Роль α-токоферола и N-ацетил-L-цистеина в оксидативном стрессе, индуцированном менадионом
It is established that α-tocopherol does not play the main role in the protection of rat thymo-cytes from damaging by menadione - generated superoxide that calls into question its ability to prevent oxidative stress. Efficiency of a predecessor of the glutatione synthesis, N-acetyl-L-cysteine, in th...
Збережено в:
| Дата: | 2008 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2008
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5814 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Роль α-токоферола и N-ацетил-L-цистеина в оксидативном стрессе, индуцированном менадионом / Г.В. Донченко, Г.В. Петрова // Доп. НАН України. — 2008. — № 8. — С. 169-173. — Бібліогр.: 15 назв. —рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-5814 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Донченко, Г.В. Петрова, Г.В. 2010-02-08T13:52:23Z 2010-02-08T13:52:23Z 2008 Роль α-токоферола и N-ацетил-L-цистеина в оксидативном стрессе, индуцированном менадионом / Г.В. Донченко, Г.В. Петрова // Доп. НАН України. — 2008. — № 8. — С. 169-173. — Бібліогр.: 15 назв. —рос. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5814 577.161.3 It is established that α-tocopherol does not play the main role in the protection of rat thymo-cytes from damaging by menadione - generated superoxide that calls into question its ability to prevent oxidative stress. Efficiency of a predecessor of the glutatione synthesis, N-acetyl-L-cysteine, in the given model testifies to involving other antioxidative protection systems in this process. ru Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Біохімія Роль α-токоферола и N-ацетил-L-цистеина в оксидативном стрессе, индуцированном менадионом Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Роль α-токоферола и N-ацетил-L-цистеина в оксидативном стрессе, индуцированном менадионом |
| spellingShingle |
Роль α-токоферола и N-ацетил-L-цистеина в оксидативном стрессе, индуцированном менадионом Донченко, Г.В. Петрова, Г.В. Біохімія |
| title_short |
Роль α-токоферола и N-ацетил-L-цистеина в оксидативном стрессе, индуцированном менадионом |
| title_full |
Роль α-токоферола и N-ацетил-L-цистеина в оксидативном стрессе, индуцированном менадионом |
| title_fullStr |
Роль α-токоферола и N-ацетил-L-цистеина в оксидативном стрессе, индуцированном менадионом |
| title_full_unstemmed |
Роль α-токоферола и N-ацетил-L-цистеина в оксидативном стрессе, индуцированном менадионом |
| title_sort |
роль α-токоферола и n-ацетил-l-цистеина в оксидативном стрессе, индуцированном менадионом |
| author |
Донченко, Г.В. Петрова, Г.В. |
| author_facet |
Донченко, Г.В. Петрова, Г.В. |
| topic |
Біохімія |
| topic_facet |
Біохімія |
| publishDate |
2008 |
| language |
Russian |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| description |
It is established that α-tocopherol does not play the main role in the protection of rat thymo-cytes from damaging by menadione - generated superoxide that calls into question its ability to prevent oxidative stress. Efficiency of a predecessor of the glutatione synthesis, N-acetyl-L-cysteine, in the given model testifies to involving other antioxidative protection systems in this process.
|
| issn |
1025-6415 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5814 |
| citation_txt |
Роль α-токоферола и N-ацетил-L-цистеина в оксидативном стрессе, индуцированном менадионом / Г.В. Донченко, Г.В. Петрова // Доп. НАН України. — 2008. — № 8. — С. 169-173. — Бібліогр.: 15 назв. —рос. |
| work_keys_str_mv |
AT dončenkogv rolʹαtokoferolainacetillcisteinavoksidativnomstresseinducirovannommenadionom AT petrovagv rolʹαtokoferolainacetillcisteinavoksidativnomstresseinducirovannommenadionom |
| first_indexed |
2025-11-25T22:31:31Z |
| last_indexed |
2025-11-25T22:31:31Z |
| _version_ |
1850565521199595520 |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
8 • 2008
БIОХIМIЯ
УДК 577.161.3
© 2008
Член-корреспондент НАН Украины Г.В. Донченко, Г. В. Петрова
Роль α-токоферола и N -ацетил-L-цистеина
в оксидативном стрессе, индуцированном менадионом
It is established that α-tocopherol does not play the main role in the protection of rat thymo-
cytes from damaging by menadione — generated superoxide that calls into question its ability
to prevent oxidative stress. Efficiency of a predecessor of the glutatione synthesis, N-acetyl-
L-cysteine, in the given model testifies to involving other antioxidative protection systems in
this process.
Оксидативный стресс, определяемый как “нарушение баланса между оксидантами и анти-
оксидантами в пользу первых” [1], является одним из основных индукторов гибели клетки.
Повышенная продукция клеткой активных форм кислорода (АФК) приводит к потенциаль-
ной угрозе оксидативного повреждения биомолекул, однако в клетке существует многоу-
ровневая система антиоксидантной защиты, включающая ферментативные и низкомолеку-
лярные антиоксиданты [2]. Одним из жирорастворимых низкомолекулярных антиоксидан-
тов традиционно считается витамин Е. Биологическое действие α-токоферола в основном
связывают с его способностью предотвращать перекисное окисление липидов при разви-
тии оксидативного стресса. Мнение о α-токофероле как антиоксиданте настолько устоя-
лось в научной среде, что зачастую (обнаружив его ингибирующее действие на тот или
иной процесс) исследователи априори делают вывод о связи этого процесса с повышенной
продукцией АФК. Однако необходимо отметить, что теория антиоксидантного действия
витамина Е в организме не является безупречной, а следовательно, и общепринятой. Сви-
детельство тому — значительное количество экспериментальных данных о существовании
иных, помимо антиоксидантных, функций α-токоферола в клетке. Кроме того, недавнее по-
явление в печати двух обзоров ведущих специалистов в области биохимии витамина Е, от-
стаивающих прямо противоположные точки зрения на механизмы биологического действия
α-токоферола в организме [3, 4], безусловно, свидетельствует о том, что проблема далека
от своего разрешения.
Цель настоящей работы — изучение влияния α-токоферола, его производных, не обла-
дающих свойствами антиоксиданта — α-токоферилацетата и α-токоферилхинона, а также
антиоксиданта N -ацетил-L-цистеина на выживаемость тимоцитов крысы и внутриклеточ-
ное содержание АФК при модуляции оксидативного стресса менадионом.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №8 169
Материалы и методы исследований. Опыты проводили на белых крысах-самках
массой 100–150 г. Аналогично методике, описанной ранее [5], были получены тимоциты, под-
считано количество клеток и определена их жизнеспособность с помощью красителя три-
панового синего. Жизнеспособность свежевыделенных тимоцитов составляла не менее 97%.
Около 2 · 10
6 клеток ресуспендировали в 1 мл среды RPMI-1640, содержащей 10 ммоль/л
Hepes — NaOH буфер, pH 7,3, 0,1% БСА, 100 ед./мл пенициллина, 100 мкг/мл стрептоми-
цина и 50 мкмоль/л β-меркаптоэтанола. Клетки инкубировали при 37 ◦С в течение 18 ч
с исследуемыми соединениями в концентрациях, приведенных в тексте, после чего осажда-
ли центрифугированием (200 g, 5 мин) и отмывали 1 мл забуференного физиологического
раствора (ЗФР), ммоль/л: NaCl 136,9; KCl 2,7; Na2HPO4 8,1; KH2PO4 1,5; pH 7,2.
Оценку жизнеспособности клеток проводили с использованием 3-[4,5-диметилтиазол-2-
ил]-2,5-дифенилтетразолий бромида (МТТ-тест) [6]. За 100% принимали количество фор-
мазана, образовавшегося в аликвоте свежевыделенных интактных тимоцитов.
Внутриклеточное образование супероксида оценивали с использованием флуоресцентно-
го зонда дигидроэтидия, который при взаимодействии с супероксидом дает два флуоресци-
рующих продукта [7]. Клетки 2 · 10
6/мл культуральной среды инкубировали с 50 мкмоль/л
дигидроэтидием при 37 ◦С в течение часа, осаждали, дважды отмывали ЗФР. Уровень
флуоресценции измеряли при длинах волн: возбуждения — 510 нм, эмиссии — 590 нм
на спектрофлуориметре LS-50 (Perkin Elmer, Швейцария). Данные представлены как кра-
тность увеличения (число раз) относительно контрольных тимоцитов.
Статистическая достоверность результатов оценивалась в программе SigmaPlot2000 с
помощью t-критерия Стьюдента.
Результаты исследований и их обсуждение. Менадион (витамин К3, 2-метил-1,4-
нафтохинон) вызывает оксидативный стресс за счет способности (в результате одноэлект-
ронного восстановления) превращаться внутри клетки в радикал семихинона, который,
в свою очередь, вступая в окислительно-восстановительный цикл с молекулярным кисло-
родом, приводит к образованию АФК, в частности супероксида [8]. Кроме того, цитотокси-
ческое действие менадиона может быть непосредственно связано с перекисным окислением
липидов [9].
Как показано на рис 1, врезка, половина количества тимоцитов погибала при концент-
рации менадиона 20 мкмоль/л, а повышение концентрации до 100 мкмоль/л приводило
к массовой гибели клеток. α-Токоферол повышал выживаемость клеток при действии ме-
надиона в концентрации 20 мкмоль/л, однако жизнеспособность клеток увеличивалась не
более чем на 10% (см. рис. 1). При концентрации менадиона 50 мкмоль/л и выше мы
не обнаружили существенного эффекта α-токоферола (данные не представлены). Спосо-
бность ингибировать цитотоксическое действие менадиона проявлял лишь α-токоферол, а
α-токоферилацетат и особенно α-токоферилхинон, вызывали дополнительное увеличение
гибели клеток. N -Ацетил-L-цистеин практически полностью восстанавливал жизнеспосо-
бность тимоцитов (см. рис. 1). Известно, что в результате деацетилирования внутри клетки
N -ацетил-L-цистеин превращается в L-цистеин, стимулируя таким образом синтез анти-
оксиданта глутатиона. Кроме того, помимо свойств предшественника синтеза глутатиона,
N -ацетил-L-цистеин per se обладает нуклеофильными и антиоксидантными свойствами [10].
Повышение содержания супероксида внутри клетки при концентрации менадиона
20 мкмоль/л составляло около 25%, однако при увеличении его концентраций до субтоксич-
ных для тимоцитов уровень супероксида превышал базальный почти в 3 раза (рис. 2, врез-
ка). Для индукции менадионом гибели клеток достаточно повышение уровня АФК не более
170 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №8
Рис. 1. Жизнеспособность тимоцитов крысы при инкубации с менадионом в различных концентрациях
(врезка) и добавлении α-токоферола, его аналогов и N -ацетил-L-цистеина.
Здесь и на рис. 2 : 1 — менадион (20 мкмоль/л); 2 — +α-токоферол (100 мкмоль/л); 3 — +α-токоферилацетат
(100 мкмоль/л); 4 — +α-токоферилхинон (100 мкмоль/л); 5 — +N -ацетил-L-цистеин (10 ммоль/л)
чем на 30%. N -Ацетил-L-цистеин полностью ингибировал, α-токоферол и α-токоферилаце-
тат не изменяли, а α-токоферилхинон, напротив, достоверно увеличивал продукцию клет-
кой супероксида (см. рис. 2). Как показано нами ранее, α-токоферилхинон, образующийся
в организме в результате двуэлектронного окисления α-токоферола, не токсичен для тимо-
цитов [5, 6]. Однако его аналог с укороченной до 6 атомов углерода боковой цепью обладает
выраженными цитотоксическими свойствами [11]. Это обусловлено повышенной проница-
емостью короткоцепочечных производных α-токоферола через плазматическую мембрану
и накоплением их в клетке в концентрациях, достаточных для проявления цитотоксических
свойств. Синергизм в действии менадиона и α-токоферилхинона может определяться сход-
ством их химической структуры, поскольку оба они являются замещенными n-хинонами,
имеющими боковые изопреноидные цепи. Кроме того, α-токоферилхинон, как и менадион,
способен генерировать супероксид и синглетный кислород [12]. Поэтому даже небольшое
увеличение количества α-токоферилхинона на фоне повышения продукции АФК химически
сходными соединениями может приводить к усилению оксидативного повреждения клетки.
Именно этим, очевидно, обусловлена потенциальная токсичность для организма высоких
доз α-токоферола и наличие сложных механизмов его транспорта и метаболизма, направ-
ленных на поддержание относительно низких концентраций в клетке [13]. Сходные пути
метаболизма для витаминов Е и К, а также активация ними экспрессии генов CYP 3A,
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №8 171
Рис. 2. Содержание супероксида в тимоцитах крысы при инкубации клеток с менадионом в различных
концентрациях (врезка) и добавлении α-токоферола, его аналогов и N -ацетил-L-цистеина
ответственного за катаболизм ксенобиотиков [14], свидетельствует о возможности побочных
эффектов при совместном введении этих витаминов.
Хотя α-токоферол защищал тимоциты от токсического действия менадиона, при этом
не наблюдалось снижение количества внутриклеточного супероксида, что не подтверждает
способность α-токоферола выступать в качестве антиоксиданта. Очевидно, что в данном
случае его цитопротекторное действие обусловлено иной, более специфической биологичес-
кой активностью. Отметим, что способность α-токоферола ингибировать цитотоксичность
различных агентов связывают с активацией ним экспрессии генов, ответственных за синтез
цитохрома Р 450, что приводит к повышению катаболизма ксенобиотиков [15]. Однако такой
механизм в большей степени свойственен клеткам печени, обладающим наиболее мощной
системой детоксикации, и где происходят основные процессы, обеспечивающие биодоступ-
ность α-токоферола [13]. Вопрос о том, возможен ли такой механизм в клетках других
тканей, остается открытым.
Таким образом, полученные данные позволяют говорить о том, что α-токоферол не игра-
ет основной роли в защите клеток от повреждающего действия, генерируемого менадионом
супероксида, что ставит под сомнение его способность предотвращать оксидативный стресс.
Эффективность в данной модели предшественника глутатиона N -ацетил-L-цистеина сви-
детельствует о вовлечении в этот процесс других систем антиоксидантной защиты.
1. Sies H. What is oxidative stress? // Oxidative Stress and Vascular Disease. – Boston: Kluwer Acad., 2000. –
P. 1–8.
2. Genestra M. Oxyl radicals, redox-sensitive signalling cascades and antioxidants // Cell. Signall. – 2007. –
19, No 9. – P. 1807–1819.
3. Azzi A. Molecular mechanism of alpha-tocopherol action // Free Rad. Biol. Med. – 2007. – 43, No 1. –
P. 16–21.
172 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №8
4. Traber M.G., Atkinson J. Vitamin E, antioxidant and nothing more // Ibid. – 2007. – 43, No 1. – P. 4–15.
5. Петрова Г. В., Капралов А.А., Донченко Г. В. Сравнительное исследование действия токоферола,
его синтетического производного и ионола на индуцированный дексаметазоном апоптоз тимоцитов
крыс // Укр. бiохiм. журн. – 2003. – 75, № 1. – С. 78–84.
6. Петрова Г. В., Донченко Г. В. Влияние α-токоферола и его производных на апоптоз тимоцитов крыс,
индуцированный актиномицином D // Там само. – 2005. – 77, № 1. – С. 102–107.
7. Carter W.O., Narayanan P.K., Robinson J. P. Intracellular hydrogen peroxide and superoxide anion
detection in endothelial cells // J. Leukoc. Biol. – 1994. – 55, No 2. – P. 253–258.
8. Monks T. J., Lau S. S. Toxicology of quinone-thioethers // Crit. Rev. Toxicol. – 1992. – 22, No 5./6. –
P. 243–270.
9. Chiou T. J., Chu S.T., Tzeng W.F. Protection of cells from menadione-induced apoptosis by inhibition of
lipid peroxidation // Toxicology. – 2003. – 191, No 2./3. – P. 77–88.
10. De Flora S., Izzotti A., D’Agostini F. et al. Mechanisms of N-acetylcysteine in the prevention of DNA
damage and cancer, with special reference to smoking-related end-points // Carcinogenesis. – 2001. – 22,
No 7. – P. 999–1013.
11. Петрова Г.В., Донченко Г.В. Цитотоксическое действие короткоцепочечных производных витамина
Е на тимоциты крысы // Укр. бiохiм. журн. – 2005. – 77, № 4. – С. 77–83.
12. Crisostomo A.G., Moreno R. B., Navaratnam S. et al. Generation of superoxide and singlet oxygen from
alpha-tocopherolquinone and analogues // Free Rad. Res. – 2007. – 41, No 6. – P. 730–737.
13. Traber M.G. Vitamin E regulatory mechanisms // Ann. Rev. Nutr. – 2007. – 27. – P. 347–362.
14. Landes N., Birringer M., Brigelius-Flohe R. Homologous metabolic and gene activating routes for vitamins
E and K // Mol. Asp. Med. – 2003. – 24, No 6. – P. 337–344.
15. Gonzаlez R., Collado J. A., Nell S. et al. Cytoprotective properties of alpha-tocopherol are related to gene
regulation in cultured D-galactosamine-treated human hepatocytes // Free Rad. Biol. Med. – 2007. – 43,
No 10. – P. 1439–1452.
Поступило в редакцию 21.12.2007Институт биохимии им. А.В. Палладина
НАН Украины, Киев
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №8 173
|