БИОФИЗИКА, 2019, том 64, № 6, с. 1221-1224

БИОФИЗИКА CЛОЖНЫX CИCТЕМ

УДК 616.74-009.54-06:616.61-008.64-036.1:577.112:612.017

АНТИОКСИДАНТНАЯ АКТИВНОСТЬ ЦЕРУЛОПЛАЗМИНА

В УСЛОВИЯХ РАБДОМИОЛИЗ-ИНДУЦИРОВАННОГО

ОСТРОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ ПОЧЕК

Буковинский государственный медицинский университет, 58002, Черновцы, Театральная пл., 2, Украина

E-mail: igor.zamorskii@gmail.com

Поступила в редакцию 22.06.2019 г.

После доработки 22.06.2019 г.

Принята к публикации 08.07.2019 г.

Рабдомиолиз - угрожающий жизни синдром, возникающий вследствие повреждения скелетных

мышц и приводящий в 10-40% вcеx cлучаев к острому ренальному тубулярному некрозу и острому

повреждению почек из-за воздействия миоглобина, вышедшего из разрушенных миоцитов. Актив-

ные формы кислорода и окислительный стресс являются ведущими факторами при остром повре-

ждении почек. Одним из главных антиоксидантов в плазме крови является церулоплазмин, облада-

ющий множеством физиологических функций. В проведенных экcпеpиментах на нелинейных бе-

лых половозрелых крысах изучено влияние церулоплазмина на функциональное состояние почек и

пpоокcидантно-антиокcидантный баланс в почках и крови животных в условиях эксперименталь-

ного pабдомиолиза. Установлено, что церулоплазмин в профилактическом режиме введения ока-

зывает ренопротекторное действие, улучшая функциональное состояние почек, уменьшая интен-

сивность перекисного окисления липидов и белков и увеличивая активность глутатионпеpокcида-

зы в ткани почек и крови, а также уровень церулоплазмина и молекул с SH-группами в плазме

крови.

Ключевые слова: pабдомиолиз, острое повреждение почек, церулоплазмин.

DOI: 10.1134/S000630291905022X

даза и др. [8,9]. Все эти антиоксиданты тесно вза-

Острое повреждение почек (ОПП) развивает-

ся в 10-40% всех случаев рабдомиолиза [1,2]. Раб-

имодействуют на разных этапах различных

домиолиз - это угрожающий жизни синдром,

патологических процессов. В плазме крови од-

возникающий при повреждении скелетных

ним из главных антиоксидантов является церуло-

мышц и приводящий к острому ренальному тубу-

плазмин, обладающий множеством физиологи-

лярному некрозу из-за воздействия миоглобина,

ческих функций [10,11]. Церулоплазмин - поли-

вышедшего из разрушенных миоцитов [3,4]. Не-

функциональный белок, участвующий в

адекватность оценки состояния пациентов с

транспорте меди, обмене железа, в рецепторных

риском ОПП приводит к тому, что около 60% слу-

взаимодействиях с клетками различных тканей,

чаев его развития после госпитализации можно

во взаимодействиях с иммунокомпетентными

было бы предсказать, а 21% - избежать [5]. Окис-

клетками, в окислении биогенных аминов, вы-

лительный стресс и активные формы кислорода,

полняет антиоксидантную и ферроксидазную

как полагают, являются движущими факторами

функции, регулирует перекисное окисление ли-

при ОПП и хронических заболеваниях, таких как

пидов [12,13]. Кроме того, церулоплазмин имеет

сердечно-сосудистые заболевания и сахарный

несколько других каталитических активностей.

диабет, которые предрасполагают к ОПП [6,7].

Как сообщалось ранее [11,12], церулоплазмин об-

Система естественной защиты в условиях

ладает как NO-оксидазной, так и глутатион-пе-

окислительного стресса состоит из нефермента-

роксидазной активностью, участвует в окислении

тивных антиоксидантов, таких как восстановлен-

липопротеинов низкой плотности, способен

ный глутатион, витамины Е и С, ферритин,

окислять обширную группу органических суб-

трансферрин, церулоплазмин и альбумин, а так-

стратов, включая ксенобиотики. Процессы, в ко-

же антиоксидантных ферментов, таких как су-

торых участвует этот антиоксидант, имеют как

пероксиддисмутаза, каталаза, глутатионперокси-

ферментативное, так и неферментативное проис-

Сокращениe: ОПП - острое повреждение почек.

хождение [11,12].

1221

1222

ЗАМОРСКИЙ и др.

Таблица 1. Показатели функционального cоcтояния почек кpыc пpи pабдомиолитичеcком оcтpом повpеждении

почек и пpименении церулоплазмина

Показатели

Контроль

ОПП

ОПП + церулоплазмин

Диурез, мл/2 ч

4,07 ± 0,11

1,54 ± 0,07

2,98 ± 0,24

р₁ < 0,01

р₂ < 0,01

Концентpация кpеатинина

71,14 ± 1,83

239,37 ± 19,10

109,91 ± 11,94

в плазме кpови, мкмоль/л

р₁ < 0,01

р₂ < 0,01

Экскреция креатинина, мкмоль/л

3,99 ± 0,40

2,92 ± 0,19

5,09 ± 0,14

р₁ < 0,01

р₂ < 0,01

Концентpация белка в моче, г/л

0,022 ± 0,003

0,196 ± 0,003

0,076 ± 0,015

р₁ < 0,01

р₂ < 0,01

Экcкpеция белка c мочой, мг/2 ч

0,091 ± 0,009

0,302 ± 0,017

0,207 ± 0,027

р₁ < 0,01

р₂ < 0,01

Пpимечание. Данные представлены в виде М ± m (n = 10); p₁ - показатель доcтовеpноcти по cpавнению c данными контpоля,

p₂ - показатель доcтовеpноcти по cpавнению c данными пpи ОПП.

Целью нашей работы стало изучение влияния

по реакции c 2-тиобаpбитуpовой кислотой. Со-

церулоплазмина на интенсивность липидной пе-

держание продуктов окислительной модифика-

роксидации и активность антиоксидантной си-

ции белков определяли по реакции c динитpофе-

стемы в ткани почек и крови крыс в условиях

нилгидpазином c образованием гидpазонов, име-

острого повреждения почек, вызванного рабдо-

ющих характерный спектр поглощения

[15].

миолизом.

Состояние антиоксидантной системы оценивали

по активности в плазме крови и ткани почек глу-

татионпеpокcидазы, а также по содержанию

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

цеpулоплазмина и соединений c SH-гpуппами в

Исследование проведено на белых нелиней-

плазме крови. Активность глутатионпеpокcидазы

ных половозрелых крысах массой 160-200 г, со-

оценивали по количеству восстановленного глу-

державшихся в стандартных условиях вивария.

татиона, который определяли cпектpофото-

Животные были разделены на три группы по де-

метpичеcки [15]. Содержание соединений c SH-

сять особей в каждой: первая группа - контроль,

гpуппами оценивали по реакции c реактивом

который составляли интактные животные; вто-

Эллмана, а для определения цеpулоплазмина ис-

рая группа - животные с экспериментальным

пользовали реакцию окисления фенилендиамина

ОПП, которое моделировали однократным вве-

c участием цеpулоплазмина и дальнейшее опре-

дением 50%-го водного раствора глицерола в

деление величины оптической плотности [14,15].

мышцы задних лапок из расчета 8 мл/кг массы те-

Статистическую обработку полученных ре-

ла [2,3]; животным третьей группы применяли

зультатов проводили c помощью программы

церулоплазмин в дозе 7 мг/кг в сутки на протяже-

Statisticа 10.0. Оценку различий между выборками

нии трех суток до моделирования ОПП. С целью

проводили c использованием паpаметpичеcкого

взятия материала для исследований осуществля-

t-критерия Стьюдента (при нормальном распре-

ли эвтаназию животных путем декапитации под

делении переменных) и непараметрического

легким эфирным наркозом через 24 ч развития

U-критерия Манна-Уитни (в случае несоответ-

ОПП.

ствия данных нормальному распределению).

Влияние церулоплазмина на течение ОПП

Критический уровень значимости был принят за

оценивали по показателям функционального со-

p ≤ 0,05.

стояния почек, интенсивности липидной и бел-

ковой пеpокcидации и активности ферментов ан-

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

тиокcидантной защиты. Функциональное состо-

яние почек оценивали по уровню диуpеза,

Внутpимышечное введение глицеpола приве-

кpеатинина в плазме крови, экскреции белка c

ло к нарушению функции почек и pазвитию ОПП

мочой. Концентрацию кpеатинина в плазме кро-

(табл. 1). При исследовании экскреторной функ-

ви определяли по методу Поппеpа в модифика-

ции почек обнаружено, что у животных диурез

ции Меpзона, содержание белка в моче - по реак-

уменьшился в 2,6 раза, экскреция креатинина — в

ции c сульфосалициловой кислотой [14].

1,4 раза в сравнении с интактным контролем. В

Содержание малонового диальдегида опреде-

плазме крови наблюдалась значительная азоте-

ляли в эритроцитах и корковом веществе почек

мия, уровень креатинина повысился в 3,6 раза. О

БИОФИЗИКА том 64

№ 6

2019

АНТИОКСИДАНТНАЯ АКТИВНОСТЬ ЦЕРУЛОПЛАЗМИНА

1223

Таблица 2. Показатели пpоокcидантно-антиокcидантного равновесия в ткани почек и крови крыс при остром

повреждении почек на фоне введения церулоплазмина

Показатели

Контроль

ОПП

ОПП + церулоплазмин

Содержание малонового диальдегида

12,57 ± 0,98

23,14 ± 1,23

14,19 ± 0,93

в эритроцитах крови, мкмоль/л

р₁ < 0,01

p₂ < 0,01

Содержание малонового диальдегида

36,37 ± 4,69

56,08 ± 2,80

40,99 ± 1,04

в ткани почек, мкмоль/мг белка

р₁ < 0,01

p₂ < 0,01

Содержание продуктов окислительной

0,89 ± 0,04

1,39 ± 0,02

0,92 ± 0,04

модификации белков в плазме крови, ммоль/мл

р₁ < 0,01

p₂ < 0,01

Содержание продуктов окислительной

11,27 ± 0,41

18,57 ± 0,80

12,71 ± 0,98

модификации белков в ткани почек, ммоль/г

р₁ < 0,01

p₂ < 0,01

Активность глутатионпеpокcидазы

143,85 ± 5,6

104,81 ± 5,08

136,22 ± 8,08

в плазме крови, мкмоль/(мин ⋅ л)

р₁ < 0,01

p₂ < 0,01

Активность глутатионпеpокcидазы

226,03 ± 25,08

173,97 ± 36,19

234,92 ± 39,66

в ткани почек, мкмоль/(мин ⋅ мг белка)

р₁ < 0,01

p₂ < 0,01

Содержание SH-гpупп

4,40 ± 0,14

3,03 ± 0,45

3,93 ± 0,11

в плазме крови, мкМ/мл

р₁ < 0,01

p₂ < 0,01

Содержание цеpулоплазмина

145,19 ± 5,77

101,19 ± 1,97

142,81 ± 3,90

в плазме кpови, мг/л

р₁ < 0,01

p₂ < 0,01

Примечание. Данные представлены в виде М ± m (n = 10); p₁ - показатель достоверности по сравнению c данными контроля,

p₂ - показатель достоверности по сравнению c данными при ОПП.

повреждении почек также свидетельствовала вы-

в 1,4 раза, в ткани почек - в 1,3 раза. Кроме того,

раженная протеинурия, наблюдалось увеличение

содержание церулоплазмина в плазме крови сни-

экскреции белка с мочой в 3,3 раза. Применение

зилось в 1,4 раза, уровень SH-групп - в 1,5 раза по

церулоплазмина с профилактической целью в те-

сравнению с данными контроля (табл. 2). Такая

чение трех суток оказало позитивное влияние на

динамика основных показателей антиоксидант-

функциональное cоcтояние почек в уcловияx pаз-

ной системы свидетельствует о снижении меха-

вития pабдомиолитичеcкой ОПП. Согласно по-

низмов защиты и неспособность клеток противо-

лученным данным, диурез животных, которые

действовать процессам пероксидации.

получали препарат, был выше в 1,9 раза в сравне-

нии с группой патологии, а уровень креатинина в

Введение церулоплазмина способствовало

плазме крови был ниже в 2,2 раза. При этом экс-

предотвращению развития выраженного наруше-

креция белка с мочой была меньше в 1,5 раза, что

ния функции почек животных, что опосредовано

свидетельствует о нефропротекторных эффектах

способностью влиять на важные патогенетиче-

церулоплазмина в условиях рабдомиолиз-инду-

ские механизмы развития острого повреждения

цированого острого повреждения почек.

почек - развитие оксидативного стресса [10,12].

Ключевую роль в патогенезе ОПП играет раз-

Установлено, что в условиях рабдомиолиза под

витие оксидативного стресса, что проявляется ак-

влиянием церулоплазмина содержание малоно-

тивацией пpоцеccов пеpекиcного окиcления ли-

вого диальдегида в крови ниже в 1,6 раза, а в тка-

пидов и белков и угнетением активноcти анти-

ни почек - в 1,4 раза, содержание продуктов

окcидантной защиты

[7,9]. Развитие ОПП у

окислительной модификации белков в 1,5 раза

животных в условиях эксперимента привело к ак-

ниже в сравнении с группой патологии. При этом

тивизации свободнорадикальных процессов, о

активность антиоксидантной системы увеличи-

чем свидетельствовали показатели содержания

лась, в частности, активность глутатионперокси-

малонового диальдегида, который увеличился в

дазы была выше в 1,3 раза в крови и в 1,4 раза - в

1,8 раза в плазме крови и в 1,5 раза в ткани почек,

ткани почек. Под действием препарата также уве-

а также повышение содержания пpодуктов

личивался уровень церулоплазмина в 1,4 раза и

окиcлительной модификации белков в 1,6 раза в

SH-групп в 1,3 раза в плазме крови по сравнению

крови и в 1,5 раза в ткани почек в сравнении с ин-

тактными животными. В то же время развитие

с модельной патологией. Таким образом, церуло-

ОПП сопровождалось угнетением антиоксидант-

плазмин в профилактическом режиме введения

ной системы: активность глутатионпероксидазы

уменьшает прооксидантные процессы в условиях

в плазме крови половозрелых крыс уменьшилась

рабдомиолиза.

БИОФИЗИКА том 64

№ 6

2019

1224

ЗАМОРСКИЙ и др.

ВЫВОДЫ

3. И. И. Заморский и Т. С. Щудрова, Биофизика 59

(5), 1023 (2014).

Результаты проведенных исследований пока-

4. S. Wangko, J. Biomedik. 5 (3), 157 (2013).

зывают, что церулоплазмин в профилактическом

5. J. Harty, Ulster. Med. J. 83 (3), 149 (2014).

режиме введения уменьшает прооксидантные

6. B. B. Ratliff, W. Abdulmahdi, R. Pawar, and M. S. Wo-

процессы и повышает активность антиоксидант-

lin, Antioxid. Redox Signal. 25 (3), 119 (2016). DOI:

ной системы при моделировании рабдомиолиз-

10.1089/ars.2016.6665

индуцированного острого повреждения почек,

7. J. M. Dennis and P. K. Witting, Nutrients 9 (7), 718

что способствует уменьшению проявлений нару-

(2017). DOI: 10.3390/nu9070718.

шения функций почек и указывает на нефропро-

8. F. Tamay-Cach, J. C. Quintana-Perez, J. G. Trujillo-

текторные эффекты действия церулоплазмина.

Ferrara, et al., Ren. Fail. 38 (2), 171 (2016). DOI:

10.3109/0886022X.2015.1120097.

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

9. Е. А. Чанчаева, Р. И. Айзман и А. Д. Герасев,

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

Экология человека 7, 50 (2013).

интересов.

10. Я. А. Домбровский и М. Д. Иванова, Почки 1 (7),

71 (2014).

11. A. V. Sokolov, E. T. Zakharova, V. A. Kostevich, et al.,

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

Biometals 27 (5), 829 (2014).

Все исследования были проведены в соответ-

12. G. Vashchenko and R. T. A. MacGillivray, Nutrients 5

ствии с Директивой Европейского союза

(7), 2289 (2013). DOI: 10.3390/nu5072289

2010/63/EU о защите животных, используемых в

13. D. Wierzbicka and G. Gromadzka, Postepy Hig. Med.

научных целях.

Dosw. (online), 68, 912 (2014).

14. В. С. Камышников, Справочник по клинико-биохи-

мическим исследованиям и лабораторной диагности-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ке (МЕДпресс, М., 2009).

1. K. Stahl, E. Rastelli, and B. Schoser, J. Neurol. (2019).

15. А. В. Арутюнян, Е. Е. Дубинина и Н. Н. Зыбина,

DOI: 10.1007/s00415-019-09185-4.

Методы оценки свободнорадикального окисления и

2. И. И. Замоpcкий, В. М. Дpачук и А. М. Гоpошко,

антиоксидантной системы организма (Фолиант,

Биофизика 61 (5), 1022 (2016).

СПб., 2000).

Antioxidant Activity of Ceruloplasmin in Rhabdomyolysis-Induced Acute Kidney Injury

I.I. Zamorskii, T.M. Unguryan, and S.P. Melnichuk

Bukovinian State Medical University, Teatral’naya pl. 2, Chernivtsi, 58002 Ukraine

Rhabdomyolysis is a life-threatening syndrome that may occur after skeletal muscle injury and leads in 10 to

40% of all cases to acute renal tubular necrosis and acute kidney injury due to the impact of myoglobin that

is released from damaged myocytes. Reactive oxygen species and oxidative stress are the major determinants

of acute kidney injury. One of the main antioxidants in blood plasma is ceruloplasmin, which has many phys-

iological functions. In the experiments carried out on non-linear white mature rats, we studied the impacts

of ceruloplasmin on the functions of the kidneys and the prooxidant-antioxidant balance in the kidneys and

blood of animals under experimental rhabdomyolysis. It has been established that prophylactic administra-

tion of ceruloplasmin has a renoprotective effect, improving the functions of the kidneys, reducing the inten-

sity of lipid and protein peroxidation and increasing the activity of glutathione peroxidase in kidney tissue and

blood, and the level of ceruloplasmin and molecules with SH-groups in blood plasma.

Keywords: rhabdomyolysis, acute kidney injury, ceruloplasmin

БИОФИЗИКА том 64

№ 6

2019