Действие изомеров тироксина на процессы свободнорадикального окисления в субклеточных фракциях коры головного мозга крыс

До настоящего времени нет единого мнения о влиянии гормонов щитовидной железы на процессы свободнорадикального окисления (СРО), в том числе перекисного окисления липидов (ПОЛ). Усиление интенсивности ПОЛ при гипертиреозе показано главным образом на тканях-мишенях данных гормонов: скелетных и сердечной мышцах, гладкой мускулатуре, печени [13, 14]. Антиоксидантные свойства тиреоидных гормонов (ТГ) изучены в гораздо меньшей степени и в основном продемонстрированы in vitro. Тироксин оказывает антиоксидантное действие в микросомальной [15] и митохондриальной [4] фракциях печени, а также способен предотвращать образование свободных радикалов в нейтрофилах [9|. Влияние ТГ на процессы ПОЛ мембран мозга взрослых животных практически не исследовано.

Механизм антиоксидантного действия ТГ точно не известен. Эти гормоны регулируют многие метаболические процессы, оказывающие влияние на ПОЛ: они способны изменять уровень антиоксидантов, а также степень ненасыщенности жирных кислот [1]. Кроме того, эти гормоны относятся к фенольным соединениям и могут выступать в роли свободных антиоксидантов, напрямую взаимодействуя со свободными радикалами. Тироксин имеет 2 изомера — D и L (D-T₄, L-T₄), обладающих сходным химическим строением и одинаковой растворимостью в липидах. Однако только L-форма гормонально-активна, что, по-видимому, связано с механизмом деиодинации. Считается, что превращение тироксина в трийодтиронин (ферментативная деиодинация) является первым шагом в действии гормонов этой природы. Этому процессу подвергаются только L-изомеры, а D-форма не способна к деиодинации и поэтому лишена биологической активности [12]. В силу этого сравнение антиоксидантных свойств двух изомеров представляет большой интерес.

Цель данной работы заключалась в сравнительном исследовании антиоксидантных свойств двух изомеров тироксина, а также в изучении их влияния на процессы СРО в субклеточных фракциях коры головного мозга взрослых крыс.

Материалы и методы

В работах использовали водный раствор Dи L-тироксина ("Reanal") в 0,01 М NaOH. Оценку общей антиокислительной активности (АОА) тироксина проводили по изменению хемилюминесценции (ХЛ) модельной системы. Для сравнительной оценки АОА двух форм тироксина использовали метод ХЛ рибофлавина с перекисью водорода в присутствии ионов Fe²⁺ [2]. Регистрацию светосуммы (S) осуществляли в течение 2 мин при 37°С на хемилюминометре "Emilite-1105". Опытная проба содержала D-T₄ и L-T₄ в определенных разведениях вместо соответствующего количества буфера. Величину ингибирования светосуммы рассчитывали по формуле

Усл. ед. = I S_on/S_K

и выражали в процентах. За эффективную концентрацию (Цд) принимали концентрацию гормона, ингибирующую величину S на 50%. АОА изомеров тироксина рассчитывали как обратную величину 150 Г»!

Для исследования АОА различных форм тироксина в субклеточных фракциях головного мозга использовали люминолзависимую перекисную ХЛ •|6]. Субклеточные фракции из коры головного мозга выделяли в градиенте плотности сахарозы [111 и разводили в соответствующее количество раз для стандартизации показателей. Конечная концентрация гормона в пробе была 10^-8 М. Интенсивность светосуммы выражали в процентах по отношению к контролю. АОА выражали в условных единицах (как описано выше) и рассчитывали на 1 мг белка. Содержание липидных классов определяли с помощью стандартных методик, как описано ранее [5].

Результаты и их обсуждение

Антиоксидантный эффект обеих форм гормона показан на модельной системе с рибофлавином. Эта система исключает влияние тироксина на мембранные структуры и дает возможность сравнить антиоксидантное действие изомеров, которое в данном случае, видимо, обусловлено прямым взаимодействием с образующимися в ходе окисления рибофлавина свободными радикалами. АОА D-тироксина была в 2,2 раза выше, чем L-тироксина, и составила 0,1310⁵ и 0,06-10⁵ соответственно. В ходе эксперимента были установлены эффективные концентрации обеих форм тироксина: Цо = = 7,43-10^-5 ± 0,71 М для D-T₄ и Ц_о = 15,47 х х Ю^-5 ± 1,23 М для L-T₄. Данные концентрации (10^-5 М) аналогичны эффективным концентрациям стероидных гормонов [7], дающих подобный антиоксидантный эффект. Однако эти значения существенно выше средних физиологических концентраций гормонов.

Для изучения действия тироксина на мембранные фракции коры головного мозга in vitro наибольший интерес представляло исследование влияния концентраций, близких к физиологическим. В концентрации 1 • 10~⁸ М обе формы гормона подавляли интенсивность ХЛ, т. е. оказывали антиоксидантное действие. При этом антиоксидантный эффект был неодинаковым для разных мембранных фракций. Так, в митохондриальной фракции коры головного мозга происходило снижение интенсивности ХЛ на 69 и 66% (см. рисунок, д), а в синаптосомальной фракции — только на 45 и 46% (см. рисунок, б). Вероятно, выявленные различия отражают специфику протекания свободнорадикальных процессов в этих субклеточных фракциях коры, что, по-видимому, связано с различиями в липидном составе, структурных и функциональных особенностях этих субклеточных структур. Так, при исследовании интенсивности свечения различных субклеточных фракций наибольшей интенсивностью обладали именно митохондрии [3]. Полученные нами данные о содержании фосфолипидов, ненасыщенные жирнокислотные цепи которых являются основным субстратом ПОЛ, показывают, что их содержание в митохондриальной фракции несколько выше, чем в синаптосомальной. На долю фосфолипидов в общем липидном пуле во фракции митохондрий приходится 66%, а в синаптосомах — 60%. В то же время во фракции нервных окончаний присутствует более высокий

°/°

Влияние Dи L-изомеров тироксина в концентрации 10^_s М на уровень люминолзависимой перекисной ХЛ в субклеточных фракциях коры головного мозга крыс.

а — митохондриальная фракция; б — синаптосомальная фракция.

Таблица 1

Содержание общих липидов, общих фосфолипидов и холестерина в субклеточных фракциях коры головного мозга крыс (в мг/г ткани)

Таблица 2

Примечание. * — р < 0,01.

АОА Dи L-изомеров тироксина в субклеточных фракциях коры головного мозга крыс (в усл. ед./мг белка)

Примечание. * — р<0,01 по сравнению с митохондриальной фракцией.

уровень холестерина, считающегося основным стабилизатором мембран [10] (табл. 1).

При сравнении АОА двух форм гормона она оказалась одинаковой как в митохондриальной, так и в синаптосомальной фракциях коры головного мозга (табл. 2). Эти данные позволяют предположить, что антиоксидантный эффект в данном случае не связан с проявлением гормональной активности, поскольку активным в этом отношении является только L-изомер. Известно также, что трийодтиронин, дающий гораздо больший биологический эффект, проявлляет меньшую антиоксидантную активность, чем тироксин [15]. Видимо, антиоксидантный эффект ТГ в данном случаев связан с их химическим строением. Как уже говорилось выше, имея фенольную природу, гормоны щитовидной железы, как и стероидные, могут действовать как истинные антиоксиданты. В основе механизма действия таких антиоксидантов лежит реакция взаимодействия молекулы ингибитора непосредственно с радикалом, ведущим цепь окисления. Ингибирование заключается в образовании устойчивого радикала ингибитора, не способного вступать в новые свободнорадикальные реакции. Образование устойчивого феноксирадикала тироксина было показано Wynn [15] при изучении микросомального окисления в печени. При этом тироксин проявлял антиоксидантные свойства.

Выводы

1. Эффективные концентрации Dи L-изомеров тироксина аналогичны таковым стероидных гормонов, дающих подобный антиоксидантный эффект, и составляют 10^-5 М.
2. В физиологической концентрации 10“⁶ М обе формы гормона оказывают антиоксидантное действие в субклеточных фракциях коры головного мозга крыс независимо от наличия биологической активности.