Preview

Проблемы Эндокринологии

Расширенный поиск

Влияние инсулина и адреналина на активность ферментов метаболизма глутатиона и его концентрацию в органах крыс

https://doi.org/10.14341/probl12015

Полный текст:

Аннотация

Известно, что ферменты метаболизма глутатиона (ФМГ) подвержены гормональной регуляции. Так, норадреналин и изопропилнорадреналин активируют глутатионпероксидазу,глутатион-трансферазу в ряде органов, ингибируют у-глутамилтрансферазу почек и не влияют на активность глутатионредуктазы; все эти эффекты реализуются по цепи 0-адренорецепторы->-аденилатциклаза->- цАМФ->-протеинкиназа А-фосфорилирование ФМГ. Влияние адреналина на эти показатели не изучалось. Исследование влияния инсулина на ФМГ представляет большой интерес, так как он действует на уровень цАМФ и его эффекты противоположны действию катехоламинов. Однако данных о влиянии инсулина на ФМГ в литературе почти нет. Показано только, что при экспериментальном диабете активность глутатионтрансферазы'в органах снижалась, а введение инсулина ее восстанавливало. In vitro инсулин не влиял на активность глутатионредуктазы. Задача настоящей работы заключалась в изучении влияния инсулина и адреналина на активность ФМГ и концентрацию восстановленного глутатиона (GSH) в органах крыс.

Для цитирования:


Колесниченко Д.С., Кулинский В.И., Ясько М.В., Пенсионерова Г.А., Грудинина Ю.В. Влияние инсулина и адреналина на активность ферментов метаболизма глутатиона и его концентрацию в органах крыс. Проблемы Эндокринологии. 1994;40(3):42-44. https://doi.org/10.14341/probl12015

For citation:


Kolesnichenko L.S., Kulinsky V.I., Yasko M.V., Pensionerova G.A., Grudinina Yu.V. Insulin and adrenalin effects on the activity and concentration of glutathione metabolizing enzymes in rat organs. Problems of Endocrinology. 1994;40(3):42-44. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/probl12015

Известно, что ферменты метаболизма глутатиона (ФМГ) подвержены гормональной регуляции [4]. Так, норадреналин и изопропилнорадреналин активируют глутатионпероксидазу,глутатион- трансферазу в ряде органов, ингибируют у-глута- милтрансферазу почек и не влияют на активность глутатионредуктазы; все эти эффекты реализуются по цепи 0-адренорецепторы->-аденилатциклаза->- цАМФ->-протеинкиназа А-«-фосфорилирование ФМГ [2, 3]. Влияние адреналина на эти показатели не изучалось. Исследование влияния инсулина на ФМГ представляет большой интерес, так как он действует на уровень цАМФ и его эффекты противоположны действию катехоламинов [6, 9, 10]. Однако данных о влиянии инсулина на ФМГ в литературе почти нет. Показано только, что при экспериментальном диабете активность глутатионтрансферазы'в органах снижалась, а введение инсулина ее восстанавливало [8]. In vitro инсулин не влиял на активность глутатионредуктазы [11]. Задача настоящей работы заключалась в изучении влияния инсулина и адреналина на активность ФМГ и концентрацию восстановленного глутатиона (GSH) в органах крыс.

Материалы и методы

Работа проведена на 130 белых крысах-самках массой 140—200 г, содержавшихся на обычной диете. Крыс наркотизировали этаминалом натрия (40 мг/кг внутрибрюшинно) эа 15 мин до подкожного введения гормонов в объеме ),3 мл: R(—)-адреналина гидротартрата (Харьковский завод эндокринных препаратов) в дозе 1 мг/кг в расчете на основание (5,5 мкмоль/кг) за 15 мин до исследования и моно- компонентного инсулина (Институт технологии кровезаменителей и гормональных препаратов, Москва) в дозе 60 мкг/кг (1,5 ед/кг) за 1—24 ч до исследования. Животных забивали обезглавливанием. В надосадочной жидкости, полученной при центрифугировании гомогенатов различных тканей при 18 000 g, определяли ФМГ, как описано ранее [3]. GSH определяли в сульфосалициловых экстрактах тканей с 5,5'-ди- тиобис-2-нитробензоатом |7]. Статистический анализ проводили с использованием критериев F, t и d для несвязанных и / для связанных выборок. Различия считали значимыми при р^0,05.

Результаты и их обсуждение

Адреналин вызывает выраженную гипергликемию (+973=8,7%; р<0,001), а инсулин через 1 ч — выраженную гипогликемию (—53±11 %; р<0,001). Через 3 и 5 ч эффект инсулина снижается (—35±13 и —33±13 %; р<0,05), а через 24 ч уровень глюкозы крови не отличается от нормы (4,8±0,28 ммоль/л; р>0,8). Эти данные подтверждают адекватность выбранных доз гормонов.

Адреналин (табл. 1) активирует глутатионпероксидазу в сердце, печени и почках (на 30— 36 %), глутатионтрансферазу — в сердце и печени (соответственно на 148 и 37 %), ингибирует у-глутамилтрансферазу почек (на 17 %) и не влияет на активность глутатионредуктазы всех исследованных органов. Это полностью совпадает с эффектами других катехоламинов [2, 3]. Адреналин увеличивает концентрацию GSH в печени, но не в других органах, что расходится с данными о снижении адреналином уровня GSH [4]. Причина этого неизвестна. Отметим, однако, что мы проводили опыты на сытых животных, т. е. в

Таблица 1

Группа

Влияние адреналина на активность ФМГ и концентрацию GSH в органах крыс гпо                      ГТ                |      ГГТ                |                       ГР                   I                                                                                                        GSH

Контроль Опыт

Сердце

122±4,2                  31,7±2,3                    0,72±0,11

161±5,1В                 78,9±6,3Г                   0,76±0,13

13,9± 1,6

14,5± 1,7

1,37 ±0,045

1,33±0,078

Контроль Опыт

253±12,7

345±17,4»

Печень

306± 12,1 420±36,4»

3,73±0,45

3,54±0,56

39,3±3,8

40,4±3,5

3,57±0,22

4,60±0,090в

Контроль Опыт

135=1=18,7

176± 11,7е

Почки

120=1=8,9

125±8,2

1005±85

830±44б

93,8±7,3

90,3±12,5

2,84 ±0,10

2,86±0,12

Контроль Опыт

Головной мозг

69,6±18,0                44,4±1,70                   2,21±0,43

67,0±16,5                 44,8± 1,98                 2,95±0,56

14,1 ±0,71

13,2±0,45

1,53±0,061

1,50±0,051

Примечание. ГПО — глутатионпероксидаза, ГТ — глутатионтрансфераза, ГГТ — у-глутамилтрансфераза, ГР — глута- гионредуктаза. Активность ферментов выражена в нмоль/мин на 1 мг белка, концентрация GSH — в мкмоль на 1 г ткани. 3 сериях по 9—12 опытов. Здесь и в табл. 2 значимость различий с контролем: а — р<0,1; б — р<0,05; в — р<0,01; г — р<0,001.

Таблица 2

Измененье (в %) активности ФМГ и концентрации GSH в органах крыс при введении инсулина

Срок после введения инсулина, ч

ГПО

ГТ

ГГТ

ГР

GSH

Сердце

1

—19±13

+4,64= 12

—23±26

+4,5±5,1

3

+5,94= 17

—9,3±53

+4,54= 11

5

.—

+9,9±16

+48±62

+5,5±11

24

+18=1=43

+8,7±11

4-125=1=108

+8,3±9,4

Печень

1

—35±20а

+3,4±8,8

+15=1=24

+4,9±6,5

4-11 ±9,9

3

—6,7±6,6

+ 32±23

+8,1 ±9,5

4-0,19=1= 15

5

4-11 ±8,7

—28=1=17

—1,1±7,4

4-6,4±14

24

4-2,1 ±8,4

+8,0±7,4

+6,7±28

4-1.6=1= 10

+2,7±6,3

Почки

1

+11*14

-2,4±8,9

—24±9,96

- 9,3±9,1

+ 7,24=12

3

—4,3±3,3

+ 14±18

+2,4± 12

— 164=6,4»

5

—1,8±6,2

+28±22

—1,6±13

—14±4,8»

24

—1,4±29

—0,45±9,4

+4,44= 13

+ 1,84=12

—6,2±7,2

Головной мозг

1

— 19±6,7б

+2,8±8,5

—9,0±13

+4,9±4,6

4-7,1 ± 10

3

4-2,5±13

+294=18

—5,2±9,5

—16± 14

5

—21 ±6,2»

+ 144=17

—8,6±12

—34±16б

24

+4,1±42

+28±15»

+ 1534=50®

+9,8± 10

—19±11»

Селезенка

1

—13±7,1»

—4,1 ±7,0

—20±11»

+ 104=7,7

+4,64= 10

3

+4,7±13

+2,9± 15

+ 19=1=48

+7,4±13

—104=6,7

5

+ 144=13

—6,5± 19

—9,4±35

+5,9± 19

— 14±6,5в

24

—1,9±26

+5,1 ±20

+144=25

+4,34=11

—8,0±5,8

Костный

мозг

1

—6,6± 18

+18± 12

—1,74=20

—7,3±7,1

 

3

—0,76±10

—18=1=15

+2,5±20

5

+3,94=12

—1,3±13

+1,9± 17

Примечание. В сериях по 5—12 опытов, условиях достаточных ресурсов аминокислот и АТФ, необходимых для синтеза GSH [4]. В головном мозге ни один из показателей не изменяется, что может быть связано с плохим проникновением адреналина через гематоэнцефалический барьер.

Инсулин (табл. 2) через 1 ч вызывает снижение или тенденцию к снижению активности глутатионпероксидазы в печени, головном мозге и селезенке, у-глутамилтрансферазы — в почках и селезенке. Через 3 ч уменьшается концентрация GSH в почках; через 5 ч снижается активность глутатионтрансферазы в головном мозге и концентрация GSH в почках, головном мозге и селезенке. Через 24 ч в головном мозге наблюдается резкое повышение активности у-глутамилтрансфе- разы и тенденция к повышению активности глутатионтрансферазы и к снижению концентрации GSH. Ни в одном органе не наблюдается изменений активности глутатионредуктазы — этот фермент не регулируется ни катехоламинами, ни инсулином.

Таким образом, инсулин не вызывает генерализованных сдвигов активности ФМГ и концентрации GSH, они отмечались лишь в некоторые сроки в отдельных органах: головном мозге, почках и селезенке, но не печени (кроме глута тионпероксидазы через 1 ч), в сердце и kocthon мозге. Более того, выявленные нами изменениг не совпадают с принятым — в основном по сдви гам углеводного обмена — разделением органо! по чувствительности к инсулину [1]: они отсутствовали в «высокочувствительных» печени г сердце, а также в костном мозге, но выявлены в «нечувствительном» головном мозге и е «менее чувствительных» почках и селезенке. Оче видно, можно исключить предположение, чтс сдвиги активности ФМГ вторичны по отношении к инсулиновой гипогликемии, так как они наблю даются лишь в отдельных органах и их проявле ния не соответствуют динамике содержания глю козы крови. Это согласуется с-тем, что на смен} гипотезе о первичности действия инсулина на угле водный обмен (в особенности на транспорт глю козы) [1] пришли четкие данные о самостоя тельности регуляции этим гормоном различны? видов обмена [6, 9, 10].

Наличие сдвигов уже через 1 ч после введени? инсулина показывает, что в круг «ранних собы тий в действиях инсулина» [9] должны быть вклю чены описанные изменения активности глутатион пероксидазы и у-глутамилтрансферазы. Сниженш активности глутатионпероксидазы, противоположное влиянию катехоламинов, может быть связано с уменьшением действия системы цАМФ — про- теинкиназа А. Хорошо известно, что к ранним эффектам инсулина относят снижение фосфорилирования протеинкиназой А киназы фосфорилазы, гликогенсинтетазы и триглицеридлипазы [6, 9, 10]. Однако остается непонятным, почему в отличие от широкого эффекта катехоламинов действие инсулина ограничено несколькими органами. Более того, противоположность действия инсулина и катехоламинов ограничена только глутатионпероксидазой: на глутатионтрансферазу первый в ранние сроки не влияет, а снижение активности у-глутамилтрансферазы в почках вызывают оба гормона. Очевидно, влияния инсулина не связаны с простым противодействием эндогенным катехоламинам и являются самостоятельными.

Через 3 ч влияние инсулина почти полностью отсутствует, а через 5 ч наиболее характерное явление — снижение концентрации GSH в 3 из 4 исследованных органов. Это снижение не связано с активацией ФМГ и поэтому отражает уменьшение активности или скорее репрессию ферментов синтеза GSH. Особенностью срока 24 ч является увеличение активности у-глутамилтрансферазы и глутатионтрансферазы в головном мозге, во всех остальных случаях изменения обмена GSH заключались только в снижении показателей. Вероятно, увеличение активности связано с индукцией этих ферментов. Хорошо известно, что инсулин вызывает индукцию (глюкокиназа, 6-фосфо- фрукто-1-киназа, L-пируваткиназа, глюкозо-6- фосфатдегидрогеназа, ацетилКоАкарбоксилаза, цитратлиаза, тирозинаминотрансфераза) или репрессию (ключевые ферменты глюконеогенеза) многих ферментов [6, 9, 10].

Возможное значение тирозинкиназной активности инсулинового рецептора во всех этих сдвигах неясно, но вполне вероятно, так как ФМГ являются субстратами протеинкиназы А [2, 3], а некоторые изоферменты глутатионтрансфера- аы — и протеинкиназы С [12].

Таким образом, в действии инсулина на обмен 3SH можно различать как ранние, так и поздние аффекты, как это известно для многих других аидов обмена [6, 9, 10].

Выводы

  1. Адреналин активирует глутатионпероксидазу а сердце, печени и почках и глутатионтранс- |аеразу в сердце и печени, ингибирует у-глу- ■амилтрансферазу в почках и не влияет на глу- ■атионредуктазу; в головном мозге изменений не фОИСХОДИТ.
  2. Инсулин также не влияет на активность ■лутатионредуктазы, не вызывает сдвигов в сердце, печени и костном мозге, но в головном мозге, почках и селезенке как в ранние сроки (1 ч), так и позднее (5 и 24 ч) в некоторых сериях изменяет (как правило, снижает) активность ферментов метаболизма GSH и его концентрацию.
  3. Выявленные изменения не соответствуют принятому разделению органов по чувствительности к инсулину и не коррелируют с гипогликемией.

Выражаем искреннюю благодарность проф. Г. Н. Хлябичу за предоставление монокомпо- нентного инсулина.

Список литературы

1. Кендыш И. Н. // Регуляция углеводного обмена.— М., 1985,— С. 41—75; 128—131.

2. Колесниченко Л. С., Манторова Н. С., Шапиро Л. А. // Биохимия,— 1987,— Т. 52, № 5.— С. 743—749.

3. Колесниченко Л. С., Кулинский В. И., Манторова Н. С., Шапиро Л. А. // Физиол. журн. СССР.— 1990.— Т. 76, № 10,— С. 1418—1425.

4. Кулинский В. И., Колесниченко Л. С. // Успехи биол. химии,— 1990,— Т. 31,— С. 157—179.

5. Мертвецов Н. П. // Гормональная регуляция экспрессии генов / Под ред. В. И. Кулинского.— М., 1986.— С. 47—57.

6. Теппермен Дж., Теппермен X. // Физиология обмена веществ и эндокринной системы: Пер. с англ.— М., 1989.— С. 458—492.

7. Anderson М. Е. // Glutathione: Chemical, Biochemical and Medical Aspects / Eds D. Dolphin et al.— New York, 1989,— Pt A.— P. 333—405.

8. Carnovale С. E., Monti J. A., Catania V. A., Carillo M. C. // Canad. J. Physiol. Pharmacol.— 1990,— Vol. 68, N 2.— P. 170-173.

9. Denton R. M. 11 Advanc. Cyclic Nucleotide Protein Phosphorylat. Res.— 1986.— Vol. 20.— P. 293—341.

10. Pilkis E. J., El-Mashrabi M. R. // Ann. Rev. Biochem.— 1988,— Vol. 57.— P. 755—783.

11. Shirmer R. H., Krauth-Siegel R. L. // Glutathione: Chemical, Biochemical and Medical Aspects / Eds D. Dolphin et al.— New York, 1989.— Pt A.— P. 553—596.

12. Taniguchi H., Pyerin IT. // Biochem. biophys. Res. Commun.— 1989.— Vol. 162, N 3.— P. 903—907.


Об авторах

Д. С. Колесниченко
Иркутский медицинский институт
Россия


В. И. Кулинский
Иркутский медицинский институт
Россия


М. В. Ясько
Иркутский медицинский институт
Россия


Г. А. Пенсионерова
Иркутский медицинский институт
Россия


Ю. В. Грудинина
Иркутский медицинский институт
Россия


Рецензия

Для цитирования:


Колесниченко Д.С., Кулинский В.И., Ясько М.В., Пенсионерова Г.А., Грудинина Ю.В. Влияние инсулина и адреналина на активность ферментов метаболизма глутатиона и его концентрацию в органах крыс. Проблемы Эндокринологии. 1994;40(3):42-44. https://doi.org/10.14341/probl12015

For citation:


Kolesnichenko L.S., Kulinsky V.I., Yasko M.V., Pensionerova G.A., Grudinina Yu.V. Insulin and adrenalin effects on the activity and concentration of glutathione metabolizing enzymes in rat organs. Problems of Endocrinology. 1994;40(3):42-44. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/probl12015

Просмотров: 2401


ISSN 0375-9660 (Print)
ISSN 2308-1430 (Online)