ВСТУП
Гіпотеза «відповідь на ушкодження», висунута Russell Ross наприкінці 1970-х років, основана на тому, що атерогенез починається з ушкодження ендотеліальних клітин. Це призводить до порушення функції ендотелію і завершується інфільтрацією макрофагів у субендотеліальний простір і проліферацією та міграцією гладких міоцитів.
У численних експериментальних і клінічних дослідженнях продемонстровано, що класичні фактори ризику атеросклерозу (гіперхолестеринемія, артеріальна гіпертензія, діабет, тютюнопаління) через стимуляцію оксидантного стресу викликають зниження біодоступності оксиду азоту (NO), який не лише викликає вазодилатацію, а й виявляє антиатерогенні властивості: гальмує перекисне окиснення ліпідів (ПОЛ), експресію молекул адгезії, пригнічує проліферацію гладеньких міоцитів і агрегацію тромбоцитів (Landmesser U., Harrison D.G., 2001).
Оксидантний стрес провокує різні патологічні процеси, включаючи рак, хвороби нирок і дегенерацію нейронів. Доведено, що вільні радикали ініціюють патогенез атеросклерозу, беруть участь у розвитку артеріальної гіпертензії й рестенозів після хірургічних інтервенцій на судинах. Вільні радикали викликають модифікацію ліпідів, експресію прозапальних генів, стимулюють ріст і проліферацію гладком’язових клітин (Griendling K.K., FitzGerald G.A., 2003).
Багато робіт присвячено вивченню ПОЛ і взаємодії продуктів окиснення з ендотелієм. Саме ці зміни розглядаються як початкове ушкодження, що призводить до ініціації атерогенезу (Liu J. et al., 2000).
Уявлення про можливість вільнорадикальної модифікації та деструкції білків в організмі досі носили в основному теоретичний характер. У ряді робіт цей процес розглядається як одна з важливих вірогідних причин інактивації ферментів, змін структурної організації білків в умовах оксидантного стресу (Sohal R.S. et al., 1994).
Окисна модифікація N-кінцевої частини амінокислоти білків може спричиняти виникнення в них антигенних властивостей та ініціації аутоімунного процесу до власних білків організму.
У доступній літературі відсутні дані про роль вільнорадикального окиснення білків крові в механізмах розвитку оксидантного стресу, в модифікації апопротеїнів ліпопротеїнів, формуванні атерогенного потенціалу крові, порушеннях функціонального стану ендотелію судинної стінки, змінах імунної та інших біологічно активних систем організму при серцево-судинних захворюваннях.
У зв’язку з вищенаведеним основна мета роботи — вивчення інтенсивності вільнорадикального окиснення ліпідів та білків сироватки крові й апопротеїнів ліпопротеїнів у пацієнтів з верифікованою дисфункцією ендотелію та хворих зі стабільною стенокардією напруження різних функціональних класів.
ОБ’ЄКТ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
Усі обстежені хворі перебували на стаціонарному лікуванні в Національному науковому центрі «Інститут кардіології ім. М. Д. Стражеска» АМН України чи були запрошені на обстеження за даними архіву інституту. У кожного пацієнта було зібрано анамнез і проведено рутинне клініко-інструментальне обстеження.
Курцями було визнано суб’єктів, які викурювали принаймні одну сигарету щодня протягом року. Особи, які кинули палити, були визначені як некурящі протягом не менше 3 міс. Вимірювання артеріального тиску (АТ) проводили за стандартною методикою.
У сироватці крові пацієнтів визначали показники біохімічного складу крові: вміст продуктів вільнорадикального окиснення білків — 1,4-динітрофенілгідразонів, показники інтенсивності ПОЛ — вміст дієнових кон’югатів та малонового діальдегіду, активність антиперекисного ферменту каталази, вміст холестерину, тригліцеридів, ліпопротеїнів високої щільності (ЛПВЩ) на біохімічному аналізаторі «Експрес-550» Сіbа-Соrnіng (Велика Британія) з використанням відповідних тест-наборів, ліпопротеїновий склад сироватки крові — методом електрофорезу в поліакриламідному гелі на апараті для електрофорезу з аналізатором фореграм «Соrmay» (Польща), визначали індекс перекисної модифікації ліпопротеїнів низької щільності (ЛПНЩ) та ліпопротеїнів дуже низької щільності (ЛПДНЩ) (Євстратова І. Н. та співавт., 2000). Процеси вільнорадикального окиснення білків визначали спектрофотометрично за вмістом кінцевих продуктів — 1,4-динітрофенілгідразонів (Стальная И. Д., 1977; Стальная И. Д., Гаришвили Т. Г., 1977; Євстратова І. Н. та співавт., 2000; Осипов А. Н. и соавт., 2000; Liu J. et al., 2000). Також визначали окремі показники антиоксидантноо захисту (каталазу) (Архипова О. Г. (ред.), 1998).
Нами обстежені 20 осіб зі стабільною стенокардією I функціонального класу (ФК), 22 хворих II ФК, 41 хворий III ФК, 20 хворих IV ФК і 18 пацієнтів із дисфункцією ендотелію (ендотелійзалежна вазодилатація <5%). Контрольну групу становили 18 пацієнтів із нейроциркуляторною дистонією (НЦД), остеохондрозом хребта і без виражених факторів ризику розвитку ішемічної хвороби серця (ІХС). Середній вік обстежених становив 53,2±5,1, пацієнтів контрольної групи — 42±3,7 року. Хворі різних підгруп основної групи суттєво не відрізнялися за рівнем гіперхолестеринемії та АТ, але у підгрупі пацієнтів із дисфункцією ендотелію курців було на 67% більше порівняно із хворими зі стабільною стенокардією. Не залучали до обстеження хворих, які мали такі протипоказання до проведення велоергометрії (ВЕМ): гострий коронарний синдром, гострий тромбофлебіт, недостатність кровообігу IIА–III стадії, хронічну аневризму серця або судин, виражену артеріальну гіпертензію (систолічний АТ >180 мм рт. ст. і діастолічний АТ >110 мм рт. ст.), облітеруючий атеросклероз нижніх кінцівок з переміжною кульгавістю. Протягом не менше ніж півроку до початку дослідження у жодного із включених у дослідження хворих у схему терапії не входили лікарські засоби, які вірогідно поліпшують функцію ендотелію: препарати L-аргініну, статини, карведилол, хінаприл, раміприл, периндоприл.
Дослідження ВЕМ починали з мінімальної потужності з подальшим східчастим ії підвищенням на 25 Вт кожні 3 хв. Критеріями припинення тесту із дозованим фізичним навантаженням (ДФН) були розвиток нападу стенокардії та/чи депресія сегмента ST за ішемічним типом.
Дослідження функції ендотелію проводили за стандартною неінвазивною методикою.
Статистичний аналіз отриманих результатів біохімічних показників, ендотелійзалежної та ендотелійнезалежної вазодилатації, наведений у вигляді M±m, проводили з використанням критерію Стьюдента.
РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ
Вихідний діаметр артерій був приблизно однаковим у хворих з ІХС і пацієнтів з дисфункцією ендотелію та групи контролю. Але ендотелійзалежна вазодилатація була істотно нижчою у пацієнтів з дисфункцією ендотелію та хворих з ІХС, ніж у пацієнтів групи контролю на відміну від ендотелійнезалежної вазодилатації.
У попередніх дослідженнях продемонстровано, що у пацієнтів з дисфункцією ендотелію та хворих зі стабільною стенокардією напруження різних ФК виявляли підвищення рівня загального холестерину (ХС) і тригліцеридів (ТГ) у сироватці крові (табл. 1). Зауважимо, що при порівнянні показників ліпідного обміну пацієнтів зі стабільною стенокардією напруження з різними ФК не спостерігали їх зростання.
Поряд з цим у всіх ФК хворих виявлено зміни якісного складу ліпопротеїнів крові, що зумовлювало підвищення її атерогенності. Так, вміст ХС у ЛПВЩ проявляв тенденцію до зниження в середньому на 20,0–26,0%. Водночас частка ХС ЛПНЩ та ЛПДНЩ збільшувалася (див. табл. 1). Такі зміни супроводжувалися несприятливими зрушеннями процентного співвідношення вмісту в сироватці крові атерогенних та антиатерогенних ліпопротеїнів. Так, вміст ЛПВЩ знижувався в середньому >40,0%, тоді як збільшення кількості ЛПНЩ проявилося лише на рівні тенденції. У всіх ФК спостерігали тенденцію до збільшення кількості ЛПДНЩ (див. табл. 1).
Окрім порушень обміну ліпідів у хворих зі стабільною стенокардією напруження з різними ФК виявлено суттєву активацію процесів ПОЛ. Про це свідчили суттєве (майже у 3 рази) збільшення накопичення дієнових кон’югатів (ДК) у мембранах тромбоцитів, а також закономірне збільшення в них вмісту малонового діальдегіду (найбільше в 2,5 раза) у найбільш тяжких хворих. Закономірно зростав індекс перекисної модифікації атерогенних ліпопротеїнів (ІПМАЛП), який відображає ступінь активації процесів ПОЛ безпосередньо в ЛПНЩ та ЛПДНЩ. Навіть у хворих з дисфункцією ендотелію та у хворих зі стабільною стенокардією напруження І ФК нами виявлено підвищення цього показника більше ніж у 1,5 раза. У пацієнтів з II ФК було відзначено найбільш суттєве зростання індексу (більше ніж у 3 рази), який залишився майже незмінним при подальшому прогресуванні хвороби (ІІI–IV ФК) (табл. 2).
Таблиця 1
Показники ліпідного складу сироватки крові у пацієнтів з дисфункцією ендотелію та хворих зі стабільною
стенокардією напруження різних ФК (М±m)
|
Група |
ХС, ммоль/л |
ТГ, ммоль/л |
ХС ЛПВЩ, ммоль/л |
ХС ЛПДНЩ, ммоль/л |
ХС ЛПНЩ, ммоль/л |
Коефіцієнт атерогенності, ум. од. |
ЛПВЩ, % |
ЛПНЩ, % |
ЛПДНЩ, % |
|
Група контролю |
4,4±0,4 |
1,2±0,3 |
1,5±0,2 |
0,29±0,03 |
2,3±0,3 |
2,5±0,3 |
35±3 |
55±5 |
10±4 |
|
Пацієнти з дисфункцією ендотелію |
5,9±0,2 |
1,7±0,4 |
1,2±0,1 |
0,5±0,1 |
4,1±0,2 |
3,8±0,5 |
21±4 |
68±4 |
9±2 |
|
р0 |
<0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
|
ФК І |
5,3±0,5 |
2,5±0,3 |
1,1±0,1 |
0,37±0,04 |
3,7±0,4 |
3,7±0,3 |
20±2 |
62±6 |
18±4 |
|
р0 |
>0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
|
р1 |
>0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
<0,05 |
|
ФК II |
5,7±0,6 |
2,7±0,3 |
1,2±0,1 |
0,49±0,04 |
4,2±0,5 |
4,2±0,4 |
19±2 |
65±5 |
16±2 |
|
р0 |
>0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
|
р1 |
>0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
<0,05 |
|
р2 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
|
ФК III |
5,9±0,6 |
2,4±0,3 |
1,2±0,1 |
0,43±0,04 |
4,3±0,5 |
4,1±0,4 |
19±2 |
60±6 |
21±5 |
|
р0 |
<0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
|
р1 |
>0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
<0,05 |
|
р2 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
|
р3 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
|
ФК ІV |
5,7±0,4 |
2,8±0,3 |
1,1±0,2 |
0,38±0,03 |
3,9±0,4 |
3,8±0,3 |
18±2 |
60±5 |
22±4 |
|
р0 |
<0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
<0,05 |
|
р1 |
>0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
|
р2 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
|
р3 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
|
р4 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
У табл. 1 і 2: р0 — вірогідність щодо групи контролю; р1 — вірогідність щодо пацієнтів з дисфункцією ендотелію; р2 — вірогідність щодо ФК І; р3 — вірогідність щодо ФК ІІ; р4 — вірогідність щодо ФК ІІІ.
Таблиця 2
Показники ВРОБ та ПОЛ у пацієнтів з дисфункцією ендотелію та хворих зі стабільною стенокардією напруження різних ФК (М±m)
|
Група |
Продукти ВРОБ у сироватці крові, ум. од./мл |
Продукти ВРОБ ЛПНЩ та ЛПДНЩ, ум. од. |
ІПМАЛП, ум. од. |
Дієнові кон’югати у тромбоцитах, ум. од. |
Малоновий діальдегід, ммоль/мг білка ·хв-1 |
Активність каталази, од./л·год-1 |
|
Група контролю |
6,50±0,55 |
0,398±0,041 |
2,50±0,22 |
22,2±2,1 |
0,22±0,02 |
12,5±2,5 |
|
Пацієнти з дисфункцією ендотелію (n=18) |
8,53±0,81 |
0,43±0,71 |
5,28±0,52 |
54,75±4,5 |
0,35±0,28 |
9,57±0,42 |
|
р0 |
>0,05 |
>0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
|
ФК І (п=10) |
6,90±0,68 |
0,421±0,045 |
4,10±0,43 |
66±5 |
0,33±0,04 |
11,6±1,1 |
|
р0 |
>0,05 |
>0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
|
р1 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
|
ФК ІІ (n=20) |
9,13±0,92 |
0,731±0,071 |
7,80±0,71 |
52±5 |
0,34±0,03 |
9,8±0,9 |
|
p0 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
|
p1 |
>0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
|
p2 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
|
ФК III (n=41) |
9,38±0,95 |
0,827±0,081 |
7,00±0,72 |
66±5 |
0,47±0,05 |
9,4±0,9 |
|
р0 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
|
р1 |
>0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
|
р2 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
|
р3 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
|
ФК ІV (п=10) |
9,39±0,89 |
0,789±0,075 |
7,27±0,69 |
82±7 |
0,56±0,06 |
5,9±0,5 |
|
р0 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
|
р1 |
>0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
|
р2 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
|
р3 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
|
р4 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
<0,05 |
Результати виконаних досліджень продемонстрували, що у хворих з ІХС активація процесів вільнорадикального окиснення поширювалася не тільки на ліпіди, але й на білки (див. табл. 2). Вивчення вмісту продуктів вільнорадикального окиснення білків (ВРОБ) крові дало змогу визначити, що вже при розвитку дисфункції ендотелію та у хворих з І ФК виявлялася початкова тенденція до підвищення концентрації цих продуктів у плазмі крові. Закономірне підвищення продуктів ВРОБ у сироватці крові зареєстровано у хворих з II ФК — зміни сягали 40,0% щодо здорових донорів. У пацієнтів з III та IV ФК відзначали тенденцію до подальшого зростання продуктів ВРОБ, але вона була досить помірною. У хворих з IV ФК активація процесів ВРОБ досягла майже півтораразового збільшення продуктів ВРОБ у сироватці крові (див. табл. 2).
Окрім білків крові, стан процесів ВРОБ було оцінено нами безпосередньо в атерогенних ліпопротеїнах (див. табл. 2). При цьому виявилося, що у хворих з І ФК проявлялася тенденція до помірного (приблизно 5,0%) зростання показника ВРОБ. У групі дисфункції ендотелію цей показник був дещо вищим — можливо, цей факт можна пояснити значно більшою кількістю курців. На сьогодні роль тютюнопаління в ініціації оксидантного стресу жодних сумнівів не викликає. У хворих зі стабільною стенокардією напруження II ФК виявлено закономірну і суттєву активацію процесів ВРОБ — вміст продуктів ВРОБ в атерогенних ліпопротеїнах зростав майже на 84,0%. У хворих з III ФК виявлено найбільш значне підвищення продуктів ВРОБ ЛПНЩ та ЛПДНЩ — в середньому більше ніж у 2 рази. У хворих з IV ФК не спостерігали подальшого посилення процесів ВРОБ в атерогенних ліпопротеїнах, але вони зберігалися на досить високому рівні (на 98,0% вище щодо групи контролю).
Порівняння вираженості показників ВРОБ в атерогенних ліпопротеїнах та сироватці крові у хворих зі стабільною стенокардією напруження різних ФК дозволило виявити більш значущі зміни в атерогенних ліпопротеїнах (див. табл. 2).
Водночас з наведеної таблиці видно, що на фоні підвищення концентрації продуктів перекисного окисненнокислення ліпідів та білків знижується інтенсивність антиоксидантного захисту — прогресивно знижується активність каталази.
Таким чином, виконані дослідження процесів ВРОБ у плазмі крові хворих зі стабільною стенокардією напруження різних ФК довели наявність їх суттєвої активації, що значною мірою стосується атерогенних ліпопротеїнів. Разом із тим вираженість активації процесів ВРОБ крові в умовах ІХС в деякій мірі поступалася активації процесів ПОЛ. Зростання концентрації продуктів перекисного окисненнокислення ліпідів та білків паралельно зростанню ФК може означати, що оксидантний стрес є не лише пусковим механізмом атерогенезу, а й відіграє суттєву роль при прогресуванні хронічної ІХС.
ВИСНОВКИ
Перший крок атерогенезу — ураження ендотелію продуктами перекисного окиснення ліпідів та білків, що призводить до виникнення його дисфункції.
При прогресуванні коронарного атеросклерозу поряд з активацією ПОЛ встановлено додаткову важливу складову формування оксидантного стресу — інтенсифікацію процесів ВРОБ крові та апопротеїнів атерогенних ліпопротеїнів.
У кількісному відношенні серед досліджених змін у хворих з ІХС перше місце посідає активація вільнорадикальних процесів у ліпідах атерогенних ліпопротеїнів, яка суттєво переважає односпрямовані зміни білків цих сполук, тоді як на рівні системи крові ступінь інтенсифікації вільнорадикальних реакцій ліпідів та білків є більш збалансованим.
ЛІТЕРАТУРА
- Архипова О.Г. (ред.) (1998) Методы исследований в профпатологии. Медицина, Москва, с. 156–157.
- Євстратова І.Н., Мхітарян Л.С., Орлова Н.М. та ін. (2000) Cnociб діагностики прогресуючого атеросклерозу. Патент № 30972 А, Бюлетень № 2.
- Осипов А.Н., Борисенко Г.Г., Казаринов К.Д., Владимиров Ю.А. (2000) Оксид азота, гемоглобин и лазерное облучение. Вестн. РАМН, 4: 48–52.
- Стальная И.Д. (1977) Метод определения диеновой конъюгации ненасыщенных высших жирных кислот. В сб.: В. Н. Орехович (ред.) Современные методы в биохимии. Медицина, Москва, с. 64–65.
- Стальная И.Д. Гаришвили Т.Г. (1977) Метод определения малонового диальдегида с помощью тиобарбитуровой кислоты. В сб.: В.Н. Орехович (ред.) Современные методы в биохимии. Медицина, Москва, с. 66.
- Griendling K.K., FitzGerald G.A. (2003) Oxidative stress and cardiovascular injury. Part I: basic mechanisms and in vivo monitoring of ROS. Circulation, 108(16): 1912–1916.
- Landmesser U., Harrison D.G. (2001) Oxidant stress as a marker for cardiovascular events: Ox marks the spot. Circulation, 104(22): 2638–2640.
- Liu J., Yeo H.C., Overvik-Douki E. et al. (2000) Chronically and acutely exercised rats: biomarkers of oxidative stress and endogenous antioxidants. J. Appl. Physiol., 89(1): 21–28.
- Sohal R.S., Ku H.H., Agarwal S. et al. (1994) Oxidative damage, mitochondrial oxidant generation and antioxidant defenses during aging and in response to food restriction in the mouse. Mech. Ageing Dev., 74(1–2): 121–133.
Резюме. Работа посвящена изучению и сравнительной характеристике отличительных особенностей свободнорадикального окисления липидов и белков у пациентов с дисфункцией эндотелия и различными функциональными классами (Канадская классификация) стабильной стенокардии напряжения при наличии гиперлипопротеинемии. Объектом исследования была сыворотка крови пациентов. Белки крови и в большей степени атерогенные липопротеины низкой и очень низкой плотности были включены в свободнорадикальные процессы. Интенсификация свободнорадикального окисления белков была менее выражена, чем окислительная модификация липидов. Процессы свободнорадикальной модификации начинаются с повреждения эндотелия, являющегося первым шагом атерогенеза.
Ключевые слова: ишемическая болезнь сердца, свободнорадикальное окисление белков и липидов
Summary. The work is devoted to the study and comparative characteristic of distinctive features of free radical oxidation of lipids and proteins in patients with endothelial dysfunction and different functional classes (Canadian classification) of ischemic heart disease in the presence of hyperlipoproteinemia. The object of the study was blood serum of those patients. Blood proteins and to a greater extent atherogenic low- and very low-density lipoproteins were involved in free radical oxidation. The intensification of free radical oxidation of proteins was less pronounced than oxidative modification of lipids. The processes of free radical oxidation begin from damage of endothelium. This is the first step of atherogenesis.
Key words: ischemic heart disease, free radical oxidation of proteins and lipids
Адреса для листування:
Слободський Володимир Анатолійович
03151, Київ, вул. Народного ополчення, 5
Національний науковий центр
«Інститут кардіології
ім. М.Д. Стражеска» АМН України
