III Науково-практична конференція

Формування тверезого способу життя в сім'ї та суспільстві

Львів, 4–5 листопада 2016

Публікація у збірнику українською мовою

Скачати PDF

УДК

Динаміка кількісного вмісту амінокислот в головному мозку при експериментальній хронічній алкогольній інтоксикації

Формування тверезого способу життя в сім'ї та суспільстві: доповіді наук.-практ. конф. (Біла Церква, 15.07.2012 р.) С. 117–126.

ФОРНЯК Надія Максимівна. Україна, м. Рівне. Міжнародний економіко-гуманітарний університет ім. акад. Степана Дем'янчука, професор кафедри біологічних основ фізичної реабілітації, кандидат біологічних наук.



Виявлення змін білкового обміну при алкогольній інтоксикації має велике значення в розумінні патогенезу, клініки та терапії алкогольних захворювань. Тому метою даного дослідження було вивчення змін кількісного вмісту білкових та вільних амінокислот в сірій та білій речовинах великих півкуль та мозочка при хронічній алкогольній інтоксикації.

Матеріал та методи дослідження. Досліди проводились на кролях, тому що у цих тварин відсутня антиперистальтика при інтоксикаціях, що уможливлює точний облік введеного спирту. Спирт вводився per os. Хронічна алкогольна інтоксикація викликалась введенням 20% водного розчину етилового спирту, з розрахунку 2,0–2,5 мл на 1 кг ваги тварини. Після шести днів введення робилась одноденна перерва у введенні. В день взяття тварини для аналізу спирт не вводився. Хронічне отруєння проводилось протягом 30-ти і 90-та днів, що, згідно даних В.А. Ільїна [1, 25–47], відповідає початку і закінченню другого періоду динаміки морфологічних змін нервових клітин головного мозку. Дослідження сірої і білої речовин великих півкуль головного мозку та мозочка (сіра та біла речовина разом) проводились окремо. Для дослідження були взяті розчинні (0,85% NaCl) білки, тому що, за даними О. Палладіна [2,3], вони є біохімічною основою функцій клітин мозку. Якісний та кількісний склад вільних амінокислот тканини мозку вивчали методом розподільчої одномірної низхідної хроматографії на папері. Екстракти вільних амінокислот отримували за методом Е. Робертса, осаджуючи білки 70% етиловим спиртом. Ідентифікацію та кількісне визначення вільних амінокислот проводили аналогічно визначенню амінокислот гідролізату білків [4, с. 57]. Вміст спирту в тканині мозку та крові визначали за методом Е.М. Відмарка з модифікаціями Шаймоша та Г.В. Скопіна [5, с. 169–186]. Статистична обробка результатів експерименту була проведена в розрахунках на суху речовину за методом оцінки достовірності різниці між середніми показниками двох груп експериментальних даних для малого об'єму сукупності. Достовірними вважали показники, в яких коефіцієнт Стьюдента не був меншим 2,3, а ймовірність зміни перевищувала 95%.

Результати експериментальних досліджень. Якісна та кількісна характеристика амінокислот білків сірої речовини кори і білої речовини великих півкуль головного мозку та мозочка в інтактних тварин. При застосуванні описаного методу хроматографії [5, с. 38–43], гідролізати із білків сірої речовини кори та білої речовини півкуль головного мозку і тканини мозочка чітко розділялись на окремі амінокислоти. Було виявлено та ідентифіковано 17 амінокислот: цистин (у вигляді цистеїнової кислоти), лізин, гістидин, аргінін, гліцин, серин, аспарагінову кислоту, глютамінову кислоту, треонін, аланін, пролін, тирозин, метіонін (у вигляді метіонін сульфату), валін, фенілаланін, лейцин, ізолейцин. Дані досліджень показали, що якісна характеристика амінокислот однакова для всіх досліджуваних відділів мозку. Кількісний вміст неоднаковий для деяких амінокислот у гідролізах білків досліджуваних тканин. Так, виходячи з середніх даних вмісту амінокислот, білки сірої речовини кори великих півкуль головного мозку у порівнянні з білками білої речовини і тканини мозочка більш багаті сірковмісними амінокислотами. При обробці матеріалу методом варіаційної статистики, вищий вміст цистину в білках сірої речовини кори великих півкуль, у порівнянні з його кількістю у білках мозочка, виявився достовірним. Що стосується різниці в кількості цистину в білках сірої та білої речовин великих півкуль, то достовірність його вищого вмісту в білках сірої речовини дорівнює лише 87,7%. Вірогідно, найвищою є концентрація в білках сірої речовини кори великих півкуль, у порівнянні з білками білої речовини великих півкуль, метіоніну. Різним, виходячи із даних наших досліджень, є вміст в білках досліджуваних тканин аргініну. Найбільше його є в білках мозочка, найменше — в білках білої речовини великих півкуль. В протилежність цьому, в білках білої речовини було виявлено найбільше аспарагінової кислоти, найменше її — в білках мозочка.

Хронічна інтоксикація. Введений етиловий спирт всмоктувався в кров і досліджувані тканини та акумулювався в досліджуваних тканинах в такій кількості (Табл. 1).

Таблиця 1.А. Концентрація спирту в крові і тканині досліджуваних відділів головного мозку в мг, % при 30-денній інтоксикації (середні дані, досліджено 20 кролів)
Таблиця 1.А.
Таблиця 1.Б. Концентрація спирту в крові і тканинах досліджуваних відділів головного мозку в мг, % при 90-денній інтоксикації (середні дані, досліджено 20 кролів)
Таблиця 1.А.

Як видно із таблиці, акумуляція найбільш активно відбувається в тканині мозочка, найменш активно, — в білій речовині. Під впливом етилового спирту в розчинних білках всіх досліджуваних нами відділів мозку настають значні кількісні зміни окремих амінокислот при збереженні їх якісного складу. Експериментальні дані оброблялися варіаційною статистикою і були представлені в Таблицях 2, 3.

30-денна інтоксикація. 30-денна хронічна інтоксикація на якісний вміст амінокислот в гідролізатах не вплинула. У кількісному вмісті амінокислот відбуваються наступні зміни. У сірій речовині кори (Табл. 2) 30-денна інтоксикація викликає зміни у вмісті сірковмісних кислот: значно зменшується вміст цистину та зростає метіонін. Зазнають зміни деякі моноаміномонокарбонові кислоти, — гліцин і аланін — вміст яких збільшується. У білках білої речовини, як і в білках сірої речовини, зменшується цистин. Вміст серину в білках білої речовини зростає. За принципом розрахунків Табл. 2 були визначені зміни кількісного вмісту амінокислот в гідролізатах білків білої речовини великих півкуль та мозочка. Виявлена тенденція до зростання аспарагінової кислоти і фенілаланіну. Із сірковмісних амінокислот в білках мозочка зазнає змін лише цистин, вміст якого, як і в сірій та білій речовинах, знижується. У білках мозочка збільшується вміст глютамінової та аспарагінової кислот. Достовірно зростає в білках мозочка серин та виявляється тенденція до збільшення кількості аланіну. Зазнає змін одна із ароматичних амінокислот, — тирозин, який при інтоксикації значно зменшується. Незначно, але вірогідно, зростає сумарний вміст лейцину та ізолейцину.

Таблиця 2
Таблиця 3

Порівняльний аналіз зміни амінокислотного складу білків в сірій речовині кори, білій речовині великих півкуль та тканині мозочку. Характерною особливістю білків сірої, білої речовин і мозочка є зменшення цистину. У білках сірої речовини 30-денна інтоксикація викликає зміну метіоніну. У білках білої речовини і мозочку вміст метіоніну залишається в межах норми. Лише у білках сірої речовини зростає гліцин. Вміст аспарагінової кислоти вірогідно зростає в білках сірої речовини і мозочка, в білках білої речовини зміна її вмісту є вірогідною лише на 92,3%. Загальною властивістю, що виявляється при 30-денній інтоксикації для білків сірої речовини і мозочка є збільшення глютамінової кислоти, а для мозочка і білої речовини, — зростання серину. Аланін вірогідно збільшується в білках сірої речовини кори і мозочка. Характерною особливістю тільки для білків тканини мозочка є різке зменшення тирозину і незначне, але вірогідне, збільшення сумарного вмісту лейцину та ізолейцину. На основі приведеного експериментального матеріалу можна стверджувати, що найбільша кількість амінокислот, вміст яких при 30-денній інтоксикації змінюється, міститься в білках сірої речовини кори великих півкуль головного мозку, де з 18-ти виявлених та ідентифікованих амінокислот, змінюється вміст шести. В білках білої речовини великих півкуль порушується вміст двох амінокислот із 18-ти, а в п'ятьох проявляється тенденція до зміни. В білках тканини мозочка вірогідно змінюється вміст шести і проявляється тенденція до зміни двох амінокислот. Отже, на основі одержаного експериментального матеріалу, можна стверджувати, що при 30-денній хронічній алкогольній інтоксикації найбільші зміни амінокислотного складу білків наступають у мозочку та в сірій речовині кори великих півкуль головного мозку, а найменші — в білках білої речовини великих півкуль.

Якісний та кількісний амінокислотний склад білків сірої речовини кори і білої речовини великих півкуль головного мозку і тканини мозочка при 90-денній інтоксикації. 90-денна інтоксикація не викликає змін в якісному складі досліджуваних білків. Разом з тим, помітні зміни відбуваються у кількісному вмісті амінокислот у білках тканини всіх досліджуваних відділів мозку (Табл. 3). В білках сірої речовини різко зменшується вміст цистину та метіоніну. Змінюється кількість моноаміномонокарбонатних кислот: гліцину, лейцину та ізолейцину. При цьому кількісні зміни даних амінокислот є різні: підвищується гліцин і зменшується сумарна кількість лейцину та ізолейцину. Зростає кількість обох моноамінодикарбонатних амінокислот, а також однієї оксимоноаміномонокарбонової кислоти, — серину. Виникають різкі зміни ароматичних амінокислот — тирозину і фенілаланіну — в білках сірої речовини, де їх вміст зменшується на 50%. Незначно, але вірогідно, в білках сірої речовини знижується гістидин. Ніяких змін при 90-денній інтоксикації, як і при 30-денній, не виявлено у вмісті діаміномонокарбонових амінокислот, так само, як і треоніну і валіну. Аланін при 90-денній хронічній інтоксикації незначно, але вірогідно, зменшується. В білках білої речовини, так само як і в білках сірої речовини, різко зменшується кількість сірковмісних кислот — цистину та метіоніну. Із моноаміномонокарбонових амінокислот зростає гліцин, а сумарний вміст лейцину та ізолейцину зменшується. При даній інтоксикації зростає також серин, аспарагінова та глютамінова кислоти. В білках білої речовини значно змінюється кількість ароматичних амінокислот: тирозин зменшується на 52,9%, а фенілаланін на 39,6%. З гетероциклічних амінокислот незначно, проте вірогідно, зменшується гістидин. В білках білої речовини кількість діаміномонокарбонових амінокислот, а також треоніну, аланіну і валіну не змінюється. Як і в білках сірої та білої речовин, у білках тканин мозочка різко знижуються сірковмісні амінокислоти — цистин і метіонін. Зміни протилежного характеру відбуваються з моноамінодикарбоновими амінокислотами, кількість яких під впливом інтоксикації збільшується. Із моноаміномонокарбонових кислот кількість гліцину збільшується, а сумарний вміст лейцину та ізолейцину значно зменшується. Також підвищується кількість серину. Значно знижується в білках мозочка тирозин та фенілаланін. Незмінними, як і в білках інших досліджуваних відділів мозку, є діаміномонокарбонові амінокислоти, треонін, валін та аланін. В межах норми в білках мозочка залишається гістидин. Як видно з приведеного матеріалу наших дослідів, при 90-денній інтоксикації кролів етиловим спиртом в білках сірої та білої речовин і тканині мозочка наступають виражені кількісні зміни деяких амінокислот. У порівнянні із подібними кількісними змінами амінокислотного складу при 30-денній інтоксикації, ці зміни значно більш помітні. Однією з особливостей впливу 90-денної хронічної інтоксикації на білки сірої і білої речовин великих півкуль головного мозку і тканини мозочка є однотипність в характері змін щодо якості амінокислот і тенденцій змін їх кількісного вмісту. Так, у білках тканини всіх досліджуваних відділів мозку різко зменшується вміст сірковмісних амінокислот, із моноаміномонокарбонових амінокислот в білках сірої і білої речовин і тканинах мозочка зростає гліцин і знижується сумарний вміст лейцину та ізолейцину. В білках тканини досліджуваних відділів мозку інтоксикація викликає підвищення кількості серину та обох моноамінодикарбонових амінокислот. Характерною особливістю впливу 90-денної хронічної інтоксикації на білки досліджуваної тканини є різке зниження ароматичних амінокислот. Крім зазначених змін, у білках сірої і білої речовин незначно, але вірогідно, знижується кількість гістидину. В білках тканини досліджуваних відділів мозку незмінними залишаються діамінокарбонові амінокислоти, а також валін і треонін.

Обговорення результатів. В основі кількісних змін складу білків сірої та білої речовин великих півкуль та мозочка при хронічній алкогольній інтоксикації можуть лежати наступні причини:

  1. Зміни кількісного вмісту окремих білкових фракцій в загальній сумі білків мозку. Білкам мозку властива велика гетерогенність, тому можна припустити, що посилений розпад білків при хронічній алкогольній інтоксикації не в однаковій мірі властивий для кожної із наявних індивідуальних фракцій мозку, що й приводить до зміни їх нормального співвідношення, а, тим самим, і до зміни амінокислотного складу білків.
  2. Порушення нормального поновлення білків в мозковій тканині. Можна припустити, що при 90-денній інтоксикації кількісні зміни амінокислотного складу білків в основному наступають в залежності від зміни поновлення білків. Тому вірогідним є зростання при 90-денній інтоксикації в сірій речовині вільного гістидину, тирозину, метіоніну і поява тенденцій до зростання фенілаланіну, лейцину та ізолейцину з паралельним ймовірним зниженням цих амінокислот в білках сірої речовини кори великих півкуль. Це, ймовірно, можна вважати наслідком зміни метаболізму білків як в стані катаболізму, так і анаболізму. Це саме можна сказати відносно зростання вільного тирозину, лейцину, ізолейцину та тенденції зростання метіоніну, феніланіну, а також зменшення серину на тлі протилежних кількісних змін цих амінокислот, зв'язаних пептидними зв'язками при 90-денній інтоксикації в тканині мозочка.
  3. Кількісні зміни вільних амінокислот в сірій та білій речовинах великих півкуль головного мозку та мозочка при 30-денній хронічній інтоксикації наступають, в основному, в результаті послаблення їх проміжного обміну, а також деякого посилення катаболізму білків. При 90-денній хронічній інтоксикації кількісні зміни більшості вільних амінокислот знаходяться у безпосередньому зв'язку із зміною метаболізму білків.
  4. Можна припустити, що кількісні зміни більшості вільних амінокислот є наслідком послаблення їх інкорпорації в білки у процесі анаболізму, що й викликає кількісні зміни амінокислотного складу білків.
  5. Є також ймовірним, що хронічна алкогольна інтоксикація викликає зміну метаболізму білків, яка спрямована, при нормальному функціональному стані нервової системи, на забезпечення специфічної функціональної діяльності білків мозку. Отже, в основі зміни функцій центральної нервової системи при хронічному алкоголізмі лежить зміна специфічного метаболізму білків.

Висновки

1. При хронічній 30- та 90-денній інтоксикаціях в сірій та білій речовинах та мозочку при незмінному якісному складі амінокислот відмічено зміни їх кількісної характеристики в гідролізатах білків та вільних амінокислот. В білках сірої речовини при 30-денній хронічній інтоксикації зростає кількість гліцину, аланіну, метіоніну, аспарагінової кислоти, глютамінової кислоти, у мозочку зростає вміст серину. Зменшується кількість тирозину в білках мозочка, а цистину — в білках всіх досліджуваних відділів мозку. В сірій і білій речовинах великих півкуль головного мозку при 30-денній хронічній інтоксикації підвищується вміст вільної аспарагінової і глютамінової кислот. В сірій речовині великих півкуль і мозочку зростає вміст гліцину, аланіну, тирозину, гама-аміномасляної кислоти. В сірій речовині великих півкуль зменшується серин. При 90-денній хронічній інтоксикації в білках сірої та білої речовин великих півкуль та мозочку зростає кількість гліцину, серину, аспарагінової і глютамінової кислот та зменшується вміст тирозину, метіоніну, фенілаланіну, лейцину, ізолейцину, цистину, а в білках сірої і білої речовин великих півкуль, крім того, зменшується концентрація гістидину. В сірій і білій речовинах великих півкуль та мозочку при 90-денній хронічній інтоксикації збільшується вміст вільної глютамінової кислоти, а також зростає гліцин і тирозин, метіонін і гамма-аміномасляна кислота. В сірій речовині зростає гістидин. В мозочку зменшується вміст лізину, аргініну, серину.

2. При хронічній алкогольній інтоксикації найбільші зміни в білковому обміні виявлені у мозочку та сірій речовині півкуль. Найменші зміни виявлені у білій речовині великих півкуль.

 

[1] Ильин В.А. Морфологические изменения нервной системы при экспериментальной алкогольной интоксикации: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. — Кишинёв, 1968. — 24 с.

[2] Палладин А.В. Сравнительное изучение белков мозга и нерва. // Физиолог. — 1958. — № 5. — С. 31–52.

[3] Палладин А.В. Белки нервной системы, их обмен и роль в нервной деятельности. // Вопросы биохимии нервной системы. — К., 1965. — № 3. — С. 47–63.

[4] Владимиров Г.Е. Обмен аминокислот в белках мозга. // Актуальные вопросы современной биохимии. — М., 1959. — Т. 1. — С. 119–131.

[5] Деркач М.П. Елементи статистичної обробки результатів біологічного експерименту. — Л.: Видавництво Львівського університету, 1963. — 67 с.

[6] Зайцева Г.Н., Тюленева Н.П. Количественное определение аминокислот на хроматограммах посредством образования медных производных с нингидрином. // Лабораторное дело. — 1958. — № 3. — С. 42–51.

Заради тверезості майбутніх поколінь!

Телефон для довідок: phone

E-mail: e-mail