаВ фУнКцИонИРоВанИИ КлЕТоК КРоВИ

Д. Д. ЖеРНОСеКОв, е. И. ЮСОвА, Т. в. ГРИНеНКО

Институт биохимии им. А. в. Палладина НАН Украины, Киев;e-mail:[email protected]

в обзоре представлены сведения о структурных особенностях плазминоген/плазминовой молеку-лы, определяющих специфичность межмолекулярных взаимодействий и обеспечивающих многообразие ее биологических функций. Приведены основные принципы современной классификации плазминогеновых рецепторов и факторы, влияющие на их экспрессию. Рассмотрены механизмы, регулирующие обра-зование и активность плазмина на поверхности клеток, фибрина и протеинах экстрацеллюлярного матрикса. Обобщены данные литературы и результаты исследований авторов о влиянии плазминоген/плазмина на процесс агрегации тромбоцитов, индуцируемый различными агонистами. Обсуждаются вопросы участия плазминоген/плазмина в атерогенезе и ангиогенезе, опосредуемых рецепторами эн-дотелиоцитов. Особое внимание уделено провоспалительной функции плазминоген/плазмина, которая реализуется через регуляцию процессов активации, секреции, миграции и апоптоза моноцитов и ма-крофагов.

К л ю ч е в ы е с л о в а: плазминоген, плазмин, лизинсвязывающие участки крингловых доменов, плазми-ногеновые рецепторы, клетки крови, агрегация тромбоцитов, клеточный сигна-линг, ангиогенез, воспаление.

П лазминоген/плазминовая система обес печивает растворение фибрино-вых сгустков и поддерживает гемоста-

тический баланс крови. В последние два де-сятилетия развитие технологии инактивации генов, выведение трансгенных мышей с дефи-цитом определенных протеинов и большой экс-периментальный материал, накопленный при работе с различными линиями клеток, позво-лили установить, что эта система выполняет в организме различные функции в нормальных

и патологических условиях и принимает уча-стие в таких процессах, как ремоделирование тканей, репродукция, ангиогенез, воспаление, инвазия опухолевых клеток и др. (рис. 1).

Сериновая протеиназа плазмин (3.4.21.7)в организме находится в виде неактивного зимогена плазминогена, который может быть трансформирован в активный энзим плазмин эндогенными активаторами: тканевой акти-ватор играет доминирующую роль в процессе фибринолиза, тогда как урокиназа – в акти-

Список сокращений: 6-АГК – 6-аминогексановая кислота; К – крингловый домен; к.е. – казеинолитиче-ская единица; AG490 – (α-циано-(3,4-дигидрокси)-N-бензилциннамид); α2-APm – α2-антиплазмин; АР-1 – активирующий протеин-1; аpoLp(a) – аполипопротеин а; AMCA – транс-4-аминометил-циклогексановая кислота; ATF2 – активирующий фактор транскрипции-2; EMSA – метод сдвига электрофоретической подвижности; FACS – метод сортировки активированных флюоресценцией клеток; FMLP – формил-ме-тионил-лейцил-фенилаланин; c-Fos – протеин Fos-семейства; Fos B – протеин Fos-семейства; c-JAK – янус киназа; Jun – протеин Jun-семейства; IKK – киназа IκB; IκB – ингибитор κB; IL – интерлейкин; LBS – лизин-связывающий сайт; MAPK – митогенактивируемая протеинкиназа; NF-κB – ядерный фак-тор κB; PAI-1 – ингибитор активатора плазминогена I типа; PAR – рецепторы, активируемые протеиназами; SB203580 – 4-(4-фторфенил)-2-(4-метилсульфонилфенил)-5-(4-пиридил)1Н-имидазола;. STAT – преобразо-ватель сигнала и активатор транскрипции; t-МСР-1 – моноцитарный хемоаттрактантный протеин-1; TF – тканевый фактор; TNF-α – фактор некроза опухоли-α; tPA – тканевый активатор плазминогена.


вации межклеточного протеолиза. Активность плазминоген/плазминовой системы контроли-руется различными ингибиторами.

Фибринолиз и межклеточный протеолиз с участием плазмина зависят от образования молекулярных ансамблей плазминогена и его активаторов на фибрине и мембраносвязанных протеинах поверхности клеток. В обоих слу-чаях связывание плазминогена приводит к его концентрированию на нерастворимых поверх-ностях, изменению конформации и вследствие этого к ускорению активации и увеличению локальной энзиматической активности. Плаз-мин, образованный на фибрине или клеточной поверхности, защищен от действия основного ингибитора α2-APm, что позволяет ему прояв-лять протеолитическую активность в микро-окружении, богатом ингибиторами.

Связывание плазминогена с клеточными рецепторами, также как и их экспрессия, регу-

лируется многими факторами: протеиназами, гормонами, цитокинами, внутриклеточной концентрацией ионов кальция, аффинностью рецептора к лиганду, влиянием модуляторных протеинов на участки связывания в молеку-ле плазминогена и на рецепторах. В послед-нее время накапливается все больше экспери-ментальных данных об участии плазминоген/плазмина в функциональной активности кле-ток, которое реализуется через сигнальные внутриклеточные пути.

целью данной работы является обобще-ние новых сведений о структурных особен-ностях участков распознавания в молекуле плазминогена, разнообразии рецепторов плаз-миногена и возможных механизмах регуляции плазминоген/плазмином функциональной ак-тивности клеток крови – тромбоцитов, моно-цитов и эндотелиальных клеток.

Рис. 1. Схема образования плазмина и его участия в различных биологических процессах [1]

Рис. 1

Рис. 2

ОГЛяДИ


Рис. 2. Схема индуцированной плазмином активации сигнальных путей – NF-κB, JAK/STAT и p28/AP-1 [93]

Рис. 1

Рис. 2

масштабной активации моноцитов, начиная от стимуляции биосинтеза липидных медиаторов до экспрессии генов.

Итак, плазмин, вызывая полномасштаб-ную активацию моноцитов человека, включаю-щую высвобождение липидных медиаторов, хемотаксис, индукцию цитокинов и тканевого фактора, является патофизиологическим сти-мулом, задействованным в распространении воспалительного процесса.

Таким образом, плазминоген/плазми-новая система помимо фибринолитической выполняет в организме и другие физиологи-ческие и патологические функции, реализуе-мые путем взаимодействия зимогена с рецеп-торами клеток и регуляцией их активности. Генерируемый на поверхности клеток плаз-мин непосредственно или через активацию матриксных металлопротеиназ вовлекается в процессы межклеточного протеолиза, тем са-мым участвуя в миграции клеток. Активируя или освобождая факторы роста, он влияет на пролиферацию эндотелиоцитов, стимулируя процессы ангиогенеза. Плазминоген, связы-ваясь с различными протеинами-рецепторами на поверхности клеток, может модулировать межклеточные взаимодействия, влияя на адге-зию моноцитов или агрегацию тромбоцитов и

нейтрофилов. Плазминоген/плазмин участву-ет в распространении воспалительного про-цесса. Активируя рецепторы моноцитов, плаз-мин запускает множественные сигнальные пути клетки, приводящие к экспрессии генов и индукции цитокинов. Межмолекулярные взаимодействия плазминоген/плазмина обес-печиваются структурными отличиями лиганд-связывающих участков крингловых доменов и конформационной изменчивостью молекулы. Дальнейшие исследования процессов с учас-тием плазминоген/плазмина в системе гемо-стаза будут направлены на решение проблем, связанных с тромбогенезом, онкогенезом и ан-гиопатиями.

Роль ПлаЗМіногЕн/ПлаЗМінУ У фУнКціонУВанні КліТИн КРоВі

Д. Д. Жерносєков, О. І. Юсова, Т. в. Гриненко

Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;

e-mail:[email protected]

В огляді представлено дані про структурні особливості плазміноген/плазмінової мо-лекули, що обумовлюють специфічність

ОГЛяДИ

ISSN 0201 — 8470. Укр. біохім. журн., 2012 т. 84, № 4 17

міжмолекулярних взаємодій та визнача-ють різноманітність її біологічних функцій. Наведено основні принципи сучасної класифікації плазміногенових рецепторів та фактори, що впливають на їх експресію. Розглядаються механізми, що регулю-ють утворення та активність плазміну на поверхні клітин, фібрину та протеїнах екс-трацелюлярного матрикса. Узагальнено дані літератури та власних досліджень авторів стосовно впливу плазміноген/плазміну на агрегацію тромбоцитів, індуковану різними агоністами. Обговорюється питання про участь плазміноген/плазміну в атерогенезі та ангіогенезі, що опосередкована рецептора-ми ендотеліоцитів. Особливу увагу приділено прозапальній функції плазміноген/плазміну, яка реалізується через регуляцію процесів активації, секреції, міграції та апоптозу моноцитів і макрофагів.

К л ю ч о в і с л о в а: плазміноген, плазмін, лізинзв’язувальні ділянки кринглових доменів, плазміногенові рецептори, клітини крові, агрегація тромбоцитів, клітинний сигналінг, ангіогенез, запалення.

ROlE Of PlasMiNOgEN/PlasMiN iN fuNCTiONal aCTiviTY Of BlOOd CElls

D. D. Zhernossekov, E. I. Yusova, T. V. Grinenko

Palladin Institute of Biochemistry, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv;

e-mail:[email protected]

S u m m a r y

The article deals with the data concerning structural peculiarities of plasminogen/plasmin molecule, which define the specificity of intermo-lecular interactions and provide the variety of its biological functions. The main principles of the modern classification of plasminogen receptors and factors, which modulate their expression, have been presented. We have considered the mecha-nisms regulating both plasmin formation and ac-tivity on the surface of cells, fibrin and proteins of extracellular matrix. The data of previous investiga-tors and our own results, concerning the influence of plasminogen/plasmin on platelet aggregation induced by different agonists, have been summa-rized. The participation of plasminogen/plasmin in atherogenesis and angiogenesis mediated by en-dotheliocyte receptors has been discussed. Special attention was given to plasminogen/plasmin pro-

inflammatory function, which is realized by regu-latory processes of activation, secretion, migration and apoptosis of monocytes and macrophages.

K e y w o r d s: plasminogen, plasmin, lysine-binding sites of kringle domains, plasminogen receptors, blood cells, platelet aggregation, cell signa ling, angiogenesis, inflammation.

1. Parry M. A., Zhang X. C., Bode W. // Trends Biochem. Sci. – 2000. – 25, N 2. – P. 53–59.

2. Zhang L., Seiffert D., Fowler B. J. et al. // Thromb. Haemost. – 2002. – 87, N 3. – P. 493–501.

3. Lijnen H. R., Van Hoef B., Collen D. // Eur. J. Biochem. – 1981. – 120, N 1. – P. 149–154.

4. Wang H., Prorok M., Bretthauer R. K., Castel-lino F. J. // Biochemistry. – 1997. – 36, N 26. – P. 8100–8106.

5. Ponting C. P., Marshall J. M., Cederholm–Williams S. A. // Blood Coagul. Fibrinolysis. – 1992. – 3, N 3. – P. 605–614.

6. Tulinsky A. // Thromb. Haemost. – 1991. – 66, N 1. – P. 16–31.

7. Lietha D., Chirgadze D. Y., Mulloy B. et al. // EMBO J. – 2001. – 20, N 20. – P. 5543–5555.

8. Chirgadze D. Y., Htpple J. P., Zhou H. et al. // Nat. Struct. Biol. – 1999. – 6, N 1. – P. 72–79.

9. Ruggeri R. M., Vitarelli T., Barresi G. et al. // Eur. J. Histochem. – 2010. – 54, N 2: e24.

10. Lucas J. M. A., Fretto L. J., McKee P. A. // J. Biol. Chem. – 1983. – 258, N 7. – P. 4249–4256.

11. Гриненко Т. в., Кудинов С. А. / Биохимия животных и человека. – К.: Наук. думка, 1991. – 15. – С. 66–76.

12. Гриненко Т. в., Юсова О. І., Задорожна М. Б., Макогоненко Є. М. // Укр. біохім. журн. – 2002. – 74, № 6. – С. 83–90.

13. Herren T., Swaisgood C., Plow E. F. // Front. Biosci. – 2003. – 8: d 1–8.

14. Knudsen B. S., Silverstein R. L., Leung L. L. et al. // J. Biol. Chem. – 1986. – 261, N 23. – P. 10765–10771.

15. Kim P. Y., Tieu L. D., Stafford A. R. et al. // Ibid. – 2012. – 287, N 7. – P. 4652–4661.

16. Geiger J. H., Cnudde S. E. // J. Thrombos. Haemost. – 2004. – 2, N 1. – P. 23–34.

17. Wahl M. L., Kenan D. J., Gonzalez-Gronov M., Pizzo S. V. // J. Cell Biochem. – 2005. – 96, N 2. – P. 242–261.

18. Aisina R. D., Mukhametova L. I., Gulin D. A. et al. // Biochemistry (Mosc). – 2009. – 74, N 10. – P. 1104–1113.

19. Movery Y. M., Pizzo S. V. // Blood. – 2009. – 114, N 9. – P. 1727–1728.

Д. Д. ЖЕРНОСЕКОВ, Е. И. ЮСОВА, Т. В. ГРИНЕНКО


20. Ma J., Li C., Shao C., Gao G., Yang X. // Mol. Vis. – 2012. – 18. – P. 330–336.

21. Abad M. C., Arni R. K., Grella D. R. et al. // J. Mol. Biol. – 2002. – 318, N 4. – P. 1009–1017.

22. Rios-Steiner J. L., Schenone M., Mochalkin J. et al. // J. Mol. Biol. – 2001. – 308, N 4. – P. 705–719.

23. Burgin J., Schaller J. // Cell Mol. Life Sci. – 1999. – 55, N 1. – P. 135–141.

24. Cristen M. T., Franc P., Llinas M. // Bioche-mistry. – 2010. – 49, N 33. – P. 7131–7150.

25. Cao Y., Ji W. R., Davidson D. et al. // J. Biol. Chem. – 1996. – 271, N 46. – P. 29461–29467.

26. Ji W. R., Castellino F. J., Chang Y. et al. // FASEB J. – 1998. – 12, N 15 – P. 1731–1738.

27. Chang Y., Mochalkin I., McCance S. G. et al. // Biochemistry. – 1998. – 37, N 10 – P. 3258–3271.

28. Ji W. R., Barrientos L. G., Llinas M. et al. // Biochem. Biophys. Res. Commun. – 1998a. – 247, N 2 – P. 414–419.

29. Lay A. J., Jiang X. M., Daly T. et al. // J. Biol. Chem. – 2002. – 277, N 11 – P. 9062–9068.

30. Marshall J. M., Brown A. J., Ponting C. P. // Biochemistry. – 1994. – 33, N 12. – P. 3599–3606.

31. Cockell C. S., Marshall J. M., Cederholm–Williams S. A. et al. // Biochem. J. – 1998. – 333, N 1 – P. 99–105.

32. Warejcka D. J., Twining S. S. // Ibid. – 2005. – 393, Pt 3. – P. 703–712.

33. Madoiwa S., Arai K., Ueda Y. et al. // J. Biochem. – 1997. – 121, N 2. – P. 278–287.

34. Markus G. // Fibrinolysis. – 1996. – 10, N . – P. 75–85.

35. Wiman B. // Methods Enzymol. – 1981. – 80. – P. 395–408.

36. Coughlin P. B. // FEBS J. – 2005. – 272, N 19. – P. 4852–4857.

37. Schaller J., Gerber S. S. // Cell Mol. Life Sci. – 2011. – 68, N 5. – P. 785–801.

38. Asakura H. // Rinsho Byori. – 2011. – 59, N 10. – P. 970–977.

39. Bass R., Ellis V. // Biochem. Soc. Trans. – 2002. – 30, N 2 – P. 189–194.

40. Dejouvencel T., Doeuvre L., Lacroix R. et al. // Blood. – 2010. – 115, N 10. – P. 2048–2056.

41. Lacroix R., Sabatier F., Mialhe A. et al. // Ibid. – 2007. – 110, N 7. – P. 2432–2439.

42. Pepper M. S., Vassalli J. D., Montesano R., Orci L. // J. Cell Biol. – 1987. – 105, N 6, Pt 1. – P. 2535–2541.

43. Степанова в. в., Ткачук в. А. // Биохимия. – 2002. – 67, вып. 1. – С. 127–138.

44. Redlitz A., Tan A. K., Eaton D. L., Plow E. F. // J. Clin. Invest. – 1995. – 96, N 5. – P. 2534–2538.

45. Swaisgood C. M., Schmitt D., Eaton D., Plow E. F. // Ibid. – 2002. – 110, N 9 – P. 1275–1282.

46. Miles L. A., Fless G. M., Scanu A. M. et al. // Thromb. Haemost. – 1995. – 73, N 3. – P. 458–465.

47. Hancock M. A., Boffa M. B., Marcovina S. M. et al. // J. Biol. Chem. – 2003. – 278, N 26. – P. 23260–23269.

48. Choi K. S., Fitzpatrick S. L., Filipenko N. R. et al. // Ibid. – 2001. – 276, N 27. – P. 25212–25221.

49. Das R., Pluskota E., Plow E. P. // Trends Cardiovasc. Med. – 2010. – 20, N 4 – P. 120–124.

50. Wang H., Doll J. A., Jiang K. et al. // Cancer. Res. – 2006. – 66, N 14. – P. 7211–7215.

51. Plow E. F., Herren T., Redlitz A. et al. // FASEB J. – 1995. – 9, N 10. – P. 939–945.

52. Lishko V. K., Novokhatny V. V., Yakubenko V. P. et al. // Blood. – 2004. – 104, N 3. – P. 719–726.

53. Miles L. A., Hawley S. B., Baik N. et al. // Front. Biosci. – 2005. – 10. – P. 1754–1762.

54. Lopez–Alemany R., Longstaff C., Hawley S. et al. // Am. J. Hematol. – 2003. – 72, N 4. – P. 234–242.

55. Wygrecka M., Marsh L. M., Morty R. E. et al. // Blood. – 2009. – 113, N 22. – P. 5588–5598.

56. George J. N., Lyons R. M., Morgan R. K. // J. Clin. Invest. – 1980. – 66, N 1. – P. 1–9.

57. Dudani A. K., Ben–Tchavtchavadze M., Porter S., Tackaberry E. // Biochem. Cell. Biol. – 2005. – 83, N 1. – P. 28–35.

58. Kishimoto T. K., Baldwin E. T., Anderson D. C. / in Gallin G. I., Snydermam R. (eds.). – Inflammation: Basic principles and clinical correlates. – Philadelphia, PA: Lippincott, Williams and Wilkins. – 1999. – P. 537–569.

59. Yakubenko V. P., Lishko V. K., Lam S. C. T., Ugarova T. P. // J. Biol. Chem. – 2002. – 277, N 50. – P. 48635–48642.

60. Philippeaux M. M., Vesin C., Tacchini–Cottier F., Piguet P. F. // Eur. J. Haemotol. – 1996. – 56, N 3. – P. 130–137.

61. Tarui T., Majumdar M., Miles L. A. // J. Biol. Chem. – 2002. – 277, N 37. – P. 33564–33570.

62. Gilbert C. / IXth Congress of Int. Soc. Haematol. Bangkok, Thailand. – 1999. – P. 207–210.

63. Miles L. A., Ginsberg M. H., White J. G., Plow E. F. // J. Clin. Invest. – 1986. – 77, N 6. – P. 2001–2009.

64. Schafer A. I., Adelman B. // Ibid. – 1985. – 75, N 2. – P. 456–461.

65. Gouin I., Lecompte T., Morel M–C. et al. // Circulation. – 1992. – 85, N 3. – P. 935–941.

ОГЛяДИ


66. Sheu J. R., Fong T. H., Liu C. M. et al. // Brit. J. Pharmac. – 2004. – 143, N 1. – P.193–201.

67. Schafer A. I., Maas A. K., Ware J. A. et al. // J. Clin. Invest. – 1986. – 78, N 1. – P. 73–79.

68. Niewiarowski S., Senyi A. F., Gillies P. // Ibid. – 1973. – 52, N 7. – P. 1647–1659.

69. Kahn M. L., Hammes S. R., Botka C., Coughlin S. R. // J. Biol. Chem. – 1998. – 273, N 36. – P. 23290–23296.

70. Roka–Moya Y. M., Zhernossekov D. D., Gri-nenko T. V. et al. / Bulletin of the University of Kiev, series: Biology. – 2011. – 58. – P. 34–36.

71. Roka–Moya Y. M. / Abstracts of the VI Inter national young scientists’ conference, Kharkiv, – 2011. – P. 64–65.

72. Zhernosekov D. D., Zolotareva E. N. // Biopolym. Cell. – 2011. – 27, N 4. – P. 258–263.

73. Chew D. P., Bhatt D. L., Sapp S. et al. // Circulation. – 2001. – 103, N 2. – P. 201–206.

74. Kim J., Hajjar K. A. // Front. Biosci. – 2002. – 7. – P. 341–348.

75. Dudani A. K., Ganz P. R. // Brit. J. Haematol. – 1996. – 95, N 1. – P. 168–178.

76. Brownstein C., Deora A. B., Jacovina A. T. et al. // Blood. – 2004. – 103, N 1. – P. 317–324.

77. MacLeod T. J., Kwon M., Filipenko N. R. et al. // J. Biol. Chem. – 2003. – 278, N 28. – P. 25577–25584.

78. Luscinskas F. W., Gimbrone M. A. // Annu. Rev. Med. – 1996. – 47. – P. 413–421.

79. Simmet T., Luck W. // Thromb. Res. – 1989. – 54, N 5. – P. 423–433.

80. Weide I., Simmet T. // Ibid. – 1993. – 71, N 3. – P. 185–192.

81. Kaplan A., Silverberg M. // Blood. – 1987. – 70, N 1. – P. 1–15.

82. Weide I., Romisch J., Simmet T. // Ibid. – 1994. – 83, N 7. – P. 1945–1951.

83. Weide I., Tippler B., Syrovets T. et al. // Thromb.Haemost. – 1996. – 76, N 4. – P. 561–568.

84. Syrovets T., Tippler B., Rieks M. et al. // Blood. – 1997. – 89, N 12. – P. 4574–4583.

85. Ryan T., Lai L., Malik A. // J. Cell Physiol. – 1992. – 151, N 2. – P. 255–261.

86. Chang W., Shi G-Y., Chow Y-H et al. // Am. J. Physiol. – 1993. – 264, (2 Pt 1) – P. 271–281.

87. Sozzani S., Luini W., Molino M. et al. // J. Immunol. – 1991. – 147, N 7. – P. 2215–2221.

88. Mitchell J., Baik N., Castellino J. et al. // Blood. – 2006. – 107, N 11. – P. 4383–4390.

89. Miles L., Dahiberg C., Piescia J. et al. // Biochemistry. – 1991. – 30, N 6. – P. 1682–1691.

90. Syrovets T., Jendrach M., Rohwedder A. et al. // Blood. – 2001. – 97, N 12. – P. 3941–3950.

91. Mackman N. // Thromb. Haemost. – 1997. – 78, N 1. – P. 747–754.

92. Guha M., Mackman N. // Cell Signal. – 2001. – 13, N 2. – P. 85–94.

93. Syrovets T., Simmet T. // Cell. Mol. Life Sci. – 2004. – 61, N 7–8. – P. 873–885.

94. Barysek L., Syrovets T., Simmet T. // J. Biol. Chem. – 2002. – 277, N 36. – P. 33509–33517.

Получено 23.03.2012

Д. Д. ЖЕРНОСЕКОВ, Е. И. ЮСОВА, Т. В. ГРИНЕНКО

ISSN 0201 — 8470. Укр. біохім. журн., 2012, т. 84 № 420

ЕКСПЕРИМЕнТа льні РоБоТИЕКСПЕРИМЕнТа льні РоБоТИ

УДК 618.36, 547.436

СТЕХіоМЕТРИЧна МоДЕль фолаТЗалЕЖногоМЕТаБоліЗМУ оДноВУглЕцЕВИХ гРУП

У ПлацЕнТі люДИнИ

Р. Р. РОДРІГеС1, І. С. ЛУщИК2, М. Ю. ОБОЛеНСьКА1

1Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Київ;e-mail: [email protected];

2Національний університет «Києво-Могилянська Академія», Україна

Роботу присвячено створенню математичної моделі фолатзалежного метаболізму одновуг-лецевих груп (ФЗМОГ) і дослідженню її функціонування в плаценті людини в умовах навантажен-ня гомоцистеїном і найпоширеніших мутацій в генах метилентетрагідрофолатредуктази (МТГФР) і цистатіонін-β-синтази (ЦБС). При моделюванні враховані специфічні для плаценти особливості експресії генів, які кодують ензими ФЗМОГ. За допомогою програмних інструментів Metatool і COBRAToolbox визначено ключові метаболіти, елементарні моди і метаболічні потоки в різних реакціях системи. Показано, що найвразливішими ланками системи є реакції фолатного циклу і синте-зу попередників нуклеїнових кислот, інозин- і тимідинмонофосфатів, які залежно від умов змінюються в межах від істотного пригнічення до активації. Найстабільнішими ланками системи виявляються реакції синтезу глутатіону і таурину. Результати моделювання ФЗМОГ збігаються з результата-ми, експериментально одержаними в схожих умовах. За деяких накладених умов виявляються раніше неочевидні зв’язки між ланками системи, що стає підставою для цілеспрямованої перевірки передба-чень, одержаних за допомогою моделі.

К л ю ч о в і с л о в а: фолатзалежний метаболізм одновуглецевих груп, стехіометрична модель, гомоцистеїн, поліморфізм, метилентетрагідрофолат редуктаза, цистатіонін-β-синтаза.

Фолатзалежний метаболізм одновугле-цевих груп (ФзМОГ) об’єднує реакції, в яких похідні фолієвої кислоти

різного ступеня окислення є безпосередніми або опосередкованими постачальниками одно-вуглецевих груп. центральне місце у ФзМОГ займають два тісно пов’язаних між собою цикли – тетрагідрофолатний і метіоніновий (рис. 1).

Із тетрагідрофолатним циклом пов’язані синтез попередників нуклеїнових кислот, а саме синтез de novo пуринових нуклеотидів, утворення дезокситимідинмонофосфату із дез оксиуридинмонофосфату, а також формілування метіоніну в складі метіонінової аміноацил-тРНК [1]. з метіоніновим циклом безпосередньо пов’язані усі реакції метилу-вання в клітині і, зокрема, метилування ДНК, транссульфування гомоцистеїну з утворен-ням цистеїну і подальшим синтезом таурину і глутатіону [2–6]. Таким чином, від роботи двох циклів ФзМОГ залежать найважливіші

процеси в клітині – синтез ДНК і РНК, підтримання окисно-відновного статусу, епігенетична регуляція експресії генів, про-цес ініціації трансляції в мітохондріях, детоксикаційні властивості клітини. Розлади у фолатзалежних процесах відповідно обгово-рюються в контексті численних захворювань серцево-судинної і центральної нервової сис-тем, акушерської патології та деяких видів раку [2, 7–9]. Показником стану ФзМОГ вважається рівень гомоцистеїну.

Основну увагу в роботі зосереджено на ФзМОГ у плаценті людини. це пов’язано з тим, що плацента відіграє істотну, а іноді і провідну, роль у виникненні акушерської патології. Гіпергомоцистеїнемія (в крові матері) як показник порушення ФзМОГ асоціюється з незарощенням нервової трубки у плода [10].

Попередні дослідження, проведені в нашій лабораторії, вперше показали, що в плаценті вагітних із діагнозом «прееклампсія» у ФзМОГ спостерігається підвищення вмісту


Рис. 1. Схема фолатзалежних процесів у плаценті людини. Червоним кольором позначені метаболіти фолатного циклу, зеленим – амінокислоти, фіолетовим – метаболіти, що беруть участь у синтезі глутатіону, жовтим – метаболіти шляху синтезу таурину, а в блакитних овалах – назви реакцій за абревіатурою ензимів: AICART – фосфорибозиламіноімідазол-карбоксамід формілтрансфераза (ФРАІКФТ, англ. Phosphoribosylaminoimidazolecarboxamide formyltransferase, 2.1.2.3), CBS – цистатіонін-β-синтаза (ЦБС, англ. Cystathionine β-synthase, 4.2.1.22), CD – цистеїндіоксигеназа (ЦД, англ. Cysteine dioxygenase, 1.13.11.20), CTGL – цистатіонін-γ-ліаза (ЦЛ, англ. Cystathionine γ-lyase, 4.4.1.1), DHFR – дигідрофолатредуктаза (ДГФР, англ. Dihydrofolate reductase, 1.5.1.3), FTS – форміаттетрагідрофолат-синтетаза (ФТГФЛ, англ. Formate-tetrahydrofolate ligase, 6.3.4.3), GCL – глутамат-цистеїн лігаза (ГЦЛ, англ. Glutamate-cysteine ligase, 6.3.2.2), GS – глутатіонсинтетаза (ГС, англ. Glutathione synthase, 6.3.2.3), htDH – гіпотаурин дегідрогеназа (ГТД, англ. Hypotaurine dehydrogenase, 1.8.1.3), MAT – метіонін-аденозилтрансфераза, (МАТ, англ. Methionine adenosyltransferase, 2.5.1.6), Methylases (МТ) – метилтрансферази, Metin – імпорт метіоніну, MS – метіонінсинтаза (МС, англ. Methionine synthase, 2.1.1.13), MTCH – метенілтетрагідрофолат-циклогідролаза (МТГФЦГ, англ. Methenyltetrahydrofolate cyclohydrolase, 3.5.4.9), MTD –

Р. Р. РОДРІГЕС, І. С. ЛУщИК, М. Ю. ОБОЛЕНСьКА


гомоцистеїну, зниження вмісту фолатів на фоні інших відхилень у складі амінотіолів. ці зрушення можуть бути патогенетичними фак-торами розвитку хвороби [11–13].

Порушення ФзМОГ виникають із різних причин. До найдослідженіших на-лежать нестача фолієвої кислоти, вітамінів (В2, В6, В12), які є кофакторами в реакціях ФзМОГ, поліморфізм ензимів цієї систе-ми. Слід зазначити, що численні ензи-ми ФзМОГ є високополіморфними. Се-ред останніх, насамперед, виокремлюють метилентетрагідрофолатредуктазу (MTHFR), що відновлює метилентетрагідрофолат до метилтетрагідрофолату, який надає метильну групу для реакції реметилування гомоцистеїну. Гетерозиготне С677Т-носійство гену MTHFR зустрічається майже у 50% людей європейської популяції, в тому числі і в Україні [12, 14]. Воно супроводжується зниженням у середньому на 35% активності ензиму [15] і підвищеним ри-зиком виникнення різних захворювань [9, 16].

Ген, що кодує ензим цистатіонін-β-синтазу (CBS), також є поліморфним, і його варіант із вісімнадцятьма тандемними повторами ділянки у 31пн (31 base pairs variable number of tandem repeats, 31bp VNTR ) на межі 13-й екзон – 13-й інтрон зустрічається в 60% людей європейської популяції, а ензим має знижену (на ∼38%) активність [17]. зустрічаються й інші заміни в гені CBS, які супроводжуються зни-женням ензиматичної активності, наприклад, T833C поліморфізм в cis-положенні з інсерцією 68 пн в районі 844-го нуклеотиду у 8-у екзоні [18]. Обидва гени, MTHFR і CBS, знаходяться в різних хромосомах і успадковуються неза-лежно, тому комбінація названих мутантних форм цих генів має зустрічатися приблизно у 30% населення (50%×60%/100%=30%). Впливу

носійства однонуклеотидних замін в інших ен-зимах приділено значно менше уваги. з огля-ду на роль ФзМОГ у загальному метаболізмі і функціонуванні клітини, ми припускаємо, що зміни у функціонуванні одного з ензимів неодмінно призведуть до змін в інших ланках системи, не кажучи вже про збіг мутацій в ге-нах декількох ензимів, що в цілому позначить-ся на функціонуванні клітини.

Дослідити експериментально та із ста-тистично значущою ймовірністю роль поліморфізму різних генів фолатзалежних процесів у функціонуванні всієї системи досить складно через необхідність обстеження надзви-чайно великої кількості осіб і трудомісткості визначення численних показників. цілісне уявлення про роботу системи можна отри-мати за допомогою комп’ютерного моделю-вання метаболізму і симуляції різних умов функціонування системи. Існують три підходи до моделювання метаболізму: моделювання структури (топології) системи; стехіометричне моделювання, яке враховує стехіометрію реакцій та використовує обмеження, що вво-дяться на підставі результатів експеримен-тальних досліджень, і створення кінетичної моделі з використанням кінетичних харак-теристик ензимів, даних щодо концентрації метаболітів і регуляції реакцій [19]. На сьогодні створено кінетичні моделі фолатно-го метаболізму для печінки людини [20] і для раку товстого кишечника [21] та досліджено вплив мутацій на різні ланки системи [22]. Створення кінетичних моделей ФзМОГ для плаценти людини ускладнене наявністю тканиноспецифічних особливостей експресії генів і відсутністю достатньої кількості да-них щодо кінетичних характеристик ензимів і концентрації метаболітів в органі. Раніше про-

метилентетрагідрофолат-дегідрогеназа (МТФД, англ. Methylenetetrahydrofolate dehydrogenase, 1.5.1.5), MTHFR – метилентетрагідрофолат-редуктаза (МТГФР, англ. Methylenetetrahydrofolate reductase, 1.5.1.20), PGT – фософорибозилгліцинамід-формілтрансфераза (ФГФТ, англ. Phosphoribosylglycinamide formyltransferase, 2.1.2.2), SADC – сульфонілаланіл-декарбоксилаза (САД, англ. Sulfonilalanine decarboxylase, 4.1.1.29), SAHH – S-аденозилгомоцистеїн гідролаза (АГГ, англ. Adenosylhomocysteinase, 3.3.1.1), SHMT – серингідроксиметилтрансфераза (ГГМТ, (англ. Glycine hydroxymethyltransferase, 2.1.2.1), TS – тимідилат синтаза (ТС, англ. Thymidylate synthase, 2.1.1.45).Метаболіти: 5mthf – N5-метилтетрагідрофолат, 10fTHF – N10-формілтетрагідрофолат, AICAR – аміноімідазолкарбоксамід рибонуклеотид, CH2THF — N5,N10-метилентетрагідрофолат, CHTHF – N5,N10-метенілтетрагідрофолат, Cys – цистеїн, Сystathionine – цистатіонін, DHF – дигідрофолат, dTMP – деокситимідин монофосфат, dUMP – деоксиуридин монофосфат, GAR – гліцинамід рибо-нуклеотид, Glut – глутамат, Glut-Cys – γ-глутаміл цистеїн, Gly – гліцин, GSH – глутатіон, Hcy – гомоцистеїн, Hypotaurine – гіпотаурин, Met – метіонін, S – неметильований субстрат, S-met – метильований субстрат, SAH – S-аденозилгомоцистеїн, SAM – S-аденозилметіонін, Ser – серин, SulfAla – сульфонілаланін, Taurine – таурин, THF – тетрагідрофолат

ЕКСПЕРИМЕНТАЛьНІ РОБОТИ


ведений аналіз публікацій щодо експресії генів ФзМОГ у плаценті людини показав, що деякі гени (формілтетрагідро-фолатдегідрогенази, бетаїн-гідроксиметилтрансферази, гліцин-N-метилтранс-ферази) не експресуються (або концентрація індивідуальних РНК нижча за чутливість використаних методів) [23]. цей ре-зультат врахований при побудові моделі.

Метою нашої роботи було створити стехіометричну модель ФзМОГ для плаценти людини і провести аналіз поведінки систе-ми в умовах симуляцїі підвищеного вмісту гомоцистеїну, зниженої на 35% активності MTHFR (носійство гетерозиготності С677Т MTHFR) і на 38% активності CBS (варіант гену CBS із 18 тандемними повторами 31 пн), а та-кож означених варіантів у різних комбінаціях. Вибираючи гени-кандидати для моделюван-ня наслідків мутацій в них, ми керували-ся частотою, з якою мутації та їх комбінації зустрічаються в європейській популяції лю-дей, а саме більше ніж у 25% населення. Функціонування системи характеризували че-рез елементарні моди (ЕМ), які відображають всі можливі розподіли метаболічних потоків у метаболічній мережі за стаціонарного ста-ну, і через баланс стаціонарних метаболічних потоків системи.

Ми вперше побудували математич-ну модель ФзМОГ для плаценти людини, відтворили, використовуючи модель, різні умови функціонування системи в залежності від вмісту гомоцистеїну і обох мутацій і визна-чили їх вплив на кожну із ланок системи.

Методи

Фолатзалежні процеси відбуваються у трьох компартментах клітини – в цитозолі, мітохондріях і ядрі [24]. У цій роботі для мо-делювання обрано фолатзалежні процеси, які відбуваються в цитозолі клітин плацен-ти (табл. 1), і враховано тканиноспецифічні особливості метаболізму. Ключові метаболіти системи, тобто метаболіти, які беруть участь у найбільшій кількості реакцій і слугують зв’язуючими ланками циклів, і набір елемен-тарних мод визначено за допомогою відкритої і доступної (http://pinguin.biologie.uni-jena.de/bioinformatik/networks/) програми Metatool [25]. Кожна метаболічна система характеризується певними елементарними модами. Набір еле-ментарних мод описує всі можливі потоки метаболітів у системі в умовах її стаціонарного стану. Елементарна мода – це направлений шлях, що включає мінімальний набір реакцій від одного зовнішнього метаболіту до іншого.

Вона характеризується унікальним набором ензимів. Будь-який шлях може бути представ-лений як лінійна комбінація елементарних мод.

Моделювання і аналіз поведінки систе-ми ФзМОГ за різних умов її функціонування виконано із застосуванням методу «Балансу стаціонарних потоків» і програмного забез-печення COBRAToolbox [26], що знаходить-ся у відкритому доступі (http://opencobra.sourceforge.net/openCOBRA/). На першому етапі було отримано значення метаболічних потоків через реакції системи, яка знаходить-ся у стаціонарному стані. При цьому врахо-вували стехіометрію реакцій, їх оборотність/необоротність, а як об’єктивну функцію обира-ли максимум потоків через усі реакції системи. значення метаболічних потоків через реакції виражали в умовних одиницях у довільно об-раному інтервалі від нуля до ста. На наступно-му етапі проведено моделювання інших умов функціонування системи шляхом примусово-го зменшення або збільшення значення потоку через певну реакцію. Таким чином, змодельо-вано сім варіантів функціонування системи – умовно «нормальний стан» за максимально ефективної роботи системи і шість варіантів, що відрізняються від «нормального стану»:

1. двократне збільшення концентрації гомоцистеїну завдяки збільшенню в два рази потоку через реакцію SAHH, яка безпосеред-ньо веде до утворення гомоцистеїну;

2. гетерозиготне С677Т-носійство гену MTHFR, змодельоване зниженням потоку че-рез реакцію MTHFR на 35%;

3. гетерозиготне С677Т-носійство гену MTHFR в комбінації з підвищеною в два рази концентрацією гомоцистеїну;

4. носійство варіанта гену CBS з 18 тан-демними повторами ділянки в 31 пн, змоде-льоване зниженням метаболічного потоку че-рез реакцію CBS на 38%;

5. носійство варіанта гену CBS з 18 тандем-ними повторами ділянки в 31 пн у комбінації з підвищеною концентрацією гомоцистеїну;

6. комбінація означених мутантних форм генів MTHFR і CBS.

Результати

Для моделювання фолатзалежних процесів використано реакції, які обрано з урахуванням тканиноспецифічної особливості експресії генів ФзМОГ у плаценті людини (табл. 1).

Ключові метаболіти системи. за участю в деяких реакціях (без урахування транспорт-них) ключові метаболіти розташовуються у по-



Т а б л и ц я 1. Стехіометрія реакцій, використаних для моделювання

№ п/п

Реакції за назвою ензиму

Стехіометрія реакцій

Реакції метіонінового циклу

1 MAT ATP + H2O + Met = dph + ph + SAM

2 Methylases S + SAM = SAH + Smet

3 SAHH H2O + SAH = Adn + Hcy

4 MS Hcy + x5mthf = Met + THF

Реакції тетрагідрофолатного циклу

5 MTHFR CH2THF + H + NADPH = NADP + x5mthf

6 MTD CH2THF + NADP = CHTHF + H + NADPH

7 MTCH CHTHF + H2O = 10fthf

8 FTS ATP + Frmt + THF = ADP + ph + x10fthf

9 DHFR DHF + H + NADPH = NADP + THF

10 SHMT Ser + THF = CH2THF + Gly + H2O

Реакції синтезу пуринів і піримідинів

11 PGT GAR + x10fthf = AICAR + THF

12 AICART AICAR + x10fthf = FICAR + THF

13 TS CH2THF + dUMP = DHF + dTMP

Реакції транссульфування

14 CBS Hcy + Ser = Cst + H2O

15 CTGL Cst + H2O = Cys + NH3 + 2oxbt

Реакції синтезу таурину

16 CD Cys + O2 = SulfAla

17 SADC SulfAla = CO2 + hyptaur

18 htDH H2O + hyptaur + NAD = H + NADH + taur

Реакції синтезу глутатіону

19 GCL ATP + Cys + Glut = ADP + GlutCys + ph

20 GS ATP + GlutCys + Gly = ADP + GSH + ph

Реакції введення/виведення метаболітів

21 Taur_out taur = taurex

22 Met_in Met_out1 = Met

23 Cys_in Cys_out1 = Cys

24 Glut_in Glut_out1 = Glut

25 Ser_in Ser_out1 = Ser

26 Gly_in Gly_out1 = Gly

27 GSH_out GSH = GSH_out

рядку спадання – THF (6 реакцій), CH2THF (4), 10fthf (4), Cys (3), Hcy (3), Ser (2) і Met (2).

елементарні моди потоків. В досліджуваній системі було визначено 23 елементарні моди, які наведено в табл. 2 в порядку збільшення чисельності реакцій в моді (довжини моди).

Найкоротша мода містить 3 реакції, а найдовша — 16. за частотою участі тієї чи іншої реакції в різних елементарних модах можна зробити висновок щодо важливості цієї реакції для системи. Найчастіше в мо-дах зустрічається реакція, яку каталізує



Т а б л и ц я 2. елементарні моди потоків у системі фолатзалежних процесів

№ п/п

Довжина моди

Реакції в елементарних модах потоків

1 3 (1 AICART) (2 FTS) (1 PGT)

2 5 (1 CD) (1 Cys_in) (1 htDH) (1 SADC) (1 Taur_out)

3 5 (1 DHFR) (-1 Gly_in) (1 Ser_in) (1 SHMT) (1 TS)

4 5 (1 DHFR) (1 FTS) (-1 MTCH) (-1 MTD) (1 TS)

5 6 (1 Cys_in) (1 GCL) (1 Glut_in) (1 Gly_in) (1 GS) (-1 GSH_out)

6 6 (1 FTS) (1 Gly_in) (-1 MTCH) (-1 MTD) (-1 Ser_in) (-1 SHMT)

7 7 (1 AICART) (-2 Gly_in) (2 MTCH) (2 MTD) (1 PGT) (2 Ser_in) (2 SHMT)

8 8 (1 CBS) (1 CTGL) (-1 Cys_in) (1 MAT) (1 Met_in) (1 Methylases) (1 SAHH)(1 Ser_in)

9 8 (-1 Gly_in) (1 MAT) (1 Methylases) (1 MS) (1 MTHFR) (1 SAHH) (1 Ser_in) (1 SHMT)

10 8 (1 FTS) (1 MAT) (1 Methylases) (1 MS) (-1 MTCH) (-1 MTD) (1 MTHFR)(1 SAHH)

11 9 (1 Cys_in) (1 DHFR) (1 GCL) (1 Glut_in) (1 GS) (-1 GSH_out) (1 Ser_in)(1 SHMT) (1 TS)

12 10 (1 Cys_in) (-1 FTS) (1 GCL) (1 Glut_in) (1 GS) (-1 GSH_out) (1 MTCH)(1 MTD) (1 Ser_in) (1 SHMT)

13 11 (1 CBS) (1 CD) (1 CTGL) (1 htDH) (1 MAT) (1 Met_in) (1 Methylases)(1 SADC) (1 SAHH) (1 Ser_in) (1 Taur_out)

14 11 (1 AICART) (2 Cys_in) (2 GCL) (2 Glut_in) (2 GS) (-2 GSH_out)(2 MTCH) (2 MTD) (1 PGT) (2 Ser_in) (2 SHMT)

15 12 (1 CBS) (1 CTGL) (1 GCL) (1 Glut_in) (1 Gly_in) (1 GS) (-1 GSH_out)(1 MAT) (1 Met_in) (1 Methylases) (1 SAHH) (1 Ser_in)

16 12 (1 Cys_in) (1 GCL) (1 Glut_in) (1 GS) (-1 GSH_out) (1 MAT) (1 Methylases)(1 MS) (1 MTHFR) (1 SAHH) (1 Ser_in) (1 SHMT)

17 12 (1 CBS) (1 CTGL) (-1 Cys_in) (1 FTS) (1 Gly_in) (1 MAT) (1 Met_in)(1 Methylases) (-1 MTCH) (-1 MTD) (1 SAHH) (-1 SHMT)

18 14 (1 CBS) (1 CTGL) (1 DHFR) (1 GCL) (1 Glut_in) (1 GS) (-1 GSH_out)(1 MAT) (1 Met_in) (1 Methylases) (1 SAHH) (2 Ser_in) (1 SHMT) (1 TS)

19 14 (1 CBS) (1 CTGL) (1 GCL) (1 Glut_in) (1 GS) (-1 GSH_out) (2 MAT)(1 Met_in) (2 Methylases) (1 MS) (1 MTHFR) (2 SAHH) (2 Ser_in) (1 SHMT)

20 15 (1 CBS) (1 CD) (1 CTGL) (1 FTS) (1 Gly_in) (1 htDH) (1 MAT) (1 Met_in)(1 Methylases) (-1 MTCH) (-1 MTD) (1 SADC) (1 SAHH) (-1 SHMT)(1 Taur_out)

21 15 (1 CBS) (1 CTGL) (1 FTS) (1 GCL) (1 Glut_in) (2 Gly_in) (1 GS)(-1 GSH_out) (1 MAT) (1 Met_in) (1 Methylases) (-1 MTCH)(-1 MTD) (1 SAHH) (-1 SHMT)

22 15 (1 CBS) (1 CTGL) (-1 FTS) (1 GCL) (1 Glut_in) (1 GS) (-1 GSH_out) (1 MAT)(1 Met_in) (1 Methylases) (1 MTCH) (1 MTD) (1 SAHH) (2 Ser_in) (1 SHMT)

23 16 (1 AICART) (2 CBS) (2 CTGL) (2 GCL) (2 Glut_in) (2 GS) (-2 GSH_out)(2 MAT) (2 Met_in) (2 Methylases) (2 MTCH) (2 MTD) (1 PGT) (2 SAHH)(4 Ser_in) (2 SHMT)

В модах, наведених в табл. 2, реакції позначені абревіатурою ензиму, який каталізує цю реакцію.



Рис. 2. Розподіл метаболічних потоків за вихідних умов функціонування системи

серингідроксиметилтрансфераза, і супутня їй реакція постачання в систему серину (участь у 15 модах із 23). Серин постачає одновуглецеві групи для тетрагідрофолатного циклу, а зав-дяки реакції МТГФР і далі через реметилу-вання гомоцистеїну одновуглецевий фраг-мент використовується для синтезу метіоніну з гомоцистеїну. Серин є також субстратом у реакції транссульфування гомоцистеїну з ут-воренням цистатіоніну. У 13 із 23 мод присутні реакції метіонінового циклу, які забезпечують утворення S-аденозилметіоніну і метилування. Для порівняння лише в трьох модах присутні реакції синтезу таурину, при цьому одна з цих мод (мода №2) містить виключно набір реакцій тауринового синтезу. це свідчить про відносну незалежність тауринового синтезу від тетрагідрофолатного і метіонінового циклів, а саме про можливість функціонування шляху синтезу таурину, навіть у разі зупинки реакцій інших ланок ФзМОГ.

Баланс стаціонарних потоків системи ФЗМОГ. значення метаболічних потоків сис-теми було розраховано за допомогою про-грамного забезпечення COBRAToolbox і наведено в умовних одиницях довільно обра-ного інтервалу від 0 до 100. як видно з рис. 2, найбільші величини потоків спостерігаються в реакціях транспортування серину, реакціях метіонінового циклу, окрім синтезу метіоніну, утворення глутатіону, транссульфування і транспортування глутамату.

Поведінка системи ФЗМОГ за різних умов її симуляції. Величини метаболічних потоків в реакціях системи за різних умов симуляції на-ведено в умовних одиницях у табл. 3.

Навантаження системи гомоцистеїном призводить до зниження на 72% метаболічного потоку через реакції MTCH і MTD, які ведуть до утворення 10-формілтетрагідрофолату – метаболіту, необхідного для синтезу de novo азотистого кільця пуринових нуклеотидів.



Т а б л и ц я 3. Зміни потоків через реакції ФЗМОГ (у % по відношенню до вихідних умов)

№ п/п

Потік 2хГцMTHFR С677T

генотип

2 хГц + MTHFR C677T

CBS 31 bp VNTR генотип

2 x Гц + CBS 31 bp

VNTR

MTHFR C677T +

CBS 31 bp VNTR

Реакції метилування

1 MAT 112 95 108 93 109 87

2 Methylases 112 95 108 93 109 87

3 SAHH 112 95 108 93 109 87

4 MS 112 70 79 118 129 83

Реакції фолатного циклу

5 MTHFR 112 70 79 118 129 83

6 MTD 28 126 52 129 0 164

7 MTCH 28 126 52 129 0 164

8 FTS 84 101 84 114 112 115

9 DHFR 70 108 76 118 84 128

10 SHMT 78 96 72 120 85 117

Реакції синтезу попередників нуклеїнових кислот

11 PGT 70 108 76 118 84 128

12 AICART 70 108 76 118 84 128

13 TS 70 108 76 118 84 128

Реакції транссульфування

14 CBS 112 104 118 84 101 88

15 CTGL 112 104 118 84 101 88

Реакції синтезу таурину

16 CD 93 108 101 99 94 107

17 SADC 93 108 101 99 94 107

18 htDH 93 108 101 99 94 107

Реакції синтезу глутатіону

19 GCL 90 102 92 105 97 107

20 GS 90 102 92 105 97 107

Реакції транспортування

21 Taur_out 93 108 101 99 94 107

22 Met_in 112 104 118 84 101 88

23 Cys_in 45 100 40 147 84 150

24 Glut_in 90 102 92 105 97 107

25 Ser_in 96 100 96 101 94 102

26 Gly_in 130 120 156 54 135 75

27 GSH_out 90 102 92 105 97 107

знижуються на 30% потоки через реакції AICART i PGT, а також через реакцію TS-синтезу тимідинмонофосфату з уридинмо-нофосфату, і реакцію DHFR-відновлення

дигідрофолату до тетрагідрофолату. загалом знижуються метаболічні потоки всіх реакцій фолатного циклу, окрім MTHFR. Натомість активуються шляхи реметилування та транс-



time, the lack of tocopherols in vte1 mutant plants may be compensated by an increase of carotenoid and anthocyanin concentrations in response to the salt stress.

ВПлИВ КоРоТКоТРИВалого СольоВого СТРЕСУ на МаРКЕРИ оКСИДаТИВного СТРЕСУ Та аКТИВніСТь анТИоКСИДанТнИХ ЕнЗИМіВ У ТоКофЕРол-ДЕфіцИТнИХ РоСлИн Arabidopsis thaliana

Н. М. Семчук, Ю. в. василик, Ок. в. Лущак, в. І. Лущак

Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, Україна;

e-mail: [email protected]

Досліджено вміст каротиноїдів, антоціанів, рівень пероксидного окислен-ня ліпідів та активність антиоксидантних ензимів у рослин Arabidopsis thaliana дикого типу і дефектних за біосинтезом токоферолу лініях vte1 та vte4 за дії 200 мМ NaCl протя-

Fig. 4. Involvement of tocopherol in antioxidant system of plant. Abbreviation: AsA, ascorbate; MDA, mono-dehydroascorbate; DHA, dehydroascorbate; GSH, reduced glutathione; GSSG, oxidized glutathione; Toc, to-copherol; Toc•, tocopheryl-radical; LOOH, lipid hydroperoxide; LOO•, lipid peroxyl radical. Enzymes involved: APX, ascorbate peroxidase; GR, glutathione reductase; DHAR, dehydroascorbate reductase; MDAR, monode-hydroascorbate reductase, CAT, catalase; SOD, superoxidedismutase; POD, peroxidase

гом 24 годин. Сольовий стрес призводив до зростання інтенсивності пероксидного окис-лення ліпідів у всіх трьох досліджуваних ліній рослин. за дії сольового стресу концентрація каротиноїдів та активність каталази, аскор-батпероксидази, гваяколпероксидази та глутатіонредуктази зростали у рослин дико-го типу та токоферол-дефіцитної лінії vte1, проте, підвищення концентрації антоціанів спостерігалося тільки у рослин мутантної лінії vte1. У рослин мутантної лінії vte4, яка містить γ-токоферол замість α-токоферолу, відповідь на сольовий стрес відбувалася через узго-джену дію супероксиддисмутази та ензимів аскорбат-глутатіонового циклу, а саме аскор-батпероксидази, дегідроаскорбатредуктази, глутатіонредуктази та глутатіон-S-транс-ферази. Можна дійти висновку, що сольовий стрес супроводжується оксидативним стресом у трьох досліджуваних ліній рослин, разом з тим різні механізми задіяні в адаптації рослин дикого типу та токоферол-дефіцитних ліній.

К л ю ч о в і с л о в а: антиоксидантні ен-зими, Arabidopsis thaliana, оксидативний стрес, сольовий стрес, токофероли.



Показник рівня сечовини в плазмі крові використовують для оцінки клубочкової фільтрації. Водночас потрібно враховувати той факт, що рівень сечовини може підвищуватися за рахунок катаболізму протеїнів. На рис. 1 показано, що розвиток пухлини призводить до зростання рівня сечовини в плазмі крові. за введення доксорубіцину рівень сечовини плазми крові мишей-пухлиноносіїв також є підвищеним. Введення суспензії NSE на фоні доксорубіцину, а також введення композиту запобігає підвищенню рівня сечовини.

Одержані дані про зменшення рівня сечовини в плазмі крові мишей свідчать про здатність NSE як у вигляді суспензії, так і у складі композиту, знімати прояви нефротоксичності в умовах нашого експери-менту.

Введення доксорубіцину спричинює підвищення рівня креатиніну в плазмі крові мишей-пухлиноносіїв (рис. 2). Введення суспензії NSE і композиту не знімає вище-зазначеного ефекту доксорубіцину. Рівень креатиніну залишається підвищеним.

Відомо, що аспартатамінотрансфераза та аланінамінотрансфераза є внутрішньо-клітинними ензимами. зростання активності цих ензимів відбувається при патологіях, перебіг яких пов’язаний з не-крозом клітин. Підвищення активності аспартатамінотрансферази в плазмі крові є клінічним маркером інфаркту міокарда, а рівень активності аланінамінотрансферази характеризує ступінь ушкодження печінки

за деяких патологічних станів, що пов’язані з деструкцією клітин печінки [25].

Деструкція клітин під дією доксорубіцину відбувається за рахунок зростання експресії індуцибельної NO-синтази міокарда, що, в свою чергу, призводить до підвищення оксидативного та нітрозативного стресу. Активні форми кисню та азоту призводять до нітрування протеїнів та окислення ліпідів, що в кінцевому разі спричинює загибель клітини шляхом некрозу [26].

На рис. 3. показано, що розвиток пух-лини спричинює зростання активності аспартатамінотрансферази. Введення доксо-рубіцину не змінює активності ензиму в крові пухлиноносіїв. У разі введення суспензії NSE на фоні доксорубіцину активність аспартатамінотрансферази дещо знижується. Вираженіший ефект спостерігається за дії композиту.

Одержані дані свідчать на користь того, що введення NSE як у вигляді суспензії, так і у складі композиту сприяє зниженню активності аспартатамінотрансферази. Такий ефект відображає часткове зняття токсичних проявів доксорубіцину в тканині серця.

На рис. 4 показано, що застосуван-ня доксорубіцину підвищує активність аланінамінотрансферази в плазмі крові. Пе-роральне введення суспензії NSE не знімає ефектів, спричинених доксорубіцином. Введення доксорубіцину у складі компо-зиту попереджає зростання активності аланінамінотрансферази у плазмі крові.

запобігання зростання активності аланінамінотрансферази виявлено лише за за-стосування композиту, що свідчить про його

Рис. 1. вміст сечовини в плазмі крові мишей (ммоль/л плазми): 1 – Інтактні; 2 – Пух-лина; 3 – Пухлина+NSE; 4 – Доксорубіцин; 5 – Доксорубіцин+NSE; 6 – NSE+DoxK. Тут і на рис. 2–9: * зміни вірогідні відносно групи «Інтактні» (Р < 0,05); # зміни вірогідні відносно групи «Пухлина» (Р < 0,05); @ зміни вірогідні відносно групи «Доксорубіцин» (Р < 0,05)

Рис. 1

Рис. 2

0

1

2

3

4

5

6

7

Інтактні

Пухлина

Пухлина +

NSE

Доксорубіцин


+ NSE

NSE+DoxKСечов

ина,

ммол

ь/л пл

азми кров

і

* *

# ##@

0102030405060708090

100

Інтактні

Пухлина

Пухлина +

NSE


Доксорубіцин +

NSE

NSE+Dox

K

Креатинін,

мкм

оль/

л пла

зми

**

# #

1 2 3 4 5 6Сеч

овин

а, м

мол

ь/л

плаз

ми

кров

і

* *

Рис. 2. вміст креатиніну в плазмі крові мишей (мкмоль/л плазми): 1 – Інтактні; 2 – Пухли-на; 3 – Пухлина+NSE; 4 – Доксорубіцин; 5 – Доксорубіцин+NSE; 6 – NSE+DoxK

Рис. 1

Рис. 2

0

1

2

3

4

5

6

7

Інтактні

Пухлина

Пухлина +

NSE



+ NSE

NSE+DoxKСечов

ина,

ммол

ь/л пл

азми кров

і

* *

# ##@

0102030405060708090

100

Інтактні

Пухлина

Пухлина +

NSE


Доксорубіцин +

NSE

NSE+Dox

K

Креатинін,

мкм

оль/

л пла

зми

**

# #

1 2 3 4 5 6

Креа

тині

н, м

кмол

ь/л

плаз

ми

є. А. ҐУДзь, Н. М. ГУЛА, Т. О. ХМЕЛь та ін.


виражений антитоксичний ефект у тканині печінки.

Із даних літератури відомо, що розвиток онкологічного процесу призводить до роз-балансування активності ензимів антиокси-дантного захисту тканин безпосередньо не-уражених пухлиною, зокрема до зменшення активності супероксиддисмутази [27].

Наші результати, представлені на рис. 5, добре узгоджуються з даними літератури. Роз-виток пухлини супроводжується зменшен-ням у тканині серця активності супероксид-дисмутази. Доксорубіцин сам і в комплексі із

суспензією NSE не змінює активність ензиму, а введення NSE у складі композиту сприяє відновленню активності супероксиддисмутази до рівня його в інтактних тварин.

Під час дослідження активності глутатіон-пероксидази та каталази в тканині серця ми-шей з карциномою Льюїс вірогідні зміни не зафіксовано.

Таким чином, в наших експеримен-тах встановлено, що застосування композиту сприяє нормалізації активності супероксид-дисмутази в тканині серця. Раніше було по-казано, що введення суспензії NSE зменшує

Рис. 3. Активність аспартатамінотрансферази в плазмі крові мишей: 1 – Інтактні; 2 – Пухлина; 3 – Пухлина+NSE; 4 – Доксорубіцин; 5 – Доксорубіцин+NSE; 6 – NSE+DoxK

Рис. 4. Активність аланінамінотрансферази в плазмі крові мишей: 1 – Інтактні; 2 – Пухлина; 3 – Пухлина+NSE; 4 – Доксорубіцин; 5 – Доксорубіцин+NSE; 6 – NSE+DoxK

Рис. 3

Рис. 4

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

Інтактні

Пухлина

Пухлина +

NSE


Дксорубіцин +

NSE

NSE+DoxK

мкм

оль піровиноградної кислоти

/ 1 мл плазми

**

*

**

#

#

@@

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

Інтактні

Пухлина

Пухлина +

NSE



+ NSE

NSE+DoxK

мкм



* *# ###

@

1 2 3 4 5 6

мкм

оль

піро

вино

град

ної

кисл

оти/

1 м

л пл

азм

и

0,35

0,25

0,30

0,20

0,15

0,10

0,05

0

Рис. 3

Рис. 4

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

Інтактні

Пухлина

Пухлина +

NSE


Дксорубіцин +

NSE

NSE+DoxK

мкм



**

*

**

#

#

@@

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

Інтактні

Пухлина

Пухлина +

NSE



+ NSE

NSE+DoxK

мкм



* *# ###

@

1 2 3 4 5 6

мкм

оль

піро

вино

град

ної к

исло

ти/1

мл

плаз

ми

0,12

0,10

0,14

0,08

0,06

0,04

0,02

0



Рис. 5 Активність супероксиддисмутази в тканині серця мишей: 1 – Інтактні; 2 – Пухлина; 3 – Пухлина+NSE; 4 – Доксорубіцин; 5 – Доксорубіцин+NSE; 6 – NSE+DoxK

Рис. 6. Активність глутатіонпероксидази в тканині нирок мишей: 1 – Інтактні; 2 – Пухлина; 3 – Пухлина+NSE; 4 – Доксорубіцин; 5 – Доксорубіцин+NSE; 6 – NSE+DoxK

Рис. 5

Рис. 6

*

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

Інтактні

Пухлина

Пухлина +

NSE



+ NSE

NSE+Dox

K

ум.од.

/хв на

мг пр

отеїну

#

**

0

50

100

150

200

250

300

Інтактні

Пухлина

Пухлина +

NSE



+ NSE

NSE+Dox

K

нмол

ь глутатіону

/хв на

мг пр

отеїну

1 2 3 4 5 6

Ум. о

д./х

в на

мг п

роте

їну

8001000

600

1200

1400

200

400

0

Рис. 5

Рис. 6

*

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

Інтактні

Пухлина

Пухлина +

NSE



+ NSE

NSE+Dox

K

ум.од.

/хв на

мг пр

отеїну

#

**

0

50

100

150

200

250

300

Інтактні

Пухлина

Пухлина +

NSE



+ NSE

NSE+Dox

K

нмол


/хв на

мг пр

отеїну

1 2 3 4 5 6нмол

ь гл

утат

іону

/хв

на м

г про

теїн

у

200

250

150

300

50

100

0

активність індуцибельної NO-синтази аорти та серця щурів [28]. Одержаний нами ефект може бути реалізований за рахунок модуляції композитом активності індуцибельної NO-синтази, що, в свою чергу, приводить до змен-шення продукції активних форм кисню та азо-ту, які здатні впливати на активність ензимів антиоксидантного захисту.

Дослідження активності глутатіон-пероксидази (рис. 6) у тканині нирок мишей-пухлиноносіїв показали, що в умовах роз-витку карциноми спостерігається вірогідне збільшення активності цього ензиму порівняно з групою інтактних тварин. Пероральне вве-дення суспензії N-стеароїлетаноламіну та ком-позиту не знімає ефектів, спричинених роз-витком пухлини.

При визначенні активності каталази тка-нини нирок мишей з карциномою Льюїс було показано, що розвиток пухлини також при-зводить до зростання активності цього ензиму. Введення суспензії N-стеароїлетаноламіну та композиту не спричиняє вірогідних змін щодо активності цього ензиму.

цікаво, що найбільшою мірою як і у разі вивчення ензимів антиоксидантного за-хисту серця, змінювалась активність супер-оксиддисмутази, хоча спрямованість цих змін у різних органах була різною, що вказує на органоспецифічні ефекти препаратів. Ре-зультати, представлені на рис. 7, демонстру-ють, що пухлинний ріст призводить до зро-стання активності супероксиддисмутази в тканині нирок мишей-пухлиноносіїв. Введен-ня доксорубіцину не спричиняє істотних змін активності супероксиддисмутази. Введення суспензії N-стеароїлетаноламіну не призво-дить до змін активності цього ензиму, які були зумовлені розвитком пухлини. застосу-вання композиту приводить до нормалізації активності супероксиддисмутази.

Найвираженіші зміни активності ензимів антиоксидантного захисту спричиненні роз-витком пухлини, було виявлено в печінці. цікаво, що саме в цьому органі активність глутатіонпероксидази і супероксиддисмута-зи залежать від дії NSE та доксорубіцину. Дослідження активності глутатіонпероксидази



Рис. 7. Активність супероксиддисмутази в тканині нирок мишей: 1 – Інтактні; 2 – Пухлина; 3 – Пухлина+NSE; 4 – Доксорубіцин; 5 – Доксорубіцин+NSE; 6 – NSE+DoxK

Рис. 8. Активність глутатіонпероксидази в тканині печінки мишей: 1 – Інтактні; 2 – Пухлина; 3 – Пухлина+NSE; 4 – Доксорубіцин; 5 – Доксорубіцин+NSE; 6 – NSE+DoxK

Рис. 7

Рис. 8

**

*

*

@ #

0

100

200

300

400

500600

700

800

900

1000

Інтактні

Пухлина

Пухлина +

NSE



+ NSE

NSE+Dox

K

ум.од.

/хв на

мг пр

отеїну

*

* #

* *

0

50

100

150

200

250

300

Інтактні Пухлина Пухлина +NSE

Доксорубіцин Доксорубіцин+ NSE

NSE+DoxK

нмол


/хв на

мг пр

отеїну

1 2 3 4 5 6

нмол

ь гл

утат

іону

/хв

на м

г про

теїн

у

200

250

150

300

50

100

0

Рис. 7

Рис. 8

**

*

*

@ #

0

100

200

300

400

500600

700

800

900

1000

Інтактні

Пухлина

Пухлина +

NSE



+ NSE

NSE+Dox

K

ум.од.

/хв на

мг пр

отеїну

*

* #

* *

0

50

100

150

200

250

300



NSE+DoxK

нмол


/хв на

мг пр

отеїну

1 2 3 4 5 6

Ум. о

д./х

в на

мг п

роте

їну

700800

600

9001000

200

400

0

500

300

100

в тканині печінки, представлені на рис. 8, по-казали, що розвиток пухлини призводить до зменшення активності вищезазначеного ензи-му. Введення доксорубіцину посилює зміни активності ензиму, спричинені розвитком пухлини. застосування композиту, але не суспензії NSE, запобігає падінню активності глутатіонпероксидази в тканині печінки.

Дані, представлені на рис. 9, демонструють зростання активності супероксиддисмутази в тканині печінки мишей-пухлиноносіїв. Отже, розвиток онкологічного процесу спричинює активацію одного з основних ензимів анти-оксидантного захисту в усіх досліджуваних органах. Введення доксорубіцину не впливає на активність супероксиддисмутази тканини печінки. Введення NSE як без доксорубіцину, так і на фоні застосування доксорубіцину

нормалізує активність супероксиддисмутази в умовах усіх застосованих нами способів його введення.

Суспензія NSE знижує рівень сечо-вини в плазмі крові пухлиноносіїв, зро-стання якого бу ло виявлено як наслідок введення доксорубіцину. У плазмі крові мишей-пухлиноносіїв суспензія NSE та композит знижує активність аспартатамінотрансферази – основного мар-кера пошкодження тканини серця, зро-стання якої спричинено розвитком пух-лини. Доксорубіцин підвищує активність аланінамінотрансферази – маркера уражен-ня печінки в крові пухлиноносіїв, а введен-ня композиту запобігає зростанню активності ензиму. N-стеароїлетаноламін здебільшого сприяє нормалізації активності ензимів анти-



оксидантного захисту тканин серця, нирок та печінки мишей – пухлиноносіїв, що отриму-вали доксорубіцин.

анТИТоКСИЧЕСКИЕ эффЕКТЫ N-СТЕаРоИлэТанолаМИна В СоСТаВЕ СУСПЕнЗИИ И наноКоМПоЗИТного КоМПлЕКСа В оРганаХ МЫшЕЙ С КаРцИноМоЙ льюИС В УСлоВИЯХ ВВЕДЕнИЯ ДоКСоРУБИцИна

е. А. Гудзь1, Н. М. Гулая1, Т. А. Хмель1, Т. Н. Горидько1, Ю. Н. Башта1, Р. Р. Панчук2, Р. С. Стойка2,А. А. Рябцева3, А. С. Заиченко3

1Институт биохимии им. А. В. Палладина НАН Украины, Киев;

e-mail: [email protected];2Институт биологии клетки НАН Украины, Львов;

3Национальний университет «Львовская Политехника», Украина

На модели острой интоксикации доксо-рубицином в условиях развития карциномы Льюис у мышей-самок в ткани сердца, почек, печени и плазме крови показаны антиокси-дантные эффекты N-стеароилэтаноламина

(NSE) в составе нанокомпозитного комплекса и в суспензии. Суспензия NSE снижает уро-вень мочевины в плазме крови опухоленоси-телей, рост которого был обнаружен в резуль-тате введения доксорубицина. При введении нанокомпозитного комплекса концентрация этого метаболита остается на уровне его у ин-тактных животных. В плазме крови мышей-опухоленосителей суспензия NSE и композит снижают активность аспартатаминотрансфе-разы, основного маркера повреждения ткани сердца, рост активности которой был вызван развитием опухоли. Доксорубицин повы-шает активность аланинаминотрансферазы, маркера поражения печени, в крови опухо-леносителей, введение NSE в составе компо-зита предотвращает рост активности энзима. N-стеароилэтаноламин как в составе нано-композитного комплекса, так и в составе сус-пензии способствует восстановлению баланса активности энзимов антиоксидантной защиты тканей сердца, почек и печени мышей-опухо-леносителей, которые получали доксорубицин.

К л ю ч е в ы е с л о в а: N-стеароил-этаноламин, доксорубицин, сердце, почки, печень, нанокомпозиты, системы транспорта препаратов.

Рис. 9. Активність супероксиддисмутази в тканині печінки мишей: 1 – Інтактні; 2 – Пухлина; 3 – Пухлина+NSE; 4 – Доксорубіцин; 5 – Доксорубіцин+NSE; 6 – NSE+DoxK

Рис. 9

##

*

0

50

100

150

200

250

300

350



NSE+DoxK

ум.од.

/хв на

мг пр

отеїну

1 2 3 4 5 6

Ум. о

д./х

в на

мг п

роте

їну

200

250

150

300

50

100

0

350



aNTiTOxiCal EffECTs Of N-sTEaROYlETHaNOlaMiNE iN susPENsiON aNd iN NaNOCOMPOsiTE COMPlEx iN THE ORgaNs Of MiCE WiTH THE lEWis CaRCiNOMa uNdER dOxORuBiCiN adMiNisTRaTiON

I. A. Goudz1, N. M. Gula1, T. O. Khmel1, T. M. Goridko1, Y. M. Bashta1, R. R. Panchuk2, R. S. Stoika2,A. A. Ryabtseva3, O. S. Zaichenko3

1Palladin Institute of Biochemistry, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv;

e-mail: [email protected];2Institute of Cell Biology, National Academy

of Sciences of Ukraine, Lviv;3National University Lviv Politekhnika, Ukraine

S u m m a r y

The antioxidant effects of N-stearoyletha-nolamine (NSE) in the nanocomplex composition and in suspension are shown on the model of in-toxication by doxorubicin in conditions of develop-ment of the Lewis carcinoma in the heart, kidneys and liver tissue and in the blood plasma of female mice. The NSE suspension reduces the level of urea in the blood plasma of mice with the Lewis carcinoma, which growth was revealed as a result of introduction of doxorubicin. Under introduction of nanocomplex the amount of urea remains at the level of that in the intact mice. In the blood plasma of mice with the Lewis carcinoma the NSE sus-pension and nanocomplex reduce activity of aspar-tate aminotransferase, the basic marker of necrosis of the heart tissue, growth of which was caused by the tumour development. Doxorubicinum increas-es activity of alanine aminotransferase, the marker of the liver lesion; introduction of NSE in the na-nocomplex composition prevents the growth of the enzyme activity. N-stearoylethanolamine, both in the nanocomplex and in suspension, modulates ac-tivity of enzymes of antioxidantive protection of the heart, kidney and liver tissue of mice with the Lewis carcinoma.

K e y w o r d s: N-stearoylethanolamine, doxorubicin, heart, kidney, liver, delivery of medications systems.

1. Dutta R. C. // Curr. Pharm. Des. – 2007. – 13, N 7. – P. 761–769.

2. Young R. C., Ozols R. F., Myers C. E. // N. Engl. J. Med. – 1981. – 305.– P. 139–153.

3. Takemura G., Fujiwara H. // Prog. Cardiovasc. Dis. – 2007. – 49, N 2. – P. 330–352.

4. Mukhopadhyay P., Rajesh M., Bátkai S. et al. // Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol. – 2009. – 296, N 5. – Н.1466–Н.1483.

5. Pacher P., Beckman J. S., Liaudet L. // Physiol. Rev. – 2007. – 87, N 1. – P. 315–424.

6. Bai P., Mabley J. G., Liaudet L. et al. // Oncol. Rep. – 2004. – 11, N 2. – P. 505–508.

7. Myers C. E., McGuire W. P., Liss R. H. et al. // Science. – 1977. – 197. – P. 165–167.

8. Tokarska-Schlattner M., Zaugg M., Zuppinger C. et al. // J. Mol. Cell Cardiol. – 2006. – 41, N 3. – P. 389–405.

9. Nicolay K., Aue W. P., Seelig J. et al. // Biochim. Biophys. Acta. – 1987 – 929, N 1. – P. 5–13.

10. Kintzel P. E. // Drug. Saf. – 2001. – 24, N 1. – P. 19–38.

11. Reinhold S. W., Reichle A., Leiminger S. et al. // M.C. Res. Notes. – 2011. – 4, N 2. – P. 4–24.

12. Casanova M. L., Blazguez C., Martinez-Palacio J. et al. // J. Clin. Invest. – 2003. – 111, N 1.– P. 43–50.

13. Vignot S., Besse B., de la Motte Rouge T. et al. // Bull Cancer. – 2006. – 93, N 2.– P. 163–170.

14. Flygare J., Gustafsson K., Kimby E. et al. // FEBS Lett. – 2005. – 579, N 30.– P. 6885–6889.

15. Sarnataro D., Grimaldi C., Pisanti S. et al. // Ibid. – N 28.– P. 6343–6349.

16. Nithipatikom K., Endsley M. P., Isbell M.A. et al. // Biochem. Biophys. Res. Commun. – 2005. – 332, N 4.– P. 1028–1033.

17. Гула Н. М., Хмель Т. O., Клімашевський в. М. и др. // Укр. біохім. журн. – 2006. – 78, № 1. – С. 135–142.

18. Zaichenko A., Mitina N., Shevchuk O. et al. // Pure Appl. Chem. – 2008. – 80, N 11. – P. 2309–2326.

19. Zaichenko O., Stoika R., R.Mitina R. et al. // Біотехнологія. – 2008. – 1, N 1. – С. 86–99.

20. Lowry O. H., Rosenbrough N. J., Farr A. L. et al. // J. Biol. Chem. –1951. – 193, N 1. – P. 265–275.

21. Королюк М. Л., Иванова Л. И., Майорова И. Г. и др. // Лаб. дело. – 1988. – № 1. – С. 16–18.

22. Чвари С., Андел Т., Штренгер я. // Там же. – 1991. – № 10. – С. 9–13.

23. Переслегина И. А. // Там же. – 1989. – № 11. – С. 20–23.

24. Тиц Н. А. // Энциклопедия клинических лабораторных тестов. – 1997 – С. 277–178.

25. Анисимов А. А. / Медицинская энзимо-логия. – Горький, 1978. – 150 с.


Український біохімічний журнал №4, 2012

Documents