ВПЛИВ МАЛИХ ДОЗ ІОНІЗУЮЧОЇ РАДІАЦІЇ НА АКТИВНІСТЬ ФЕРМЕНТІВ ГЛІКОЛІЗУ ЕНТЕРОЦИТІВ ТОНКОГО КИШКІВНИКА ЩУРІВ

 

Я.Чайка, О.Гресько, Н.Пермякова

 

Львівський національний університет імені Івана Франка,

вул.Грушевського, 4, 79005 Львів Україна

e-mail: kfbh@franko.lviv.ua

 

На сучасному етапі населення Землі щораз частіше піддається дії іонізуючої радіації низької інтенсивності (аварії на атомних станціях, випробування ядерної зброї тощо), тому вивчення впливу саме низьких доз радіації набуває важливого значення. Особливо чутливою до дії іонізуючої радіації виявилась слизова оболонка кишківника, в якій відбувається інтенсивний поділ клітин. Слизова оболонка кишківника належить до тканин з високою проліферативною та функціональною активністю, яка потребує великої кількості енергії, акумульованої в макроергічних зв’язках АТР [2, 3]. Однак проблемі енергетичного обміну в епітеліоцитах приділено мало уваги, і тому ми вивчали активність ферментів гліколізу: гексокінази (ГК), піруваткінази (ПК) та лактатдегідрогенази (ЛДГ) ентероцитів тонкого кишківника білих щурів у процесі дії малих доз радіації.

Досліди проводили на щурах масою 160-200 г. Тварин опромінювали на апараті РУМ-11 добовою дозою 0.258 мКл/кг з потужністю дози 0.05 мКл/кг, на шкірно-фокусній відстані 178 см, силі струму 5 мА, фільтрах Cu 0.5 i Al 1.0 протягом 30 діб. Дані брали на 10-, 20- та 30-ту доби експерименту. Активність ГК визначали за методом Раскера [10], ПК - Бухера [6], ЛДГ - Бергмейєра [5], електрофоретичний аналіз ізоферментів у поліакриламідному гелі - за методом Девіса [7]. Аеробность та анаеробность ізоферментів ЛДГ проводили шляхом розрахунків співвідношення активності Н:М форм ферменту [1]. Результати досліджень опрацьовували статистично за Ойвіним [4].

Виявлено, що хронічне рентгенівське опромінення щурів викликає зміни в метаболічній активності ентероцитів. Характер цих змін залежить від дози опромінення і часу, який минув з моменту дії радіації. Неоднаковою є і чутливість ферментів до впливу дії іонізуючої радіації (табл. 1).

Як видно з табл. 1, у процесі досліджуючь питомої активністі ГК, у динаміці опромінення ймовірних змін її активності не виявлено, хоча спостерігається зниження активності цього ферменту (від 10 до 18%) на всі терміни опромінення.

Водночас ферменти, які каталізують кінцеві етапи гліколітичного процесу, виявляють значну чутливість до дії іонізуючої радіації. Найпомітніші відхилення від норми простежуються в активності ПК. Достовірне зниження активності цього ферменту від 20 до 22% виявлено на 10-, 20-ту доби після опромінення. Активність ЛДГ достовірно зростає на 21% на 10- добу опромінення, а в пізніші строки (20-, 30-та доби) на 3-6%. Відомо, що дія іонізуючої радіації спричиняє в організмі порушення, ліквідація яких потребує посилення репараційних процесів, пов’язаних з використанням АТР. У цих умовах основою для синтезу АТР може бути гліколіз.

 

Таблиця 1

Активність ферментів гліколізу ентероцитів тонкого кишківника контрольних та опромінених малими дозами щурів, мкмоль NADH, NADP за 1 хв на 1 мг білка;

M±m, n=5

 

Час після опромінення, доби

Гексокіназа

Піруваткіназа

Лактатдегідрогеназа

Контроль

0,0143±0,0024

0,086±0,003

0,651±0,040

10

0,0117±0,0006

 0,069±0,001*

  0,790±0,037*

20

0,0129±0,0002

 0,068±0,008*

0,694±0,007

30

0,0125±0,0006

0,078±0,003

0,678±0,014

* Імовірна різниця між контролем і дослідом, р<0,05

 

Інтенсифікацію гліколітичних процесів ресинтезу АТР після дії радіації можна розглядати як компенсаторний механізм, який сприяє підтриманню енергетичного забезпечення тканин.

Отже, виявлені нами зміни активності ферментів гліколізу ентероцитів тонкого кишківника щурів відображають чутливість біоенергетичних процесів до дії радіації низької інтенсивності. Вони, очевидно, залежать від змін внутрішньоклітинних регуляторних механізмів в опроміненому організмі, що може відображатися на функціональному стані слизової тонкого кишківника.

Відомо, що порівняно швидке пристосування організмів до різних впливів шляхом зміни напряму обміну речовин забезпечене наявністю ізоферментів унаслідок їхньої чутливої реакції на дію екстремальних чинників.

Вплив іонізуючого випромінювання в летальних і сублетальних дозах на ізоферментний спектр ЛДГ у різних органах і тканинах достатньо вивчений. Менше досліджений вплив малих доз іонізуючої радіації на вміст ізоферментів ЛДГ у слизовій шлунково-кишкового тракту щурів. Згідно з даними Каплана і співробітників [8, 9], ізоферментний спектр ЛДГ відображає специфіку енергетичного обміну клітин. Зміна сумарної активності ЛДГ, а також перебудова її ізоферментного складу в більшості визначає співвідношення між анаеробним гліколізом і циклом Кребса.

В ентероцитах тонкого кишківника ми виявлили п’ять ізоформ ЛДГ, для яких характерним є високий вміст повільно рухомих форм ЛДГ-4 і ЛДГ-5 (табл. 2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця 2

Активність ізоферментів ЛДГ в ентероцитах тонкого кишківника щурів у процесі опромінення щодобовою дозою 0.258 мКл/кг у динаміці експерименту, M±m, n=5

 

Час після опро-мінення, доби

 

Відносна активність ізоферментів, %

ЛДГ-1

ЛДГ-2

ЛДГ-3

ЛДГ-4

ЛДГ-5

Контроль

7,58±0,62

15,90±0,36

20,31±0,36

23,88±0,32

32,28±0,64

10

8.36±0.58

8,64±0,41*

12,97±0,47*

30,46±1,66*

39,28±0,64*

20

8,38±0,36

11,54±1,33

15,70±0,33

27,04±1,40

37,74±0,38*

30

9,59±0,52

11,17±1,15

19,93±0,87

25,68±0,38*

33,63±1,19

·         Імовірна різниця між контролем і дослідом, р<0,05

 

 

Отримані нами дані свідчать про те, що на різних стадіях променевої дії зберігаються всі п’ять ізоформ ЛДГ, однак, відбуваються зміни в їхньому кількісному співвідношенні. Як видно з результатів наших досліджень, найпомітнішими змінами були активності ЛДГ-2 та ЛДГ-3. Активність цих ізоферментів становила 53 та 63% від норми на 10-ту добу після опромінення. Водночас виявлено достовірне зростання активності ЛДГ-4 на 27,4% та ЛДГ-5 на 22,4% на цей термін опромінення.

Для конкретнішого уявлення про механізм переключення аеробного метаболізму на анаеробний унаслідок дії рентгенівського опромінення низької інтенсивності ми розрахували співвідношення Н- і М-форм ізоферментів ЛДГ. Аналіз цього співвідношення виявив, що в ентероцитах тонкого кишківника контрольних щурів вміст Н-субодиниць становить 35,98%, а М-субодиниць - 64,35%. Це свідчить про перевагу в ентероцитах тонкого кишківника анаеробного гліколізу з високим вмістом ЛДГ-4 та ЛДГ-5. Ми дослідили, що малі дози рентгенівського випромінювання викликають зміни співвідношення Н- і М-ізоферментів (табл. 3).

 

 

Таблиця 3

Співвідношення Н- і М-форм ЛДГ в ентероцитах тонкого кишківника контрольних та опромінених малими дозами щурів (%), M±m, n=5

 

Час після опромінення, доби

Н-ізоформа

М-ізоформа

Контроль

35,98±1,04

64,35±1,90

10

28,91±1,00

70,95±1,85*

20

31,60±2,02*

68,42±2,20*

30

34,09±2,11*

65,68±2,10

* Імовірна різниця між контролем і дослідом, р<0,05

 

 

На 10-ту добу простежується зниження активності Н-форм і збільшення переважаючих у нормі М-ізоформ ЛДГ. Наступні зміни співвідношення Н:М ізоформ на 20- та 30-ту доби після опромінення відбуваються внаслідок поступового зростання активності Н-ізоформ ЛДГ, а це означає роль аеробних реакцій гліколізу зростає.

Зазначені зміни активності малоактивних і високоактивних у нормі ізоформ ЛДГ свідчать про часткову втрату тканинної специфічності, пов’язаної, очевидно, не тільки зі зміною структурної організації клітин певного типу і значними змінами білкового синтезу в епітеліальному шарі, а й з глибокими метаболічними змінами в тонкому кишківнику у процесі довготривалої дії рентгенівського опромінення низької інтенсивності.

Отримані нами дані важливі для визначення підходів до корекції енергетичного обміну ентероцитів тонкого кишківника щурів, опромінених малими дозами іонізуючої радіації. Такими підходами могли б бути використання адаптогенів та інших біологічно активних речовин, дія яких спрямована на стабілізацію активності ферментів тканинного дихання.

 

 

___________________

 

1.     Даниэлян К.С., Акопян Ж.И. Математический анализ наборов изоферментов лактатдегидрогеназы в тканях крыс // Биол. журн. Армении. 1979. Т. 32. № 4. С.330-336.

2.     Келдыш И.Н. Биохимические механизмы радиобиологического эффекта на уровне организма // Радиационная биология: Итоги науки и техники.1974.Т. 2. С.9-10.

3.     Нестеренко В.С., Паршков С.М. Некоторые вопросы патогенеза кишечной формы лучевой болезни // Радиация и организм: Сб. науч. статей. М., 1982. С.32-34.

4.     Ойвин И.А. Статистическая обработка результатов экспериментальних исследований // Патолог. эксперим. терапия. 1960. № 4. С.76-85.

5.     Bergmeyer H.U., Bernt E., Hess B. Lactic dehydrogenase. Malic dehydrogenase // Methods of enzyme anal / H.U.Bergmeyer. N.Y, 1965. Р.736-743.

6.     Bucher T., Pfleiderer G. Pyruvate kinase from muscle // Methods of enzymology / Ed. by S.P.Colowick, N.O.Kaplan.N.Y, 1955.Vol. 1.P.435.

7.     Davies B.J. Disk electrophoresis: Method and application of human serum protein // Ann. N.Y. Acad. Sci. 1964. Vol. 121. № 12. P.404-415.

8.     Kaplan N.O. Symposium of multiple forms of enzymes and control mechanisms. Multiple forms of enzymes // Bact. Rev. 1963. Vol. 27. № 1. P.155-169.

9.     Kaplan N.O., Goodfriend T.L. Role of two type of lactic dehydrogenase // Aduance Enzyme regulation. 1964. Vol. 2. P.203-212.

10.  Rasker B.E. Spectrophotometric measurement of hexokinase ang phosphohexokinase activity // J. Biol. Chem. 1947. Vol. 167. № 3. P.843-854.