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

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±5,1^В                 78,9±6,3^Г                   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±0,090^в

Контроль Опыт

135=1=18,7

176± 11,7^е

Почки

120=1=8,9

125±8,2

1005±85

830±44^б

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

Печень

Головной мозг

Селезенка

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.