Влияние метаболизма железа на свободно-радикальные процессы при р-талассемиях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние метаболизма железа на свободно-радикальные процессы

при р-талассемиях

Авторы

Askerova T.A.

doctor of biological sciences, professor Department of Biochemistry, Azerbaijan Medical University

Jafarova G.A.

Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher Department of Biochemistry, Azerbaijan Medical University

Abilovа R.G.

Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher Department of Biochemistry, Azerbaijan Medical University

Hasanzade N.C. Associate researcher Department of Biochemistry, Azerbaijan Medical University

Аскерова Тахира Алимшах

Influence of metabolism of the iron free-radical processes at p-thalassemia

Summary

In this paper, some biochemical indices of lipid peroxidation and iron metabolism have been studied. To realize the goal, venous blood of 15 patients with large p-thalassemia and 30 patients with heterozygous P-thalassemia aged 8-18 years were examined.

The results of the study showed that in patients with large p-thalassemia, the number of damaged erythrocytes, the intensity of chemiluminescence and the level of malonic dialdehyde increased by 2.3 times, 2.6 times and 1.5 times, respectively, compared to control values. Also statistically significant increases in the concentration of iron, copper, ferritin and ceruloplasmin in the serum of patients with large p-thalassemia, respectively, by 2 times, 1.5 times, 12.67 times and 1.7 times compared with the control group. In patients with heterozygous P -thalassemia, the least increase in the parameters of iron metabolism was observed compared with a given large p-thalassemia.

Thus, according to the data obtained in patients with p-thalassemia, an increase in the concentration of iron, copper, and other parameters of iron metabolism play an important role in the activation of peroxidation processes.

Key words: p-thalassemia, erythrocytes, iron, copper, ferritin, transferrin, ceruloplasmin.

Аннотация

В данной работе изучены некоторые биохимические показатели перекисного окисления липидов и метаболизма железа. Для реализации цели обследовано венозная кровь 15-ти больных семей р- талассемией и 30-ти больных с гетерозиготной р-талассемией в возрасте 8-18 лет.

Результаты исследования показали, что у больных с большой р-талассемией число поврежденных эритроцитов, интенсивность хемилюминесценции и уровень малонового диальдегида увеличивается на 2,3 раза, 2,6 раза и 1,5 раза соответственно, по сравнению контрольными значениями. Также выявлено, статистически значительные увеличения концентрации железа, меди, ферритина и церулоплазмина в сыворотке больных с большой р-талассемией, соответственно на 2 раза, 1,5 раза, 12,67 раза и 1,7 разапо сравнению с контрольной группой. У больных с гетерозиготной р-талассемией наблюдалось наименьшее увеличение показателей метаболизма железа по сравнению сданным большой р-талассемией.

Таким образом, согласно полученным данным у больных с Р-талассемией увеличение концентрации железа, меди и других показателей метаболизма железа играют важную роль в активации процессов перекисного окисления.

Ключевые слова: р-талассемия,эритроциты, железо, медь, ферритин, трансферрин, церулоплазмин.

Введение

В последнее время изучение метаболизма железа у больных с Р-талассемией является актуальным вопросом гематологии р-талассемия сопровождается комплексом нарушений, среди них перегрузка железом является одним из основных клинических проявлений и требует разработки новых методов диагностики и лечения. Периодические гемотрансфузии и нарушение обмена железа на фоне анемии приводят к перегрузке железом жизненно важных органов [3,6].

У больных р-талассемией при самоокислении изолированных а-цепей в присутствии железа ^е²⁺) и кислорода увеличивается скорость образования гидроксильных и других высокоактивных радикалов кислорода (АФК).Избыточное образование АФК приводит к усилению перекисного окисления липидов (ПОЛ) и белков мембраны эритроцитов. Активация ПОЛ может привести к быстрому разрушению клеточных структур и понижению выживаемости эритроидных клеток. Впоследствии усиленного апоптоза эритроидных клеток появляется анемия, которая стимулирует активность неэффективного эритропоэза. Усиленный синтез и распад гемоглобина, то есть активация процессов неэффективного эритропоэза сопровождается высокой абсорбцией железа в желудочно-кишечном тракте. Концентрацию железа регулирует некоторые факторы, которые участвуют в метаболизме железа. В транспортировке всасывающихся в кишечнике железа в депо, ретикулоцитами и его предшественниками в костном мозге важную роль играет трансферрин. Фагоцитирующие макрофаги, получившие железо при разрушении в них эритроцитов в основном передают железо в трансферрин, который использует железо для эритропоэза. Ферритин - в эритрокариоцитах удаляет избыточное железо, не входящие состав гемоглобина, обеспечивает транспорт железа от ретикулоэндотелиальных клеток к паренхиматозным клеткам печени, Он играет важную роль в депонировании железа, так как уровень циркулирующего ферритина отражает запасы железа в организме [5,6,7,9].

Важная роль в метаболизме железа отводиться также меди и церулоплазмину, который осуществляет взаимопревращение Fe²⁺ в Fe³⁺, необходимыми для входа железа в клетки, а также в кровоток для дальнейшего связывания с трансферрином. Медь в составе церулоплазмина(95%) участвует в биохимических реакциях. 5% меди существует в составе альбумина. Церулоплазмин препятствует выходу железа из депои перемещению его к транс- феррином [8,10].

В настоящее времявопросы изучения влияния нарушения метаболизма железа на состояниеокислительной и антиоксидантной системы при р-талассемиях до сих пор остаетсяоткрытыми. В связи с этим, целью данной работы было исследование среди больных с р-талассемиями роли некоторых биохимических показателей обмена железа на активность антиоксидантной и прооксидантной системе.

метаболизм железо талассемия

Материалы и методы

С этой целью было обследовано венозная кровь 45 больных р-талассемией. Из них у 15-ти было выявлено большая р-талассемия, у 30-ти больных поставлен диагноз гетерозиготная р-талассемия. Возраст больных колебался от 8 до 18 лет. Контрольную группусоставили 15 практически здоровые лица соответствующего возраста.

Число повреждённых эритроцитовсчитали по методу A.Vontern. Основой метода служит получение чистой эритроцитарной массы с помощьюфрак- ционирования клеток крови в градиенте фикола- верографина. В кольце интерфазы находится тромбоциты, мононуклеарные клетки и повреждённые эритроциты без гемоглобина. Число повреждённых эритроцитовсчитали 25 больших квадратов камеры Горяева и умножили на 50. Получившееся число соответствует на 1 мл крови.

Интенсивность образования АФК исследовали путем с пироголол-индуцированным хемилюминесценции (ХЛ) [1,4]. Также было исследовано содержание малондиальдегида (МДА), восстановленного глутатиона (GSH). Состояние системы антиоксидантной защиты анализировали по определению активности каталазы.

Концентрацию МДА определяли по флуоресценции комплекса МДА с тиобарбитуровой кислотой [12].

Состояние активности антиоксидантной системы защитыанализировали по определению активности каталазы. Активность каталазы измеряли при длине волны 410 нм с помощью метода М.А.Королюк, принцип которого заключается в том, что КТ разрушает субстрат пероксид-водорода, а остальные не разрушенные его частицы измеряют с помощью молибдата-аммония [13]. Содержание восстановленного глутатиона в эритро- цитахопределяли по методу Эльмана [14].

В сыворотке больных и здоровых лицбыло проанализировано концентрация железа, обшей железосвязывающая способность (ОЖСС), латентная железосвязывающая способность (ЛЖСС), трансферрина, ферритина, меди и церулоплазмина. Церулоплазмин определяли общепринятым методом Y.A.Ravi, сущность которого основывается на окислении р-фенилендиамина церулоплазмина. Содержание железа и меди было определено с помощью реактивных наборов фирмы "Human" путем спектрофотометрии [15]. Иммуно- ферментным методом определили общее количество трансферрина и ферритина,

Данные обрабатывались с использованием Р Стьюдента, различия считали достоверными при p<0,05.

Результаты и обсуждение

Вследствие деструктивных нарушений мембран эритроцитов высвобождается гемоглобин и появляется повреждённые эритроциты. Число поврежденных эритроцитов значительно увеличивалосьу больных с Р-таассемией. У гомозиготных больных повышение числа повреждённых эритроцитов составила 2,3 раза (p<0,001), а у гетерозиготных на 1,6 раза (p<0,05) по сравнению с контролем - 15715±1852 (таблица 1.).

Таблица 1Показателисистемы перекисногоокисления липидов у больных в-талассемией

Примечание: *-р<0,05- по сравнению с контролем.

При определении ХЛ в гемолизате эритроцитов выявлено увеличение интенсивности свободнорадикального окисления у больных в-талассемией, так как светосумма ХЛ у больных с большой в-талассемией повышается на 2,6 раза (р<0,001), а у больных с гетерозиготной в-талассемией на 1,7 раза(р<0,01) по сравнению с контролем - 21,8±2,2.

Одним из маркеров ПОЛ является МДА. Согласно полученным результатам содержание МДА в эритроцитах у больных с большой в-талассемией- повышается на 1,5 раза (12,83±0,63 мкМ/мл; контроль - 8,7±0,37 мкМ/мл) (р<0,01), а у больных с гетерозиготной в-талассемией на 1,3 раза 11,39±0,61 (р<0,001) по сравнению с нижней границей. Увеличение концентрации МДА и интенсивности ХЛ, свидетельствует об усилении процессов свободно-радикального окисления.МДА - один из конечных продуктов ПОЛ, избыточном количестве вступает во взаимодействие с фосфолипидами и другими компонентами мембран эритроцитов, приводя к деструкции липидного бислоя.

Одним из ферментов антиоксидантной системы организма человека, имеющий высокую концентрацию в эритроцитах является каталаза. Ката- лаза играет важную роль в защите клеточных структур от разрушения под действием пероксида- водорода. Согласно полученным результатам в эритроцитах больных с большой в-талассемией было выявлено значительное уменьшение каталитической активности каталазы. Так активность каталазы уменьшалась у больных с гетерозиготной в- талассемией на 1,2% раза, а у больных с большой в- талассемией на 1,5% по сравнению с контролем. Снижение активности каталазы могут свидетельствовать об усилении интенсивности свободнорадикального окисления и истощения система нтиоксидантной защиты в условиях длительного воздействия АФК [7,11].

Среди антиоксидантов, защищающие клетки от токсических свойств АФК, восстановленный глутатион(GSH) является самым важным компонентом клетки. GSH осуществляет детоксикацию Н2О2, а такжегидроксильных групп. Результаты анализа показывают, что GSH в эритроцитах у больных с большой в-талассемией снижается на 1,7 раза (1,03±0,5 мкМ/мл; контроль - 1,8±0,39 мкМ/мл; р<0,01); у больных же с гетерозиготной в- талассемией на 1,4 раза (1,26±0,02мкМ/мл; р<0,05) по отношению контрольных значений.

Согласно полученным результатам в сыворотке крови у больных гомозиготной с в-талассемией было выявлено значительное увеличение содержания железа37,5±0,13 мкмоль/л (норма 18,85±0,38 мкмоль/л. Как видно повышенное коли- чество(на 2 раза) железа мы выявили у больных с гомозиготной в-талассемий. ОЖСС 79,6±3,2 мкмоль/л (норма 63,65±1,63 мкмоль/л); ЛЖСС 42,1±6,2 мкмоль/л (норма 31,65±0,73%); КНТ 73,4±8,1% (норма 31,20±2,74%); при большой с в- талассемии содержание ферритина увеличивался на12,7 раза 2852,4±525 мкг (норма 225±125 мкг) по сравнению с нормальными величинами. Общее количество трансферрина же у гомозиготных было 1,45±0,5 мг/мл (норма 2,25±0,4 мг/мл). По сравнению с нормой увеличивался также уровень церулоплазмина на 1,7 раза выше (норма 34 мг%). У больных с большой в-талассемией концентрация меди было 28,7±2,9 мкмоль/л (контроль 19,6±1,4 мкмоль/л) (табл.2).

Таблица 2Некоторые биохимические показатели об

Как видно из полученных результатов, у больных с большой р-талассемией интенсивность образование свободных радикаловповышено по сравнению с больными гетерозиготной р-талассемией (табл. 1.). Усиление свободнорадикального окисления при большой р-талассемии скорее всего связано наибольшим понижением активности антиоксидантной системы, повышением гемолиза и образованием большого количества свободногожелеза у этих больных.

Согласно полученным результатам в сыворотке крови у больных гетерозиготной Р- талассемией было выявлено также увеличение содержания железа на 1,8 больше, чем у нормальных больных (33,4±1,2 ммоль/л). Увеличение ОЖСС, показывает количество железа, которое может связаться с трансферрином. У больных с гетерозиготной р-талассемией уровень ОЖСС было 63,9±0,15 мкмоль/л, (р<0,001); ЛЖСС - 46,9±1,7 мкмоль/л,(р<0,01); КНТ - 52,7±5,6%, (р<0,001). Содержание СФ 405±35мкг/л; СТ - 2,562±0,117 мг/мл. Активность церулоплазмина повысился 1,4 раза - 46,19±4,20 мг%. Концентрация меди установлено 1,3 раза выше (24,5±2,3 мкмоль/л)(р<0,05) по сравнению с контрольной группой.

Анализ метаболизма железа у больных с гомозиготной р-талассемией, показал что, концентрация железа, трансферрина, ферритина, ОЖСС и церулоплазмина имеют статистически значимые различия с контролем, чем у больных с гетерозиготной Р- талассемией.

Периодические гемотрансфузии, высокая абсорбция железа в кишечнике у больныхс большой Р-талассемией приводит к увеличению концентрации железа в сыворотке крови. У гетерозиготных больных с Р-талассемией несмотря на то, что не проводятся периодические гемотрансфузии, усиленная анемия вызывает увеличение абсорбции железа.

Увеличениесинтеза ферритина и снижение трансферрина при р-талассемиях также играет важную роль в повышении концентрации железа. Плазменный трансферрин доставляет железо к тканям имеющим специфические рецепторы. В клетке происходит высвобождение железа из трансфер- рина.Железо высвобождающиеся из трансферрина, внутри клетки связывается с ферритином, который доставляет железо в митохондрии, где оно включается в состав гема, то есть участвует в синтезе гемоглобина. Затем плазменный апотрансферрин возвращается в циркуляцию. При усиленном эритро- поэзе повышение потребности эритроидных клеток в железе индуцируют биосинтез рецепторов трансферрина. Медь в составе гепцидина и церулоплазмина участвует в механизме активного транспорта железа.Стареющие и повреждённые эритроциты фагоцитируются макрофагами в образовавшимся фаголизосоме под действием гемоксикиназы высвобождаю ионы Бе²⁺, которыечерез ферропортин выходит в кровоток. Железо, выходящий в кровоток окисляется церулоплазмином и гепцитином длясвязывания с трансферрином [8,9,10].

В случаевысокой активности эритропоэза, вы- работкагепцидина подавляется, что ведёт к увеличению всасыванияжелеза в кишечнике. Также увеличивается мобилизация железаиз макрофагов ре- тикуло эндотелиальной системы.

Высвобождающиесяжелезо после окисления в комплексе трансферрина переносится в костный мозг.

Комплекс железо-трансферрин захватывается рецепторами 1-трансферина, затем пиноцируются. Внутри лизосом трансферрин Fe³+ диссоциируется,Ре³⁺восстанавливается до растворимого Fe²⁺и попадает в цитоплазму. Несвязанные Fe²+ неустойчивые при физиологических рН и быстро образуют нерастворимые в воде оксиды и гидроксиды. Оксиды и гидроксиды, такжеразличные АФК, которые появляются во время окисления a-цепей участвуют в активации ПОЛ. Фракция железа, не предназначенная для костного мозга накапливается в чувствительныхорганах и приводит к их перегрузке [5,6,11

Таким образом, при р-талассемиях свободные а-глобиновые цепи в присутствии железа и кислорода в результате самоокисления подвергаются дезинтеграции, при этом освобождается большое количество АФК. Поскольку ферменты антиоксидантной системы не могут полностью инактивировать АФК, то это приводит к инициации цепи реакций ПОЛ и изменению метаболизма железа.

Литература

1. Владимиров Ю.А.Свечение, сопровождаю- щиебиохимические реакции // Саратовский Образовательный Журнал. - 1999.- т. 6. - с. 25-32

2. Рагимова А.А.Настоящие проблемы и перспективы трансфузиологии // Вестник РАМН. - 2012.- № 10. - с. 70-76.

3. Фархутдинов Р.Р., Лиховских В.А. Хемио- люминесцентные методы исследования свободно - радикального окисления в биологии и медицине // Уфа.- 1995. - 90 с.

4. Фархутдинов Р.Р., Усманова Г.Я.Примене- ния метода люминолзависимой хемилюминесценции эритроцитов для изучения процессовсвободно- радикального окисления при различных видах анемий // Проблемы гематологии и переливания крови. -1999.-№ 4.- с. 13-16.

5. Rousson P., Tsoqorokis N.J., Kountouroc D., Livelas S., Diamonti-Kondorokis E. Beta-thalassemia major andfenal feratity; the rol of iron and iron-induced oxidative stress // Anemia.- 2013. - dec. Article ID 617204.- 9 p.

6. Hershko C. Pathogenesisand management of iron toxicity in thalassemia // Annals oftie New-York Academy of Sciences - 2010.- vol. 1202. - p. 1-9.

7. Waseem E., Rhemotol K.A., Sojol R. Antioxidant states in beta-thalassemia major single-centree study // Indian Journalof Pathology and Microbiology, 2011.- vol. 54. - № 4.- p. 761-763.

8. Nemeth E., Tomas G. The role of hepidin in iron metabolism // Acta Haematol. - 2009. - № 122, p. 7886.

9. Donovan A, LimaG.A., Pimeus S.L. et al. The iron exporter ferraportin // Slc 4001 is essential for iron

10. hemastasis // Cell Metabolizm.- 2005.- № 1.- p. 191200.

11. Paranikolaou G., Tzilianos M., Christokis J.I. et al. Hepsidin in iron overload disordes // Blood. - 2005.- № 105.- p. 4103-4105.

12. Ravin Y.A. Effect of seruloplazmin on plasma iron in copper deficit swine // Amer. J. Physiology. - 1961.- v. 217. - № 5.- p. 1320-1323.

13. Voskou M., Askon P., Farvis M., Phylaciders M. Kleanthous. Oxidative stress in Я-thalassemia and sickl cell disease // Reolex Biology. 2015. - vol. 6. - № 12. - p. 226-239.

14. Суплатов С.Н., Боркова Я.И. Суточные и сезонные ритмы перекисей липидов и активности супероксиддисмутазыв эритроцитах у жителей средних широт и Крайнего Севера // Москва, Медицина, Лаб.дело.- 1986. - № 8.- с. 459-462.

16. Королюк М.Н., Иванова Л.И., Майорова И.Г., Токарев В.Б. Метод определения активности каталазы // Москва, Медицина, Лаб. дело.- 1988. - № 1. с. 16-19.

17. Elman G. Tissue sulfhydryl // Arg. Biochem., Biochys. - 1959. - № 82.- p. 70-77.

18. Северин О.Б., Басевич В.В., Басова Р.В., ГавришИ.Н., Ярополов А.И. Метод количественного определения церулоплазмина // Лабораторное дело.Мoсква, Медциина. -1986.-с. 618-621

Размещено на Allbest.ru