Воздействие озона на некоторые параметры сывороточного человеческого альбумина

Нижегородская государственная медицинская академия

г. Нижний Новгород, Россия

Озон является уникальным экологически чистым окислителем, при использовании в небольших  дозах, не вызывающим канцерогенных и тератогенных проявлений. Показано [1], что большинство заболеваний сопровождается нарушением состояния белковых молекул, вызванных окислительной модификацией активными формами кислорода. В связи с этим задачей данного исследования было изучение воздействия различных концентраций озона на состояние сывороточного человеческого альбумина, определяемое по параметрам  макропортрета высохшей капли белка.

Материалы и методы исследования. Для анализа использовали 10 % раствор сывороточного человеческого альбумина выпуска 2005 и 2007 г. при добавлении различных объемных соотношений и концентраций озона в 0,9 % растворе Na Cl и деионизированной воде. Исследование проводили методом клиновидной дегидратации [2]. Для описания структурного макропортрета высохшей капли последнюю подразделяли на три зоны, в каждой из них оценивали количество, расположение, форму и размер следующих признаков: трещины, конкреции, кристаллы (в том числе наличие массивов), особенности (штриховые, круглые, параллельные трещины и т.п.). Параллельно определяли интенсивность свободно-радикальных процессов методом индуцированной хемилюминесценции (Imax; S), а также  и содержание окислительно модифицированных белков плазмы крови [1].
Контролем служили пробы 10% раствора сывороточного человеческого альбумина с добавлением тех же объемных соотношений неозонированных физиологического раствора и деионизированной воды.

Результаты исследования.  Характер кристаллов в центре и соотношение ширины краевой зоны к радиусу высохшей капли раствора альбумина с добавлением 0,9 % раствора Na Cl и деионизированной воды не менялся как с течением времени, так и при воздействии озона во всех сериях опытов.

Зависимость выраженности изменений параметров высохшей капли раствора 0,9% Na Cl с альбумином от времени инкубации была выявлена  только при воздействии озона: изменялось  количество особенностей и массивов. Наибольшая интенсивность изменений имела место после 30 минут инкубации. Дальнейшие исследования осуществляли в том же временном интервале.

Выявлено, что количество особенностей и массивов в высохшей капле 10% раствора альбумина определялось концентрацией в ней Na Cl. В пределах одного и того же разведения обнаружена зависимость этих параметров от вида применяемого альбумина.  При использовании деионизированной воды массивы в структурном макропортрете растворов альбумина отсутствовали.

При значительном содержании озона в пробе количество особенностей высохшей капли раствора альбумина через 30 минут инкубации увеличивалось, причем  эффект был дозозависим. Воздействие небольших концентраций озона (при объемном соотношении раствора хлорида натрия 1:9 при концентрации озона 0,57 мг/л)  оказывало противоположное действие. Количество массивов в высохшей капле раствора альбумина сразу после добавления озонированного физиологического раствора уменьшалось, но спустя 30 минут восстанавливалось и  даже возрастало.

Дальнейшие опыты проводили с растворами  альбумина, отличающимися  по дате выпуска (2005г. и 2007 г.).  Концентрации озона в 0,9 % растворе Na Cl составляла 0,11; 0,26 и 0,57 мг/л. Достоверное различие (по сравнению с контролем) в количестве особенностей в структурном макропортрете раствора альбумина с добавлением озонированного физиологического раствора наблюдалось только при концентрации озона 0,57 мг/л- снижение на 27 и 23 %, соответственно. При этом интенсивность свободнорадикального окисления при добавлении озонированного физиологического раствора к растворам альбумина или возрастала (на 10% -новый при концентрации озона 0,57 мг/л; на 10% -старый- при 0,11 мг/л) или оставалась неизменной. Для нового альбумина значимых различий в содержании спонтанно окислительно модифицированных белков при добавлении озонированного раствора Na Cl выявлено не было. Однако наблюдался резкий рост (в 2 раза) продуктов индуцированного окисления белков, определяемых на   длине волны 530 нм- алифатических альдегиддинитрофенилгидразонов основного характера. Для старого альбумина такой феномен наблюдался и для спонтанного  и для индуцированного окисления белков.

Обсуждение и выводы. Поскольку ширина краевой зоны высохшей капли белковых растворов определяется количеством белка в пробе, а вид и количество кристаллов в центре обусловлены концентрацией и типом неорганических солей [2],   можно считать установленным, что озонирование не влияет на количественное содержание белка и неорганических солей  в пробе. 

Наличие массивов в фации биологической жидкости Т.А. Яхно с соавторами [3],  связывают с наличием измененных белков. Вероятно, при определенной концентрации хлорида натрия молекулы альбумина теряют сольватную оболочку, и белок утрачивает присущую ему конформацию. При этом  концы белковых молекул слипаются, образуя макроструктурную сеть, что является отражением  процесса агрегации белковых молекул. Следовательно, изменение количества массивов в высохшей капле альбумина при добавлении озонированного физиологического раствора можно объяснить тем, что первоначально окислительное воздействие озона вызывало разрушение крупных белковых агрегатов, но затем их количество возрастало еще более.

Учитывая, что появление особенностей в макропортрете биожидкости обусловлено структурной модификацией белков [4],  можно утверждать, что выявленное изменение количества особенностей в макропортрете раствора альбумина под воздействием озона обусловлено разнонаправленными  дозозависимыми изменениями конформации молекулы данного протеина.

Известно [1], что спонтанная окислительная модификация белков позволяет оценить количество карбонильных производных аминокислот в исследуемом образце. Индуцированная окислительная модификация белков позволяет оценить конформационные изменения в молекуле, которые еще не привели к появлению карбонильных производных. В случае альбумина 2007 года выпуска используемые дозы озона не вызывают увеличения количества карбонильных производных, однако при концентрации озона 0,57 мг/л  происходит изменение конформации молекулы альбумина. Для альбумина 2005 года выпуска добавление озонированного физиологического раствора той же концентрации провоцирует как изменение структуры молекулы, так и содержание в ней окислительно модифицированных группировок.

При озонотерапии в организм вводятся озон, кислород и активные формы кислорода. Окислительное воздействие активных форм кислорода на белки вызывает изменение их физико-химических свойств: фрагментацию или агрегацию [1]. Характер окислительной модификации белка зависит от типа активных форм кислорода и особенности аминокислотного состава и структурной организацией биомолекул.

Таким образом, вполне вероятно, что воздействие озона на белки плазмы крови заключается в их окислительной модификации, направление и степень которой определяются как используемой концентрацией озона, так и структурными особенностями белковых молекул.

Литература
1. Дубинина Е.Е. Продукты метаболизма кислорода в функциональной активности клеток (жизнь и смерть, созидание и разрушение). Физиологические и клинико-биохимические аспекты. СПб.: Изд-во Медицинская пресса, 2006.- С.440.

2. Шабалин В.Н., Шатохина С.Н. Морфология биологических жидкостей человека. М.: Хризостом, 2001.- 304с.

3. Яхно Т.А., Яхно В.Г., Санин А.Г., Санина О.А., Пелюшенко А.С. Белок и соль: пространственно-временные события в высыхающей капле // Журнал технической физики.- 2004.- Том 74, выпуск 8.- С. 100-108.

4. Обухова Л.М., Ведунова М.В., Конторщикова К.Н., Добротина Н.А. Морфофизиологический анализ плазмы крови при эндогенной интоксикации// Вестник Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского.- 2007.- № 6.- С. 104-108.