Характеристика показателей окислительного метаболизма при острой интоксикации, вызванной суррогатами алкоголя

РезюмеЦель данной работы - изучить показатели окислительного стресса у лиц с острой интоксикацией суррогатами алкоголя различной степени тяжести. Обследованы 30 человек в возрасте от 26 до 40 лет, поступивших с диагнозом "острая интоксикация суррогатами алкоголя средней и тяжелой степени". Пациенты были разделены на 2 группы: 1-ю группу составили 10 человек с острой интоксикацией суррогатами алкоголя средней степени тяжести (концентрация этанола в крови - 2,5-3,5 г/л); 2-ю группу - 20 человек с острой интоксикацией суррогатами алкоголя тяжелой степени (3,5-5,0 г/л). Контрольную группу составили 15 практически здоровых доноров, не употребляющих спиртные напитки. В плазме крови определяли содержание продуктов окисленных белков, содержащих битирозиновые сшивки, карбонильных производных белков и малонового диальдегида. В эритроцитах определяли содержание карбонильных производных белков и мембраносвязанного гемоглобина. Дополнительно в крови больных определяли биохимические лабораторные показатели (активность трансаминаз, общий билирубин, креатинин, мочевину и общий белок). Полученные данные обработаны с применением пакета статистических программ Excel с использованием критерия Манна-Уитни. В плазме крови больных 1-й группы содержание окисленных белков и малонового диальдегида превышало уровень у лиц контрольной группы соответственно на 40,4% (р<0,05) и на 28,4% (р<0,05). У больных 2-й группы эти показатели превышали показатели практически здоровых доноров на 60,6% (р<0,05) и 95,2% (р<0,01). В плазме крови больных обеих групп содержание карбонильных производных белков было достоверно ниже контроля. В эритроцитах крови больных уровень карбонильных производных белков был выше такового у представителей контрольной группы на 103,4% (р<0,05) и на 95,8% (р<0,05). Изменение содержания окисленных белков и альдегидов в крови больных опережает ответ со стороны традиционных биохимических показателей. Полученные результаты показали вовлеченность окисленно-модифицированных белков в механизм развития токсического эффекта при остром отравлении суррогатами алкоголя.

Ключевые слова:окислительный метаболизм, суррогаты алкоголя, острая интоксикация

Вопр. питания. 2016. № 3. С. 36-42.

Употребление суррогатных алкогольных напитков оказывает отрицательное влияние на качество и продолжительность жизни, является довольно значимым фактором, приводящим к развитию физической и социальной деградации личности с последующей инвалидизацией и преждевременной смертью. Установлено, что уровень потребления таких напитков населением в последнее время растет. По данным Всемирной организации здравоохранения, ежегодно в мире от последствий злоупотребления алкоголем умирает 2,5 млн человек [1-4].

К числу суррогатных алкогольных напитков, наиболее часто употребляемых на территории Казахстана и стран постсоветского пространства, относятся так называемые истинные суррогаты на основе недостаточно очищенного этилового спирта [5].

По уровню потребления алкоголя Казахстан занимает 34-е место среди 188 стран мира (10,96 л спирта на душу населения). По статистическим данным, в 2014 г. суррогатными алкогольными напитками отравились 13 891 человек (80,3 на 100 тыс. населения), среди них 2700 женщин, 34 ребенка в возрасте до 14 лет и 32 подростка - в возрасте от 15 до 17 лет. У 882 человек (5,1 на 100 тыс. населения) острые отравления суррогатами алкоголя стали причиной смерти [6].

Острая алкогольная интоксикация сопровождается избыточным образованием ацетальдегида, который под действием ацетальдегидрогеназы окисляется до уксусной кислоты, являющейся субстратом для последующего синтеза ацетил-КоА. Невостребованное циклом трикарбоновых кислот избыточное количество ацетил-КоА способствует превращению последнего в кетоновые тела с последующим развитием метаболического ацидоза.

В то же время повышенная концентрация ацетальдегида в клетке индуцирует активность фермента альдегидоксидазы с усиленной выработкой пероксида водорода и других активных форм кислорода [7]. Активные формы кислорода формируют состояние окислительного стресса, которое сопровождается процессами свободнорадикального окисления фосфолипидного слоя мембран клеточных структур с последующей их деструкцией, окислительной модификацией белковых структур организма и ослаблением антиоксидантной системы [7, 8].

Вместе с тем участие окислительного стресса в механизмах реализации токсического эффекта суррогатов алкоголя до сих пор недостаточно изучено.

Исследования в этом направлении имеют важное теоретическое значение для понимания патогенетических механизмов, лежащих в основе острых отравлений суррогатами алкоголя, так как в суррогатах, помимо этилового спирта, содержатся и другие токсические вещества. В свою очередь это позволит разработать подходы к коррекции метаболических расстройств при острых отравлениях суррогатами алкоголя и к предотвращению структурно-функциональных нарушений различных тканей и органов на соматогенной стадии интоксикации.

Цель работы - изучить показатели окислительного стресса у лиц с острой интоксикацией суррогатами алкоголя различной степени тяжести.

Материал и методы

Были обследованы 30 человек в возрасте от 26 до 40 лет (средний возраст - 34,0±5,0 года), поступивших с диагнозом острого отравления суррогатами алкоголя средней и тяжелой степени. Обследуемые лица были разделены на 2 группы. Первую группу составили 10 человек с острой интоксикацией суррогатами алкоголя средней степени тяжести (концентрация этанола в крови - 2,5-3,5 г/л). Вторую группу составили 20 человек с острой интоксикацией суррогатами алкоголя тяжелой степени (концентрация этанола в крови - 3,5-5,0 г/л). Контрольную группу составили 15 практически здоровых доноров того же возраста, не употребляющих спиртные напитки.

В ходе исследования определяли следующие показатели окислительного стресса: содержание карбонильных производных белков (КПБ) в эритроцитах и плазме крови по методу R.L. Levine и соавт. [9]; в плазме крови оценивали уровень малонового диальдегида (МДА) по методу М.С. Гончаренко и А.М. Латиповой [10].

В плазме крови также определяли содержание продуктов окисления белков, содержащих битирозиновые сшивки (advanced oxidation protein products - АОРР), используя метод V. Witko-Sarsat и соавт. [11].

В эритроцитах оценивали процент мембраносвязанного гемоглобина (МСГ) по методу З.С. Токтамысовой и Н.Х. Биржановой [12]. Измерение проводили на спектрофотометре “PD-303UV APEL” (“APEL”, Япония).

Помимо показателей окислительного стресса дополнительно был изучен ряд биохимических показателей плазмы крови: активность аланинаминотрансферазы (АЛТ), аспартатаминотрансферазы (АСТ), концентрация креатинина, мочевины, общего билирубина и общего количества белка, позволяющих оценить функциональное состояние печени и почек при острой интоксикации суррогатами алкоголя различной степени тяжести. Эти исследования проводили на полуавтоматическом биохимическом анализаторе “Rx Monza” (“Randox”, Великобритания) с использованием наборов реактивов того же производителя.

Полученные данные обработаны с использованием пакета статистических программ Excel с использованием критерия Манна-Уитни.

Результаты и обсуждение

Анализ динамики показателей рутинного биохимического исследования крови выявил, что у больных 1-й группы общее количество белка, уровни креатинина и мочевины, общее количество билирубина не отличались от таковых у контрольной группы. Отмечена тенденция к увеличению активности АЛТ и АСТ в крови больных 1-й группы соответственно на 10 (р>0,05) и на 35% (р>0,05).

У больных 2-й группы общее количество белка и концентрация мочевины в плазме крови не отличались от показателей контрольной группы, тогда как уровни общего билирубина и креатинина превысили соответствующие значения контроля соответственно на 32 (р<0,05) и на 46% (р<0,05). Также наблюдалось увеличение активности АЛТ и АСТ в крови больных 2-й группы - на 88 (р<0,01) и 136% (р<0,01) по сравнению с контролем.

Эти изменения биохимических показателей свидетельствуют о нарастании деструктивных процессов в клеточных структурах, прежде всего в гепатоцитах, с последующим нарушением систем детоксикации организма больных. Полученные нами данные хорошо согласуются с результатами других авторов [5].

Результаты исследования показателей окислительного стресса в плазме крови и эритроцитах больных представлены в табл. 1 и 2. Из данных табл. 1 следует, что в плазме крови больных возрастает содержание АОРР и МДА, причем прослеживается тенденция к увеличению этих показателей по мере нарастания степени тяжести интоксикации суррогатами алкоголя.

Так, в плазме крови больных 1-й группы содержание АОРР и МДА было выше соответственно на 40,4 и 28,4%; у больных 2-й группы - на 60,6 и 95,2% по сравнению с таковым у лиц из контрольной группы. Вместе с тем в плазме крови больных в обеих группах обнаружено достоверно сниженное содержание КПБ по сравнению с контролем на 60,1-62,5%.

Из данных табл. 2 следует, что в эритроцитах крови больных достоверно возрастало содержание КПБ. Так, у больных 1-й группы этот показатель превысил значение контроля на 103,4%, а у больных 2-й группы - на 95,8%.

В то же время не обнаружено изменений содержания мембраносвязанного гемоглобина относительно контроля.

Прежде всего обращает на себя внимание тот факт, что достоверное изменение содержания окисленных белков и альдегидов уже регистрируется в крови больных с острой интоксикацией суррогатами алкоголя средней степени тяжести и опережает ответ со стороны традиционных биохимических показателей. В крови больных с острой интоксикацией суррогатами алкоголя тяжелой степени наряду с достоверным ростом уровня окисленных белков и альдегидов возрастает активность трансаминаз, увеличивается содержание общего билирубина и креатинина. Выявлена зависимость изменения содержания МДА от степени тяжести острой интоксикации суррогатами алкоголя.

Сопоставление данных по окисленным белкам показало разнонаправленное изменение КПБ в плазме крови и эритроцитах больных с острой интоксикацией суррогатами алкоголя: увеличение их содержания в эритроцитах при снижении в плазме крови. В то же время в плазме крови больных достоверно возрастало содержание АОРР. Изменение содержания окисленных белков в плазме крови развивалось синхронно с увеличением МДА. Известно, что белки характеризуются различной чувствительностью к действию прооксидантов [13, 14]. Снижение КПБ в плазме крови больных с острой интоксикацией суррогатами алкоголя обусловлено увеличением в крови концентрации реактивных альдегидов, образующихся в результате биотрансформации суррогатов алкоголя, и их взаимодействием с белками плазмы крови, главным образом с альбумином [15]. Образование аддуктов реактивных альдегидов с белками приводит к уменьшению пула чувствительных к карбонилированию белков (оцениваемых по реакции с динитрофенилгидразином). Увеличение доли окисленного альбумина свидетельствует об уменьшении антиоксидантной активности плазмы крови, что вносит свой вклад в сохранение высокого уровня окислительного стресса [16]. Окисленный альбумин способен активировать нейтрофилы, поддерживая тем самым воспалительный процесс [17]. В любом случае феномен снижения содержания КПБ в плазме крови больных с острой интоксикацией суррогатами алкоголя требует дальнейшего изучения.

Рост АОРР в плазме крови при реализации токсического эффекта суррогатов алкоголя, по всей вероятности, происходит прежде всего за счет фибриногена [17, 18], хотя не исключено участие и других белков плазмы крови. Увеличение окисленной формы фибриногена представляет потенциальную угрозу для активации гемостаза, в том числе через агрегацию тромбоцитов [19].

Увеличение уровня КПБ в эритроцитах является индикатором развития внутриклеточного окислительного стресса, что приводит к нарушению метаболизма и газотранспортной функции самих эритроцитов [20].

Таким образом, полученные нами данные показали вовлеченность окисленно-модифицированных белков в механизм развития токсического эффекта при острых отравлениях суррогатами алкоголя.

На основании проведенного исследования можно сделать следующее заключение. При отравлении суррогатами алкоголя происходит достоверное синхронное изменение содержания окисленных белков и МДА в плазме крови и эритроцитах больных, опережающее ответ со стороны трансаминаз, общего билирубина и креатинина.

Высказаны предположения об участии окисленных белков как одного из звеньев патогенеза тяжелых тканевых и органных нарушений при острых отравлениях суррогатами алкоголя, что следует учитывать при разработке подходов к коррекции метаболических расстройств.

Литература

1. Razvodovsky Y. Use of alcohol surrogates by alcohol dependent patients // Eur. Psychiatry. 2015. Vol. 30, suppl. 1. Article: 0468. doi: 10.1016/S0924-9338(15)30371-0

2. Bobrova N., West R., Malutina D. et al. Drinking alcohol surrogates among clients of an alcohol-misuser treatment clinic in Novosibirsk, Russia // Subst. Use Misuse. 2009. Vol. 44, N 13. P. 1821-1832.

3. Parna K., Leon D. Surrogate alcohol drinking in Estonia // Alcoholism: Clin. Exp. Res. 2011. Vol. 35, N 8. P. 1454-1457.

4. Klevno V.A., Kuchina E.V. Clinical, laboratory and morphological manifestations of fatal and non-fatal poisonings by alcoholic beverage substitutes // Forensic Med. Examination. 2008. Vol. 5. P. 36-38.

5. Бонитенко Ю.Ю. Острые отравления этанолом и его суррогатами. СПб. : ЭЛБИ-СПб, 2005. 224 с.

6. Ескалиева А.Т., Кисина М.Ш., Кудерина Л.Т. Наркологическая помощь населению Республики Казахстан. Статистический сборник за 2013-2014 гг. Павлодар : Изд-во МЗРК, Республиканский научно-практический центр медико-социальных проблем наркомании, 2015. 25 с.

7. Долго-Сабуров В.Б., Петров А.Н., Беляев В.А. О роли окислительного стресса в формировании цитотоксических эффектов этанола // Токсикол. вестн. 2010. № 1. С. 6-10.

8. Панченко Л.Ф., Давыдов Б.В., Теребилина Н.Н. и др. Окислительный стресс при алкогольной болезни печени // Биомед. химия. 2013. Т. 59, вып. 4. С. 452-458.

9. Levine R.L., Garland D., Oliver C.N. et al. Determination of carbonyl content in oxidatively modified proteins // Methods Enzymol. 1990.Vol. 186. P. 464-478.

10. Гончаренко М.С., Латипова А.М. Метод оценки перекисного окисления липидов // Лаб. дело. 1985. № 1. C. 60-61.

11. Witko-Sarsat V., Frielander M., Capeillere-Blandin C. et al. Advanced oxidation protein products as a novel marker of oxidative stress in uremia // Kidney Int. 1996. Vol. 49. P. 1304-1313.

12. Токтамысова З.С., Биржанова Н.Х. О мембраносвязанном гемоглобине // Биофизика. 1990. Т. 35, № 6. С. 1019-1020.

13. Rahal A., Kumar A., Singh V. et al. Oxidative Stress, Prooxidants, and Antioxidants: The Interplay // Biomed. Res. Int. 2014. Article ID 761264. 19 p. URL: http://dx.doi.org/10.1155/2014/761264

14. Cecarini V., Gee J., Fioretti E. et. al. Protein oxidation and cellular homeostasis: Emphasis on metabolism // Biochim. Biophys. Acta. 2007. Vol 1773, N. 2. P. 93-104.

15. Mera K., Takeo K., Izumi M. et al. Effect of reactive-aldehydes on the modification and dysfunction of human serum albumin // J. Pharm. Sci. 2010. Vol. 99, N 3. P. 1614-1625.

16. Sitar M.E., Aydin S., Cakatay U. Human serum albumin and its relation with oxidative stress // Clin. Lab. 2013. Vol. 59, N 9-10. P. 945-952.

17. Michelis R., Kristal B., Zeitun T. et al. Albumin oxidation leads to neutrophil activation in vitro and inaccurate measurement of serum albumin in patients with diabetic nephropathy // Free Radic. Biol. Med. 2013. Vol. 60. P. 49-55.

18. Colombo G., Clerici M., Giustarini D. et al. A central role for intermolecular dityrosine cross-linking of fibrinogen in high molecular weight advanced oxidation protein product (AOPP) formation // Biochim. Biophys. Acta. 2015. Vol. 1850. P. 1-12.

19. Selmeci L., Szеkely M., Soos P. et al. Human blood plasma advanced oxidation protein products (AOPP) correlates with fibrinogen levels // Free Radic. Res. 2006. Vol. 40, N 9. P. 952-958.

20. Mohanty J.G., Nagababu E., Rifkind J.M. Red blood cell oxidative stress impairs oxygen delivery and induces red blood cell aging // Front. Physiol. 2014. Vol. 5. P. 84.

Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License («Атрибуция - Всемирная»)

SCImago Journal & Country Rank
Scopus CiteScore
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
Тутельян Виктор Александрович
Академик РАН, доктор медицинских наук, профессор, научный руководитель ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»

Журналы «ГЭОТАР-Медиа»