Модификации под действием АФК могут подвергаться все аминокислотные остатки, но наиболее чувствительными являются остатки триптофана, тирозина, гистидина и цистеина. Кроме того, отмечена роль окислительной модификации лизина, аргинина, пролина и серина [Devies, 1995; Арчаков, 1989; Пасечник, 2001]. К тому же при наличии в среде SH-содержащих соединений они подвергаются окислению в первую очередь, что предохраняет от окисления другие функциональные группы и молекулы [Зенков, Меньщикова, Шергин, 1993]. Исходя из этого можно отметить, что в структуре активных центров рассматриваемых нами ферментов имеются перечисленные аминокислотные остатки и свободные SH-группы. Так, в активном центре молекулы GSТ имеется гистидин, а также свободная SH-группа. Активный центр GR содержит тирозин и SH-группы, при надлежащие цистеину и участвующие в связывании с окисленным глутатионом. Ферменты GPO содержит в своем активном центре аргинин и лизин [Кулинский, 1993; Чернов, 1995; Yeh, 2001].
АФК могут оказывать модифицирующее действие на белки и по опосредованным механизмам, т.е. через продукты их первичного взаимодействия с другими биомолекулами. Так, продукты взаимодействия АФК с липидами способны оказывать инактивирующее действие на многие ферменты, путём окисления их SH-, NH2- и CH3-групп аминокислотных остатков, а также образования стабильных комплексов с белками и инициирования полимеризации белковых молекул, что способствует разрушению клеточных структур. Например, продукты взаимодействия АФК с липидами (МДА, 4-гидрокси-2-ноненаль и Е-2-октеналь) активно реагируют с e-NH2-группами остатков лизина, образуя поперечные сшивки в молекулах белка [Абрамова, 1985].
Обнаруженное нами снижение уровня GSH в эритроцитах больных людей может быть связанно с интенсивном использовании восстановленного глутатиона на метаболические процессы (для утилизации прооксидантов). Общее снижение активности антиоксидантных ферментов может быть обусловлено компенсаторными реакциями, протекающими в организме в результате развития острых респираторных заболеваний, а так же с выявленным нами понижением содержания GSH. Фермент GPO при развитии ЛОР-заболеваний играет существенную роль, поскольку его ингибирования потенцирует повреждение эпителиальных клеток экзогенной перекисью и приводит к воспалению ткани [Engstrom, 2000].
В защите эпителия трахеи, бронхов и альвеол от окислительного повреждения важную роль играют ферментативные антиоксиданты (SOD, CAT, GPO, GST), жирорастворимые фенольные антиоксиданты и аскорбиновая кислота, а также SH-содержащие антиоксиданты. Основными антиоксидантами бронхоальвеолярной жидкости является глутатион, концентрация последнего в бронхах в 70 раз больше, чем в сыворотке крови. Глутатион – внутриклеточный антиоксидант, источником его появления в бронхоальвеолярной жидкости служат разгружающиеся клетки, прежде всего лейкоциты, которые мигрируют в альвеолы и бронхи, а так же эпителиальные клетки, секретирующие глутатион во внеклеточную среду [Менщикова, 2008].
3.2. Анализ содержание GSH и активность глутатионзависимых ферментов в эритроцитах крови практически здоровых людей, проживающих в различных по уровню загрязнения районах г.Красноярска
Город Красноярск административно разделен на 7 районов, различаемых по уровню техногенной нагрузки, которая определяется структурой промышленности и энергетики, исходного и получаемого продукта, особенностями природно-климатических условий. В Советском районе расположен один из крупнейших заводов России – Красноярский алюминиевый завод, поэтому его относят к экологически неблагоприятному для проживания району. Октябрьский район считают экологически чистым районом, так как на его территории нет заводов, большое количество зеленых насаждений, а так же он находится на определенном расстоянии от промышленных предприятий города. Районы находятся на одном берегу р. Енисей, но разделены ландшафтом.
Основными вредными факторами алюминиевого производства является фтор, его соли и фтористый водород. По данным ряда авторов уровень загрязнения атмосферного воздуха фтористыми соединениями в зоне влияния выбросов алюминиевого завода превышает ПДК в 1,6-2,1 раза [Ахмедов, 2001; Новиков, 1999]. Фтористые соединения так же обнаруживаются в воде и почве и превышают контрольные в 5 раз. Токсичные соединения фтора в значительном количестве поступают через дыхательные пути, с продуктами питания, питьевой водой. С удалением населенных пунктов от источника загрязнения общая заболеваемость снижается, что свидетельствует об определенной роли вредных выбросов алюминиевого производства на формирование здоровья населения. Наиболее частыми при данном источнике загрязнения являются заболевания органов дыхания, мочеполовой системы, опорно-двигательного аппарата, кожи, подкожной клетчатки, а так же встречается уровень болезни желудка и двенадцатиперстной кишки.
Чрезмерное поступления фтора в организм приводит к развитию сложного заболевания флюороз. Фтор, обладая высокой химической активностью, является участником многих биохимических процессов. «Излишки» фтора опосредованно, за счет взаимодействия с ионами марганца, кальция, железа, магния, способны влиять на ферменты: тормозить гликолиз и блокировать обмен липидов на этапе окисления жирных кислот; уменьшать активность аденозинтрифосфатазы, расщепляющей АТФ; подавлять дезоксирибонуклеазу, которая расщепляет ДНК на тетрануклеотиды и, предположительно, играет определенную роль в развитии злокачественных новообразований [Иванищев, 2002]. По некоторым данным, фтор может влиять на холинэстеразу – фермент, что приводит к повышению уровня ацетилхолина в синоптической щели холинергических нейронов и, как следствие, повышению чувствительности к ацетилхолину скелетных мышц, гладкой мускулатуры кишечника и желез внутренней секреции. И что немаловажно: по имеющимся сведениям, избыток фтора нарушает процессы кальцификации [Xi, 2003; McLeish, 2003].
В ходе работы показано, что содержание GSH в эритроцитах крови людей проживающих в экологически неблагоприятном районе в 1,83 раза ниже, чем в эритроцитах крови людей проживающих в экологически благоприятном районе. Активность GPO и GST у людей проживающих в Советском районе в 1,76 и 1,93 раз выше, чем у людей проживающих в Октябрьском районе (табл. 3).
На повышение активности исследуемых нами ферментов и содержания GSH может влиять вдыхаемый воздух, содержащий фтористые соединения. Фтор активирует аденилатциклазную мессенжировую систему, посредством прямого взаимодействия с каталитическим центром ключевого фермента аденилатциклазной системы передачи сигнала – аденилатциклазы. В свою очередь, аденилатциклаза увеличивает образования цАМФ из АТФ, молекулы цАМФ могут обратимо соединяться с регуляторными субъединицами протеинкиназы А, приводя ее в активное состояние. Активная протеинкиназа А приводит к повышению активности GPO и GST которое может протекать по двум механизмам. Во-первых, активируются транскрипционные факторы, которые влияют на экспрессию генов, ответственных за синтез этого фермента. Во-вторых, активация протеинкиназы А, а так же других киназ приводит к фосфорилированию исследуемых ферментов и таким образом способствует повышению его активности [Менщикова, 2008].
Таблица 3
Содержание GSH и активность глутатионзависимых ферментов в эритроцитах крови практически здоровых людей, проживающих в различных районах г. Красноярска
| Показатели | Октябрьский район Median | Советский район Median | Достоверностьотличий |
| GSHМкмоль/гHb | 4,072,05 6,37N=36 | 2,231,58 3,31N=43 | Р<0,05 |
| GPOМкмоль/мин*гHb | 22,1417,87 30,48N=34 | 39,3025,71 52,85N=43 | Р<0,05 |
| GSTМоль/мин*гHb | 5,374,09 9,30N=37 | 10,396,34 11,350N=41 | Р<0,05 |
| GRМоль/мин*гHb | 11,0004,500 12,60N=25 | 10,5907,65 13,56N=36 | нет |
Снижение содержания GSН в группе людей проживающих в экологически неблагоприятном районе может быть обусловлено увеличением его расхода на метаболические процессы (защиту клетки от действия кислородных радикалов, липоперекисных процессов, окислительной модификакции белков, участия в восстановлении Met-Hb), а также для протекания реакций, катализируемых GPO и GST, которые участвуют в утилизизации перекиси водорода, липоперекисей и ксенобиотиков [Кулинский, 2003].
На основании корреляционного анализа в исследуемых группах можно отметить следующее 1) увеличение активности GPO влияет на содержание GSH и активность каталазы (обратная зависимость, Р=0,039 и Р=0,048 соответственно), это объясняется тем, что GSH интенсивно расходуется на работу GPO, а активность каталазы снижается при низких концентрациях Н2О2 в клетке, но при этом активность GPO повышается [Кулинский, 2003]; 2) Активность GPO и GST имеют обратную зависимость от проницаемости эритроцитарных мембран; 3) активность GPO и GSТ изменяются прямо пропорционально изменению содержания МДА. Малоновый диальдегид, это конечный продукт перекисного окисления липидов, его накопление свидетельствует об усилении работы антиоксидантной защиты [Колисниченко, 1999].
3.3. Анализ содержание GSH и активность глутатионзависимых ферментов в эритроцитах крови здоровых мужчин и женщин
При определении содержания GSH и активности глутатионзависимых ферментов в группах практически здоровых мужчин и женщин достоверных отличий не найдено. Данные по изучению данных показателей приведены в табл. 4.
Таблица 4
Содержание GSH и активность глутатионзависимых ферментов в эритроцитах крови практически здоровых мужчин и женщин
| Показатели | ЖенщиныMedian | МужчиныMedian | Достоверностьотличий |
| GSHМкмоль/гHb | 2,741,58 5,88N=58 | 2,3201,670 4,34N=32 | нет |
| GPOМкмоль/мин*гHb | 28,1617,94 42,78N=54 | 32,7017,87 48,01N=31 | нет |
| GSTМоль/мин*гHb | 7,15 5,110 10,74 N=54 | 10,45 5,30 12,53 N=31 | нет |
| GRМоль/мин*гHb | 11,245,55 13,46N=52 | 9,857,70 13,89N=22 | нет |
Несмотря на то, что достоверных отличий нами не найдено, можно отметить, что имеются литературные данные, согласно которым активность основных антиоксидантных ферментов у женщин выше, чем у мужчин, так же как и содержание восстановленного глутатиона. Одной из причин низкой продукции АФК у женщин может быть высокое содержание эстрогенов, при действии которых активируется ядерный респираторный фактор NRF-1, который регулирует синтез белков [Менщикова, 2008].