Функциональная роль мононенасыщенных жирных кислот плазменных липидов у человека на европейском севере
Скачать 291.29 Kb.
|
На правах рукописи ЛЮДИНИНА АЛЕКСАНДРА ЮРЬЕВНА ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ РОЛЬ МОНОНЕНАСЫЩЕННЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ ПЛАЗМЕННЫХ ЛИПИДОВ У ЧЕЛОВЕКА НА ЕВРОПЕЙСКОМ СЕВЕРЕ 03.03.01 – физиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Сыктывкар – 2010 Работа выполнена в отделе экологической и социальной физиологии человека Учреждения Российской академии наук Института физиологии Коми научного центра Уральского отделения РАН Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор Бойко Евгений Рафаилович Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Иржак Лев Исаакович доктор медицинских наук, профессор Добродеева Лилия Константиновна Ведущая организация: Учреждение РАМН НИИ медицинских проблем Севера Сибирское отделение РАМН (г.Красноярск) Защита состоится «01» апреля 2010г. в 10 ч. на заседании диссертационного совета Д 004.017.01 при Учреждении Российской академии наук Институте физиологии Коми научного центра Уральского отделения РАН по адресу: 167982, Республика Коми, Сыктывкар, ГСП-2, ул. Первомайская, д. 50. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Института физиологии Коми научного центра Уральского отделения РАН Автореферат разослан «…» февраля 2010г. Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук, доцент Н.Г. Варламова ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность исследования. Жирные кислоты (ЖК), являясь структурными элементами липидов и их производных, вовлечены в процессы энергообразования и синтеза, регуляцию воспалительных процессов, поддержание целостности клеточных мембран, регулирование транскрипции и внутриклеточной сигнализации (Salem, 1989; Дятловицкая, Безуглов, 1998; Luiken et al., 2000). В последние десятилетия получены данные о специфическом значении индивидуальных ЖК (Mensink, Katan, 1992; Thompson et al., 2000) и их роли в качестве биомаркеров функционального состояния организма (Аrab, 2003; Baylin et al., 2005). Мононенасыщенные ЖК (МНЖК) в организме человека в основном представлены 7пальмитоолеиновой и 9олеиновой кислотами, содержащими одну двойную связь. По характеру строения эти две кислоты отличаются только наличием дополнительной алифатической группировки у олеиновой кислоты и, соответственно, расположением двойной связи в молекулах кислот, что определяет их принадлежность к разным семействам (Аrab, 2003; Титов, 2006). Это различие в строении может приводить к различной чувствительности молекулы ЖК к атаке ферментов или активных форм кислорода и обуславливать функциональное значение этих кислот. МНЖК являются продуктом эндогенного синтеза в организме человека, регулируемого ферментом – стеарил-кoA десатуразой (Attie et al., 2002; Paillard et al., 2008). Несмотря на незначительные данные литературы о специфической роли МНЖК показано, что эти кислоты в целом проявляют цитопротективные свойства (Maedler et al., 2003; Welters et al., 2004), различаются скоростью окисления (Титов, Лисицын, 2005; Matthan et al., 2009), а также эффективно понижают уровень липопротеинов низкой плотности, снижая риск развития сердечно-сосудистых заболеваний (Mattson, Grundy, 1985; Rudel et al., 1995). По современным представлениям, метильные и нитропроизводные МНЖК обладают более выраженным действием (Baker et al., 2005; Diakogiannaki et al., 2007; Kelley et al., 2008), расширяя свои функциональные свойства. Проживание человека в условиях Севера сопряжено с повышенными требованиями к организму (Авцын и др., 1985; Ткачев и др., 1992; Агаджанян, Ермакова, 1997). При этом активация энергетических трат у северян осуществляется в значительной степени за счет липидных носителей (Панин, 1978; Бойко, 2005). Среди приезжего населения высоких широт выявлено повышение уровня неэтерифицированных МНЖК в плазме крови (Бойко и др., 1997; Bojko, Larsen, 1999), биологический смысл которого остается предметом дискуссии. В связи с этим, достаточно актуально исследование содержания МНЖК в плазме крови при различных функциональных нагрузках, которые позволят выявить специфику действия этих кислот у жителей европейского Севера. Общепринятым способом изучения скорости утилизации ЖК в организме человека является тест с жировой нагрузкой (Щербакова и др., 1991). Установлены особенности в содержании общих липидов (Линейцева, Верещагина, 1980) и неэтерифицированных ЖК (Бойко и др., 2000; Бичкаева, 2008) при однократной жировой нагрузке у человека. Вместе с тем, слабо охарактеризованы закономерности метаболизации индивидуальных ЖК в составе общих липидов при жировой нагрузке. Практически отсутствуют данные литературы, касающиеся особенностей метаболизма ЖК при острой гипоксии у человека, несмотря на несомненную актуальность этой проблемы. В условиях Севера установлен факт функциональной гипоксии (Кандрор, 1968; Авцын и др., 1985; Хаснулин, 1998; Евдокимов и др., 2007), хотя метаболические основы её формирования и адаптивного ответа организма у жителей Севера до сих пор остаются предметом обсуждения. В литературе также обсуждается проблема диагностики и лечения острого панкреатита (Савельев, 2001; Sztefko, Panek, 2001), в том числе среди северян (Сухоруков, Вострикова, 2007). Патогенез острого панкреатита во многом не ясен, в том числе особенности содержания МНЖК у этих пациентов (Nakamura, 1995; Sztefko, Panek, 2001). Известно, что одним из инициирующих факторов развития острого панкреатита у человека служит чрезмерное употребление жиров, присущее рациону северян (Панин, 1978; Агаджанян, 1997). В связи с изложенным представляется важным изучение особенностей профиля МНЖК в составе липидов плазмы крови у человека в условиях европейского Севера Цель исследования. Изучение закономерностей изменения профиля мононенасыщенных жирных кислот у человека в условиях европейского Севера и при различных функциональных нагрузках. Для достижения цели исследования поставлены следующие задачи: 1. Определить содержание мононенасыщенных жирных кислот в общих липидах плазмы крови у городских жителей европейского Севера и у северян, ведущих традиционный образ жизни. 2. Установить роль мононенасыщенных жирных кислот липидов плазмы крови у человека в развитии адаптивных реакций при нормобарической гипоксической гипоксии. 3. Изучить эффект нагрузочного тестирования с помощью «жирового завтрака» на содержание мононенасыщенных жирных кислот в общих липидах плазмы крови у здоровых мужчин. 4. Исследовать состояние пула жирных кислот в плазме крови у пациентов с острым панкреатитом на начальной стадии заболевания. Научная новизна исследования. Впервые установлено повышение уровня олеиновой кислоты в плазменных липидах у жителей европейского Севера относительно среднеширотного норматива. Выявлено, что у коренных жителей Севера, ведущих традиционный образ жизни, содержание суммы ЖК в плазме крови понижено, тогда как доля пальмитоолеиновой кислоты в пуле ЖК увеличена, по сравнению с городскими жителями европейского Севера. Впервые показано снижение уровня олеиновой кислоты в общих липидах плазмы крови у здоровых мужчин при острой нормобарической гипоксии относительно фоновых значений. У мужчин через 24 часа после однократной жировой нагрузки выявлена более высокая скорость метаболизма олеиновой кислоты в липидах плазмы крови по сравнению с пальмитоолеиновой кислотой. Впервые установлено значительное увеличение содержания пальмитоолеиновой кислоты на фоне пониженного уровня олеиновой кислоты в липидах плазмы крови у пациентов с острым панкреатитом в отличие от здоровых жителей европейского Севера. Научно-практическая значимость исследования. Полученные результаты дополняют современные представления об адаптационной роли отдельных классов ЖК и их клинико-диагностическое значение у жителей северных территорий. Данные работы по гипоксической устойчивости могут быть использованы при отборе устойчивых лиц для выполнения профессиональных обязанностей в экстремальных условиях; в авиационной медицине для оценки устойчивости организма к кислородной недостаточности. Результаты диссертации в отношении МНЖК у пациентов с острым отечным панкреатитом могут быть использованы в практической медицине при диагностике и терапии острого панкреатита. Диссертационная работа выполнена в соответствии с плановыми НИР Учреждения РАН Института физиологии Коми НЦ УрО РАН (№ ГР 0120.0 402472) и (№ ГР 01.2.007 01808) и поддержана государственным контрактом с Министерством образования и науки РФ №02.512.11.2190 от 28.09.2007г.; грантом РГНФ № 08-06-41601 от 2008-2009гг.; грантами молодых ученых и аспирантов УрО РАН (2004 и 2010г.). Положения, выносимые на защиту:
Апробация работы. Результаты исследования представлены на заседаниях Ученого совета Учреждения Института физиологии Коми научного центра Уральского отделения РАН (2008-2009г.); V, VI, VIII молодежных конференциях Института физиологии Коми НЦ УрО РАН «Физиология человека и животных: от эксперимента к клинической практике» (Сыктывкар, 2006, 2007, 2009); I Всероссийской молодежной научной конференции «Молодежь и наука на Севере» (Сыктывкар, 2008); IV Симпозиуме с международным участием «Проблемы адаптации человека к экологическим и социальным условиям Севера» (Сыктывкар, 2008). Публикации. По материалам исследования опубликовано десять научных работ, из них четыре статьи – в журналах, рекомендованных ВАК. Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 123 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов собственных исследований и их обсуждения, выводов и списка цитируемой литературы. Работа содержит 11 таблиц и 12 рисунков. Библиография состоит из 266 источников (97 – отечественных и 169 – зарубежных авторов). МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В исследовании приняли участие практически здоровые жители Республики Коми (n=122). Среди них коренные материковые жители Ижемского (65ос.ш.) и Интинского (66ос.ш.) районов Республики Коми, ведущие традиционный образ жизни – оленеводство. Группу жителей Ижемского района составили 16 мужчин и 17 женщин (от 19 до 50 лет). Оленеводы Интинского района представлены 14 мужчинами и 25 женщинами (от 23 до 66 лет). Группа сравнения включала здоровых жителей г.Сыктывкара (62ос.ш.) – 27 мужчин трудоспособного возраста (25-50 лет). В исследовании по гипоксии приняли участие 17 практически здоровых мужчин (20-26 лет). В рамках исследования проведено нагрузочное тестирование с помощью стандартной одноразовой жировой нагрузки у шести мужчин. Взятие крови у добровольцев проводили утром строго натощак из локтевой вены в вакутайнеры «Bekton Dickinson BP» (Англия). Группа лиц с острым отечным панкреатитом выбрана с целью изучения профиля МНЖК при острой патологии, в развитии которой большую роль играет дислипидемия. В исследовании участвовали 15 мужчин (30-65 лет) и пять женщин (36-74 лет) в состоянии средней и тяжелой степени тяжести, которых принимали на лечение в хирургическое отделение Вуктыльской ЦРБ Республики Коми. Время поступления в стационар составляло не более 72 часов после возникновения симптомов, то есть соответствовало начальному периоду заболевания. Взятие крови осуществляли сразу при поступлении до проведения интенсивной терапии. Качественный и количественный состав общих ЖК в плазме крови (пул неэтерифицированных и этерифицированных ЖК) определяли методом газожидкостной хроматографии. Пробоподготовка включала экстракцию липидов из плазмы (Folch et al., 1957) и получение метиловых эфиров ЖК (Литвинов, Руденко, 1971) в модификации (Людинина и др., 2006). Анализ метиловых производных ЖК проводили на газовом хроматографе «Кристалл 2000М» с пламенно-ионизационным детектором, на кварцевой капиллярной колонке SE-54 в режиме программирования температуры. Газ-носитель - гелий. Идентификацию ЖК осуществляли с использованием стандартов фирмы «Sigma». Количественный расчет уровней ЖК проводили методом внутреннего стандарта (маргариновая кислота) в программе «Аналитик 1.21» (ЗАО СКБ «Хроматэк», Йошкар-Ола). Острая нормобарическая гипоксическая гипоксия (развивается при нормальном атмосферном давлении, но при низком рО2 во вдыхаемом воздухе) была использована как модель нагрузочного тестирования, которая характеризуется развитием окислительного стресса. Дозированное гипоксическое воздействие осуществляли с помощью кислородно-азотной газовой смеси с 8% содержанием кислорода, которую испытуемые вдыхали через маску в течение 25 минут. Взятие венозной крови из локтевой вены осуществляли с использованием венозного катетера до гипоксии (через 15 мин после установки катетера - фоновая точка), в процессе гипоксического воздействия (на 2-ой, 5-ой, 10-ой и 20-ой минутах), в период восстановления (на 5-ой и 15-ой минутах). Стандартная жировая нагрузка была использована в качестве модели алиментарной гиперлипидемии с целью изучения скорости метаболизма ЖК. Однократная жировая нагрузка (Patsch et al., 1983) применена в модификации, состоящей в том, что мониторинг длился 24 часа (Бойко и др., 2000). Тестирование состояло в употреблении натощак эмульгированного жира в виде 35% сливок из расчета 130 г жира на 1м2 поверхности тела. В течение последующих 24 часов обследуемые не принимали пищу. Кровь забирали до приема жирового завтрака и через 3, 9 и 24 часа после него. Физиологическая норма общих ЖК в плазме крови натощак составляет от 7,0 до 15,0 ммоль/л (190-420 мг/дл) (Меньшиков, 1987; Tietz, 1987). Нормативы по процентному содержанию отдельных кислот в общем пуле ЖК плазмы крови представлены из наиболее близкой по методическому подходу и цитируемой в научной литературе работы Э.Н. Сигуэл и др. (1987). От всех обследованных получено информированное добровольное согласие на участие в исследовании, согласованное с этическим комитетом Учреждения РАН Института физиологии КНЦ УрО РАН. Статистическую обработку полученных результатов осуществляли с помощью прикладного пакета программ «STATISTICA» (версия 6.0, StatSoft Inc, 2001) и «Биостат» (версия 4.03). Различия между изучаемыми выборками по анализируемым показателям оценивали с помощью критериев Манна-Уитни (в случае двух выборок), Крускала-Уоллиса (в случае трех и более выборок) с последующим попарным межгрупповым сравнением величин методом Данна. Для выявления взаимосвязей между изучаемыми показателями вычисляли коэффициент ранговой корреляции Спирмена. Различия считали достоверными при р<0,05. Материалы для проведения корреляционного анализа и обсуждения результатов исследования предоставлены сотрудниками отдела экологической и социальной физиологии человека Учреждения РАН Института физиологии Коми научного центра Уральского отделения РАН. Исследование по острой гипоксии проводили совместно с сотрудниками Института эволюционной физиологии и биохимии им. И.М.Сеченова РАН, Санкт-Петербург. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Сравнительный анализ профиля жирных кислот в общих липидах плазмы крови у местного и коренного населения европейского Севера. Установлено, что у местного населения европейского Севера (мужчины г.Сыктывкара) уровень общих ЖК в плазме крови составили 9,33,2 ммоль/л, что находится на нижней границе физиологической нормы (от 7 до 15 ммоль/л) (Меньшиков, 1987; Tietz, 1987) (рис.1). На содержание ЖК в плазме крови у человека могут оказывать влияние несколько факторов: интенсивность липолиза, скорость распада триглицеридов (ТГ), активизация процессов свободнорадикального окисления (СРО) и окисление ЖК (Климов, Никульчева, 1995; Бойко, 2005). Невысокий уровень ЖК в общих липидах плазмы крови у местных жителей европейского Севера, по-видимому, связан с интенсивностью липолиза и окисления ЖК. Усиление данных процессов может происходить вследствие активизации метаболизма гормонов щитовидной железы (Tkachev et al., 1991; Бойко и др., 2008) и адаптационных гормонов (кортизола и адреналина) у приезжих и коренных жителей Севера (Панин, 1983; Ткачев, Суханов, 1990).   Рис. 1. Содержание общих ЖК в липидах плазмы крови у жителей европейского Севера относительно физиологической нормы. Примечание: *-p<0,05; ***-p<0,001 относительно мужчин группы сравнения (г.Сыктывкар). У коренного населения содержание общих ЖК в плазме крови существенно ниже, по сравнению с физиологической нормой и мужчинами, проживающими в г.Сыктывкаре. Наши данные согласуются с литературными (Tkachev et al., 1991; Зубковская, 1992; Бойко, 2005), из которых известно о невысоком среднегодовом содержании пула общих липидов для аборигенов Севера. Оленеводы по сравнению с жителями Севера, не ведущими традиционный образ жизни, испытывают значительную физическую нагрузку и хроническое воздействие низких температур (Valkeapää, 2003), что вызывает как активацию липолиза, так и усиление окисления ЖК (Vallerand, Jacobs, 1989; Mougios et al., 2003; Henderson et. аl., 2007). Интенсификации окисления ЖК также способствует повышение активности карнитин-ацилтрансферазы в тканях организма жителей Севера при охлаждении (Himms-Hagen, 1986; Пастухов, Хаскин, 2003). В подтверждении наших результатов можно привести исследование, в котором выявлено низкое содержание жировой ткани у коми-ижемцев в сравнении с русскими Урала (Козлов и др., 2009). По данным статистики министерства здравоохранения Республики Коми (Отчет…, 2008) у жителей Ижемского района практически не наблюдается случаев избыточной массы тела. Хотя по данным литературы коренные народности Севера отличаются чрезмерным употреблением жиров, по сравнению с жителями других территорий (Панин, 1978; Агаджанян, Ермакова, 1997). Невысокий уровень общих ЖК в плазменных липидах у жителей европейского Севера также может быть связан с активацией процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ), характерного для северян (Куликов, Ким, 1987; Хаснулин, 1998; Вахнина, 2009) и сопровождающихся интенсивной метаболизацией полиненасыщенных ЖК (ПНЖК). В результате у обследованных мужчин г.Сыктывкара уровень основных ПНЖК (арахидоновой кислоты и линолевой кислоты) в общем пуле ЖК оказался ниже норматива (рис. 2).    Рис. 2. Профиль классов ЖК в общем пуле липидов плазмы крови у мужчин г.Сыктывкара по сравнению со среднеширотным нормативом (НЖК-насыщенные ЖК, МНЖК-мононенасыщенные ЖК, ПНЖК-полиненасыщенные ЖК). Низкое содержание эссенциальных арахидоновой и линолевой кислот в липидах плазмы крови мужчин г.Сыктывкара, возможно, также обусловлено особенностями питания, поскольку состав ПНЖК липидов в значительной степени определяется рационом питания (Dyeberg, 1978). У обследуемых нами мужчин выявлено избыточное употребление жиров - до 46% относительно суточной физиологической потребности организма, тем не менее, доля жиров в общем рационе составила около 25% (Есева, 2009). В связи с этим, можно предположить, что мужчины г.Сыктывкара недостаточно используют в питании продукты с высоким содержанием ПНЖК, такие как морепродукты и растительные масла с высоким содержанием 3 и 6 ЖК. В литературе (Козлов, 2002; Deutch et al., 2006) отмечена подобная тенденция: отношение 6/3 ПНЖК в питании современных горожан варьирует от 10:1 до 15:1, тогда как у охотников-собирателей оно равно 4:1, при норме 6/3 ЖК в суточном рационе равной от 5:1 до 10:1 (Нормы…, 2008). Между процентным содержанием 3, 6 ПНЖК и МНЖК в плазме крови существует обратная корреляционная связь, что прослеживается в нашем исследовании (рис.2) (Siguel et аl., 1987; Титов, 2006). Так, процентное содержание пальмитоолеиновой кислоты (С16:1) в общем пуле ЖК у более 90% обследованных сыктывкарцев было в пределах среднеширотного норматива (табл.1). В более раннем исследовании было отмечено повышение уровня С16:1 в плазме крови приезжих жителей Севера (Bojko, Larsen, 1999). Это повышение относилось к фракции неэтерифицированных ЖК, которая представлена только на 3% от общего пула ЖК. Можно предположить, что у мужчин г.Сыктывкара не происходит существенного прироста уровня пальмитоолеиновой кислоты в общем пуле липидов. У материковых оленеводов, как интинцев, так и ижемцев, выявлено повышение доли С16:1 в липидах плазмы крови свыше 60% относительно показателей в группе сравнения и среднеширотного норматива (табл.1). По данным литературы (Okada et al., 2005; Paillard et al., 2008) С16:1 может синтезироваться в организме, и её содержание в плазме крови является признаком гипертриглицеридемии и абдоминального ожирения, а также независимым маркером высокой концентрации глюкозы у человека (Lindgärde et al., 2006). Таблица 1 Показатели ЖК общих липидов в плазме крови у жителей европейского Севера, M±SD
Примечание: *-p<0,05; **-p<0,01; ***-p<0,001 показатели ЖК мужчин-оленеводов относительно мужчин группы сравнения. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Доклад «Преобразование энергии в живых системах» (прочитан на заседании... Является ли это свидетельством того, что с появлением человека эволюция не завершается, либо здесь действует некий общий закон природы?... |  | Технический регламент на масложировую продукцию, который ограничивает... Актуальные проблемы товароведения, идентификации и обнаружения фальсификации масложировых и молочных товаров |
| Доклад о ситуации с обеспечением прав человека в европейском союзе... Российской Федерации Доклад о ситуации с обеспечением прав человека в Европейском союзе – 2013 подробно освещает правочеловеческую... | | Исследовательская работа на тему: Три шедевра. Г. Гейне «Ein Fichtenbaum»,... «На севере диком», оказывается, является переводом с немецкого стихотворения Генриха Гейне. А недавно мне встретилась картина И.... |
| Моу климовская сош №2 Образовательные: систематизировать сведения об общих химических свойствах кислот; на основе знаний о составе и строении карбоновых... | | Урок Классификация кислот. Особые свойства некоторых кислот В начале урока учащимся может быть предложена самостоятельная работа по теме «Общие свойства кислот». Примеры вариантов самостоятельной... |
| Роль кислот в живых организмах pH в живых организмах Кислоты выполняют важную роль в живых организмах. Без них многие живые организмы не смогли бы жить | | Урок по химии в 8 классе путешествие в мир кислот Познакомить с составом, названиями, классификацией и представителями класса кислот |
| Муниципальное общеобразовательное учреждение Образовательные: Обобщить знания о классификации кислот, познакомить учащихся с химическими свойствами кислот | | Темы рефератов по ферментологии Строение и роль простых ферментов. Активный центр как структурная и функциональная часть фермента |
| Урок химии по теме «Взаимодействие кислот с основаниями» Цели урока: познакомить учащихся с составом, названиями, классификацией и представителями класса кислот | | Образовательная программа (моп) «Функциональная экология» История развития географической науки и роль выдающих ученых в формировании системы географических знаний |
| Экономико-географическая характеристика Германии Республика Германии расположена в центре Европы. Ее окружают девять стран-соседей: Дания на севере, Голландия, Бельгия, Люксембург... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Продолжить формирование знаний учащихся о составе и физических свойств кислот, изучить химические свойства кислот |
| Свобода науки: права человека и демократия Лекция 3 Физическая работоспособность и функциональная готовность организма спортсмена 2 часа | | Урок путешествие «В мире кислот» Цель: Совершенствовать знания о составе и классификации кислот, названии их солей, способствовать умению учеников применять свои... |
