МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Биологический факультет Кафедра биохимии и физиологии человека и животных С.А. Костогорова студентка 4 курса СОДЕРЖАНИЕ АСКОРБИНОВОЙ, ДЕГИДРОАСКОРБИНОВОЙ И ДИКЕТОГУЛОНОВОЙ КИСЛОТ В ЭРИТРОЦИТАХ ЗДОРОВЫХ ДЕТЕЙ И СТРАДАЮЩИХ ИНСУЛИНЗАВИСИМЫМ САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ курсовая работа Научный руководитель к.б.н доц. Титова Н.М. Красноярск, 1999 оглавление Введение 2 ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 3 1.1.биохимические процессы при созревании и старении эритроцитов 1. Характеристика эритроцитов 2. Энергетический обмен в эритроцитах 5 1.1.3. Антиоксидантная система эритроцитов 2. Аскорбат как компонент АОС эритроцитов 1. Строение и физико-химические свойства аскорбата 3. Сахарный диабет как один из распространенных патологических процессов 9 ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 1. Подготовка эритроцитов 2. Метод раздельного определения аскорбиновой, дегидроаскорбиновой и дикетогулоновой кислот в эритроцитах 11 2.3. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ 13 Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 14 ВЫВОДЫ 15 литература 16 SUMMARY 19 Приложение 20 Введение Зрелые эритроциты млекопитающих это высокоспециализированные безъядерные клетки. Основной функцией эритроцитов является транспорт кислорода от клетки к тканям и углекислоты в обратном направлении.
Высокие концентрации кислорода и процессы оксигенации деоксигенации гемоглобина обуславливают образование высокореакционных интермедиатов кислорода, вызывающих нарушение нормального функционирования клетки.
Существует антиоксидантная система защиты клетки от свободнорадикального окисления.
В е состав входит ряд ферментов и небелковых веществ.
Важную роль в антиоксидантной системе играет вещество небелковой природы аскорбат. Он обладает широким спектром антиоксидантных свойств, в частности, только аскорбат достаточно реакционноспособен для эффективного ингибирования инициации перекисного окисления липидов. Аскорбат блокирует поглощение кислорода и образование перекиси водорода присутствие аскорбата в клетках оказывает защитное действие на гемоглобин, препятствуя его окислению. Аскорбат в ходе выполнения своих биохимических функций обратимо переходит в окисленную форму ДАК и ДКГК. Основную роль в биохимических процессах играет редокс-пара АКДАК. По данным литературы, это соотношение может меняться при различных патологических процессах, одним из наиболее распространнных из них является инсулинзависимый сахарный диабет.
Исследования, направленные на изучение изменения содержания АК, ДАК и ДКГК в клетках могут быть одним из критериев, свидетельствующих о наличии в организме вышеуказанных процессов. Целью данной работы явилось определение содержания АК, ДАК, ДКГК в общей эритроцитарной массе у детей, страдающих инсулинзависимым сахарным диабетом.
Данная работа представляет собой часть исследований, проводимых на кафедре биохимии и физиологии человека и животных КГУ по изучению метаболизма эритроцитов. ГЛАВА 1.
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1.биохимические процессы при созревании и старении эритроцитов 1.
Характеристика эритроцитов. Эритроциты человека образуются из ядросодержащих клеток преимущественн... В этих предшественниках эритроцитов содержатся субклеточные структуры ... В обмене веществ ретикулоцитов участвуют эндогенные и экзогенные субст... Наиболее характерными изменениями при старении эритроцитов являются 1 ...
Энергетический обмен в эритроцитах. Процесс, протекающий в эритроцитах, близок к процессам в других клетка... по Райкеру, 1976. Восстановленный глутатион GSH, форма со свободно реагирующей тиоловой ... Сохранение глутатиона в восстановленном состоянии необходимо для предо...
Основная функция эритроцитов транспорт кислорода от лгких к тканям и С... Это связано с тем, что SH- содержащие соединения подвергаются окислени... 1.2. Эффективными перехватчиками органических радикалов являются фенольные ... .
Аскорбат как компонент АОС эритроцитов 1.2.1.
Витамин С L-аскорбиновая кислота входит в состав алифатического ряда в... Наличие в АК двух сопряжнных двойных связей углерод-углеродной и углер... М. Подобный эффект связан с синергическим действием аскорбата и гормонов ... Синергизм возникает косвенным путем через воздействие инсулина и витам...
В его развитии существенную роль играют наследственная предрасположенн... Это инсулинзависимый I тип и инсулиннезависимый II тип сахарный диабет. Прежде всего, нарушен обмен углеводов. Из-за недостатка инсулина или других причин затрудняется переход глюко... Если в норме оно довольно устойчиво и натощак у здоровых людей колебле...
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Нами обследован 41 ребнок, страдающий инсулинзависимым сахарным диабетом, и 10 человек контрольной группы. Объектом исследования служили эритроциты больных и здоровых детей. Для получения эритроцитов кровь брали из локтевой вены капельным способом, в качестве антикоагулянта использовали гепарин.
Исследования проводили в общей эритроцитарной массе детей, страдающих инсулинзависимым сахарным диабетом, и детей контрольной группы. 2.1.
Подготовка эритроцитов. Эритроциты суспендировали в десятикратном объме 0.9 раствора NaCl и це... 2.10 М унитиол 0.84 мл 5 раствора ампулированного препарат в 100 мл 0.... Хранить в холодильнике не более двух недель. 85 раствор серной кислоты 100 мл воды 900 мл концентрированной серной ...
СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ Результаты исследований обрабатывались статистически Лакин И.А 1976. Глава 3.
Содержание общей АК, АК, ДАК и ДКГК в эритроцитах здоровых детей и стр... 4. Содержание общей АК, АК, ДАК и ДКГК в эритроцитах взрослых, страдающих... Все полученные данные согласуются с данными литературы об изменении об... РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
ВЫВОДЫ 1. Содержание общей АК в эритроцитах детей и взрослых, страдающих ИЗСД, составляет 19.52 мг и 6,47 мг, в эритроцитах здоровых детей 12.48 мг. 2. Содержание восстановленной АК в эритроцитах больных детей и взрослых составляет 4.1 и 2,01 мг 20.5 и 31 от общей АК, в эритроцитах здоровых детей 4.28 мг 33. 3. Содержание окисленных форм АК ДАК и ДКГК в эритроцитах больных детей и взрослых составляет 15.5 и 4.46 мг 79.5 и 69 от общей АК, в эритроцитах здоровых детей 8.36 мг 67. 4. В общей эритроцитарной массе больных детей соотношение окисленная форма АК восстановленная форма АК составляет 41, что свидетельствует о превалировании окисленной формы АК над восстановленной. 5. В общей эритроцитарной массе здоровых детей это соотношение равно 21, т.е налицо тенденция к росту содержания восстановленной АК. Заключение Уже давно доказали тот факт, что аскорбиновая кислота является постоянной составной частью тканей и органов человека.
Важность выполняемых ею физиологических функций не подлежит сомнению.
Некоторые из них давно известны и хорошо изучены.
Например, то, что витамин С оказывает благоприятное воздействие на работу иммунной системы, нормализует эритропоэз и продукцию коллагена, является компонентом антиоксидантной системы клетки. Однако многочисленные исследования недавнего времени показали, что возможности этого вещества гораздо шире, чем представлялось до сих пор. К примеру, было обнаружено ценное свойство аскорбата нормализовать уровень сахара в крови, оказывая положительное воздействие на углеводный обмен.
При выполнении этой и других биохимических функций аскорбиновая кислота обратимо окисляется в ДАК, при последующем воздействии окислителя необратимо переходит в ДКГК. По данным литературы, соотношение окисленная форма АКвосстановленная форма АК может изменяться при различных патологиях, как и ее общее содержание в организме.
Одной из распространенных патологий является инсулинзависимый сахарный диабет. Поскольку ИЗСД является эндокринной патологией, протекающей с нарушением углеводного обмена, в регуляции которого аскорбат играет немаловажную роль, было бы логичным предположить, что его содержание в организме больного окажется иным, чем у здорового человека. Экспериментальные данные подтвердили это предположение. В организме больного ребенка содержание общей АК повышено на 37 по сравнению с общей АК и составляет 19,52 мг, тогда как нормальным считается наличие от 5 до 15 мг аскорбата.
Среднее значение АК у здорового ребенка 12,48 мг. В то время как содержание ДКГК в процентном соотношении практически не изменено и составляет у больных и здоровых детей 46 и 49,4 соответственно 6,16 мг и 8,96 мг, концентрация ДАК у больных детей повышена против здоровых почти вдвое и составляет 33,5 вместо 17,6 6,54 мг и 2,2 мг. Основные различия выявляются в процентном содержании восстановленной формы АК. Ее содержание у здоровых детей составляет 33 общей АК 4,28 мг, тогда как у больных детей оно ниже на 13 и составляет 4,1 мг. Таким образом, соотношение окисленная форма АКвосстановленная форма АК у больных детей составляет 41, в отличие от здоровых детей, у которых оно равняется 21. На основании этих данных можно предположить следующие причины подобных изменений содержания общей АК и ее метаболических форм в организме больных ИЗСД детей 1 При ИЗСД нарушены все виды обмена веществ в организме углеводный, белковый и жировой. В последнем случае возрастает количество свободных радикалов, вследствие чего АОС испытывает большую нагрузку.
Возрастает содержание одного из ее компонентов аскорбата, он более активно включается в метаболические процессы, возможно, тем самым в какой-то мере компенсируется снижение концентрации другого ее компонента С-SH 2 Почти двукратное возрастание уровня ДАК в организме больного ребенка при практически неизменном количестве ДКГК может свидетельствовать о нарушении процесса восстановления ДАК в АК возможно снижена активность фермента ДАК редуктазы.
При ИЗСД ее активность снижена на 50 , что приводит к сокращению содержанияС-SH, необходимого для процесса восстановления ДАК в АК. Одновременно снижается активность ГБФДГ, в реакции которой образуется необходимый для работы С-R NADPH 3 Нарушение транспорта АК в клетке.
Несколько иная картина наблюдается в отношении взрослых, страдающих ИЗСД. Здесь общее содержание АК находится близко к нижнему пределу нормы и составляет 6,47 мг. Содержание ДКГК составляет 11,4 0,73 мг, ДАК 57,6 3,73 мг, АК 31 2,01 мг. Сопоставляя эти показатели с таковыми у детей, можно заключить, что активное участие АК в работе АОС решено не количественным, а качественным путем. Так, доля неактивной ДКГК составляет 11 , тогда как на долю метаболически активных АК и ДАК приходится 89 от общего количества АК. Такое превалирование активных форм АК особенно в сочетании с повышенным содержанием АК может указывать на своеобразную адаптацию фермента ДАК-редуктазы в ходе многолетнего лечения болезни свыше 10 лет. Для подтверждения данных предположений и выяснения механизма приспосабливаемости если таковая имеется необходимы дальнейшие исследования.
В настоящее время определенно сказать можно следующее страдающие ИЗСД, особенно дети, в процессе лечения нуждаются в проведении антиоксидантной терапии. литература 1. Абрамова Ж.И Оксенгендлер Г.И. Человек и противоокислительные вещества.
Л.Наука, 1985. 230 С. 2. Авраамова Т.В Титова Н.М. Руководство по большому биохимческому практикуму. Красноярск Изд-во КГУ, 1978, ч.1. С.80-82. 3. Асатиани В.С. Ферментные методы анализа.
М.Наука, 1969. С.26-40. 4. Ахромеева Г.И. Определение дегидроаскорбиновой кислоты в пищевых продуктах Вопросы питания. 1988. -3. С.66-88. 5. Ашкинази И.Я. Разрушение эритроцитов Физиология системы крови. Физиология эритропоэза. Л.Наука, 1979. С.274-334. 6. Березовский В.М. Химия витаминов.
М.Пищевая промышленность, 1973. С.230-300. 7. Борец В.М. Витамины. М.Наука, 1980. 29 С. 8. Бохински Р. Современные воззрения в биохимии. М.Мир, 1987. С.120-154. 9. Браунштейн А.Е. Процессы и ферменты клеточного метаболизма. М.Наука, 1987. 44С. 10. Бременер С.М. Витамины. М.Медицина, 1974. 194С. 11. Бреслер В.М Никифоров А.А. Транспорт органических кислот через плазматические мембраны дифференцированных эпителиальных слов у позвоночных.
Л.Наука, 1981. С.52-111. 12. Букин В.Н. Биохимия витаминов. М.Наука, 1982. С.17-19. 13. Владимиров Г.Е. Об энергетической функции АТФ в клетке. Л.Наука, 1980. 44С. 14. Гаврилов О.К Козинец Т.И Черняк Н.В. Клетки костного мозга и периферической крови. М.Медицина, 1985. 288С. 15. Галактионов С.Г. Биологически активные. М.Молодая гвардия, 1988. С.4-84. 16. Григорьев Г.П. Цитохром Р-450 и витамин С Вопросы питания. 1983. -4. С.5-10. 17. Дегли С Никольсон Д. Метаболические пути. М.Мир, 1973. С.189-196. 18. Домбровская Ю.В. Витаминная недостаточность у детей.
М.Медицина, 1983. 63С. 19. Ефимов А.С Бездробный Ю.В. Структура и функции инсулиновых рецепторов. Киев. Наукова думка, 1987. С.4-104. 20. Канунго М. Биохимия старения. М.Медицина, 1982. 194С. 21. Киверин М.Д. Витамин С и профилактика С-витаминозных состояний на Севере. Сев Зап. книжное изд 1971. С.5-7. 22. Кон Р.М. Ранняя диагностика болезней обмена веществ. М.Медицина, 1986. С.17-42. 23. Косяков К.С. Клиническая биохимия. Л.Медицина, 1997. С.113-118. 24. Меньщикова Е.Б Зенков Н.К. Антиоксиданты и ингибиторы радикальных окислительных процессов Усп. совр. биол. 1993. 4. С.442-455. 25. Мережинский М.Ф. Нарушения углеводного обмена при заболеваниях человека.
Минск. Медицина, 1987. С.22-28. 26. Моисеева О.И. Физиологические механизмы регуляции эритропоэза. Л.Наука, 1985. 185С. 27. Мосягина Е.Н Владимирская Е.Б. Кинетика эритрона Кинетика ферментативных элементов крови. М.Медицина, 1976. С.101-122. 28. Мосягина Е.Н Фдоров Н.А Гудим В.И. Эритропоэз Нормальное кроветворение и его регуляция Под ред. Н.А.Фдорова.
М.Медицина, 1976. С.341-457. 29. Новое в гематологии Под ред. А.И. Воробьва, Ю.И.Лория. М.Медицина, 1974. С.18-22. 30. Новикова С.Г. На приме больной сахарным диабетом Здоровье. 1997. -3 С.14-19. 31. Спиричев В.Б. Врожднные нарушения обмена витаминов. М.Медицина, 1995. С.12-19. 32. Патологическая биохимия Под ред. А.Ф. Симнова. М.Медицина, 1994. С.130-147. 33. Рубина Х.М. Биохимия эритроцитов Физиология системы крови.
Физиология эритопоэза. Л.Наука, 1978. С.211-232. 34. Рубина Х.М. Некоторые данные о связи метаболизма эритроцитов с их кислородно-транспортной функцией Проблемы гематологии и переливания крови. 1973. -8. 35С. 35. Рысс М.Н Витамины. Л.Наука, 1963. С.3-9. 36. Свободные радикалы в биологии Под ред. У.Прайор. М.Мир, 1979. С.272-308. 37. Смирнов Н.И. Витамины. М.Медицина, 1974. С.34-40. 38. Соколовский В.В Лебедева Л.В Лиэлуп Т.Б. Определение аскорбиновой, дегидроаскорбиновой и дикетогулоновой кислот в биологических тканях Лаб.дело. 1967. -12. С.160-162. 39. Суровова А.П. Витамины в нашем рационе Здоровье. 1997. -2. С.17-20. 40. Схимниковский Б.Г. Авитаминозы у детей Здоровье. 1998. -6. С.11-13. 41. Черницкий Е.А Воробей А.В. Структура и функции эритроцитарных мембран.
Минск Наука и техника, 1981. С.23-56. 42. Черняк Н.Б. Биохимические процессы при созревании и старении эритроцитов Нормальное кроветворение и его регуляция. М.Медицина,1976. С.159-186. 43. Baker W.I. Urate and ascorbate their possible roles as antioxidants in determining longevity of mammalian species Arch. Biochem. and Biophis. 1987. -2. Р.451-457. 44. Basu S Som S Ded S. Dehydroascorbic acid reduction in human erythrocytes J. Chromatogr.
Biomed. Appl. 1991. -1-2. Р.529-542. 45. Burns J Evans C. Ascorbic acid in human erythrocytes J. Biol. Chem. 1996 4. P. 223-241. 46. Penney J Zilua S. Role of ascorbate in our organism J. Biochem. 1994 2. P. 37-49. 47. Pradhu H.R Krishnamurthy S. Inhibition of ascorbate autooxidation by human blood Curr. Sci. India. 1986. -8. Р.403-405. 48. Sahashi Y Mioki T Hasegama T. Reduction of ascorbate in erythrocytes J. Vitaminol. 1996 12. P.6 14. 49. Thompson R.Q. Ascorbic acid content of plasma and cellular components of blood Anal. Chem. 1987. -8. Р.1119-1121. 50. Yamazaki M Mioki T. Ascorbic acid is cellular components J. Ferment.
Technolog. 1995 7. P. 422-513. SUMMARY The main aim of this work is the study of concentration ascorbic acid, dehydroascorbic acid and DCGA in the human s erythrocytes. The concentrations of the AA, DAA DCGA were learned in the common erythrocytes mass. Our results showed that concentration of AA is lower that concentration of DAA, DCGA. Приложение 1 Содержание АК, ДАК и ДКГК в эритроцитах детей, страдающих инсулинзависимым сахарным диабетом мг АКДКГКДАКАК127,3213,067,96,36227,6816,66 8,92,12312,565,33,523,74417,8610,024,163 ,68519,78116,362,42617,8410,666,700,8472 6,6412,147,86,7813,184,143,885,16918,041 0,264,403,381019,7411,126,222,4112716,94 8,0621218,1410,86,820,521319,768,484,247 ,041414,828,325,301,21527,528,489,329,68 1617,018,156,82,061719,57,019,13,391816, 46,45,434,571917,75,227,924,562012,44,81 6,11,492116,337,496,42,442217,776,299,22 ,212323,2710,017,65,662418,87,268,133,41 2520,58,167,35,042622,559,256,247,062717 ,749,1462,62819,227,177,34,752916,386,19 6,293,93024,1410,217,246,693116,888,195, 33,393219,029,144,94,983319,746,77,165,8 83422,1610,28,123,843516,016,95,493,6236 13,37,14,22,083719,29,036,593,5819,528,9 66,544,11004633,520,5 Приложение 2 Содержание АК, ДАК и ДКГК в эритроцитах детей, страдающих инсулинзависимым сахарным диабетом и здоровых детей форма АК ДКГК ДАК АК АК ДКГК ДАК АК АК М m М m М m М m М m М m М m М m С 19.52 8.96 0.9 6.54 0.49 4.1 0.04 12.480.5 6.16 1.01 2.2 0.56 4.28 0.82 0.89 100 46 33.5 20.5 100 49.4 17.6 33 Р 0.01 0.05 0.01 0.01 0.01 0.05 0.01 0.01.