В статье приводятся результаты исследования металло-лигандного гомеостаза в клетках эпидермиса у 954 ликвидаторов аварии на Чернобыльской АЭС и 947 практически здоровых лиц с помощью атомно-эмиссионной спектрометрии и ЭПР-анализа. Особый интерес вызывала возможная связь редокс-статуса с количественными сдвигами в металло-лигандном гомеостазе, которые можно было бы использовать в качестве дискриминаторов окислительного/нитрозативного стресса. Отличительные признаки последнего, которые касались, главным образом, электрогенных металлов (Ca, K, Na), были обнаружены не только среди ликвидаторов аварии, но и у некоторых практически здоровых лиц, что может свидетельствовать о наличии у них окислительного/нитрозативного стресса не лучевой природы. Выявленная связь внутриклеточной продукции оксида азота (NO) с количественными сдвигами электрогенных металлов может указывать на возможное участие NO в генерации электрического потенциала клетки. Более того, изменения электрического потенциала на фоне окислительного/нитрозативного стресса, вызванные концентрационными сдвигами ионов электрогенных металлов (и в первую очередь Ca2+), могут, по мнению авторов, носить колебательный характер. Это объясняется тем, что NO, ионы Fe2+ и низкомолекулярные тиолы способны образовывать самоподдерживающуюся, саморегулирующуюся химическую систему, в которой непрерывно возникают S-нитрозотиолы и динитрозильные комплексы железа с тиол-содержащими лигандами. Их взаимопревращение обеспечивает колебательное изменение уровня этих соединений и сопутствующее этому процессу периодические колебания содержания NO, NO+ (по типу реакции Белоусова-Жаботинского).
азота, металло-лигандный гомеостаз, редокс-статус, эпидермис
В последние годы для определения элементного статуса человека приобрёл популярность метод ко-личественной спектрометрии такого биосубстрата, как волосы. Пригодность для проведения массовых исследований, неинвазивный способ забора проб, возможность длительного хранения образцов в обычных условиях, удобство и простота их транспортировки – всё это не могло не привлечь внимание исследователей. Однако в появившихся публикациях на эту тему элементный состав волос выступает как некий интегральный критерий обеспеченности минералами всего организма, что выглядит спорным и требует специального обсуждения. Во-первых, концентрационные значения химических элементов (не только металлов), содержащихся в волосах, имеют, по данным атомно-эмиссионной спектрометрии, выраженный индивидуальный разброс: коэффициент вариации (CV) в среднем 125,5±17,5% [1]. Уже сам этот факт наводит на мысль, что причиной наблюдаемых сдвигов может быть отнюдь не «гипо- или гиперэлементоз», а перераспределение химических элементов с участием внутри- и экстраклеточных регуляторов трансмембранного трафика минералов, практически не влияющего на элементный состав организма в целом. Во-вторых, в диагностике нарушений металло-лигандного гомеостаза (МЛГ) на уровне всего организма оценка элементного статуса кожи и её придатков (как части выделительной системы) требует осторожности. Последняя необходима и во всех других случаях, когда объектом исследования оказываются продукты выделения (например, моча). Неоднозначность трактовки результатов элементного анализа по биосубстратам выделительной системы (пот, моча, выдыхаемый воздух, эпидермис и его дериваты) может возникнуть при сбоях в работе систем по «удерживанию» в организме эссенциальных металлов (например, гемового Fe). Как известно, небольшая по размеру молекула свободного (несвязанного) гемоглобина способна легко пройти через почечный фильтр и оказаться в моче (гемоглобиноурия). Однако в норме это не происходит, из-за связывания гемоглобина молекулой транспортного белка – гаптоглобина. Образовавшийся комплекс «гемоглобин-гаптоглобин», в силу своих размеров, уже не может пройти через поры базальной мембраны, сохраняя тем самым гемовый пул железа для ресинтеза гемсодержащих белков.
1. Петухов В.И, Дмитриев Е.В, Шкестерс А.П, Скальный А.В. Проблемы интегральной оценки элементного статуса человека по данным спектрометрии волос // Микроэлементы в медицине. 2006. Т. 7. №4. С. 7-14.
2. Петухов В.И., Баумане Л.Х., Рестэ Е.Д., Звагуле Т.Я., Романова М.А., Шушкевич Н.И., Сушкова Л.Т., Скавронский С.В., Щуков А.Н. Диагностика нитрозативного стресса с помощью количественной эпр-спектроскопии эпидермальных клеток // Бюл. эксперимент. биол. мед. 2012. Т. 154. №12. С. 698-700.
3. Петухов В.И., Лакарова Е.В. К вопросу об использовании элементного анализа биосубстратов для оценки металлолигандного гомеостаза // Микроэлементы в медицине. 2007. Т. 8. № 4. С. 51-53.
4. Argüello, J.M. Identification of Ion-Selectivity Determinants in Heavy-Metal Transport P1B-type ATPases // J. Membrane Biol. 2003. Vol. 195. P. 93-108.
5. Argüello, J.M., Eren, E. The Structure and Function of Heavy Metal Transport P1B-ATPases // Biometals. 2007. Vol. 20. P. 233-248.
6. Axelsen, K.B., Palmgren, M.G. Evolution of substrate specicities in the P-Type ATPase super-family. // J. Mol. Evol. 1998. Vol. 46. P. 84-101.
7. Bera A.K., Jarque C.M., Bera A.K., Jarque C.M. Efficient Tests for Normality, Homoscedasticity and Serial Independence of Regression Residuals // Economics Letters. 1980. 6 (3). P. 255-259.
8. Davison A.C, Hinkley V.D. Bootstrap methods and their application. Cambridge University, 1997.
9. Hogg N. Biological chemistry and clinical potential of S-nitrosothiols // Free Rad. Biol. Med. 2000. Vol. 28. P. 1478-1486.
10. Kumerova A.O., Lece A.G., Skesters A.P., Orlikov G.A., Seleznev J.V., Rainsford K.D. Antioxidant defense and trace element imbalance in patients with postradiation syndrome: rst report on phase I studies // Biol. Trace Element. Res. 2000. Vol. 77. P. 1-12.
11. Lakatta E.G., Maltsev V.A., Vinogradova T.M. A Coupled SYSTEM of Intracellular Ca2+ Clocks and Surface Membrane Voltage Clocks Controls the Timekeeping Mechanism of the Heart´s Pacemaker // Circ. Res. 2010. Vol. 106. P. 659-673.
12. Lakatta E.G., Maltsev V.A., Bogdanov K.Y., Stern M.D., Vinogradova T.M. Cyclic variation of intracellular calcium: a critical factor for cardiac pacemaker cell dominance // Circ. Res. 2003. Vol. 92. P. e45-50.
13. Lilliefors H. On the Kolmogorov-Smirnov Test for Normality with Mean and Variance Unknown // Journal of the American Statistical Association. 1967. Vol. 62 (318). P. 399-402.
14. Maltsev V.A., Lakatta E.G. Normal heart rhythm is initiated and regulated by an intracellular calcium clock within pacemaker cells // Heart Lung Circ. 2007. Vol. 16. P. 335-348.
15. Petukhov V.I., Dmitriev E.V., Kalvinsh I., Baumane L.Kh., Reste E.D., Zvagule T., Skesters A.P., Skalny A.V. Metal-Ligand Homeostasis in Epidermic Cells of Chernobyl Accident // Vitamins & Trace Elements. 2011. Vol. 1(2). P. 1-8.
16. Pinsky D.J., Patton S., Mesaros S., Brovkovych V., Kubaszewski E., Grunfeld S., Malinski T. Mechanical transduction of nitric oxide synthesis in the beating heart // Circ. Res. 1997. Vol. 81. P. 372-379.
17. Vanin A.F., Papina A.A., Serezhenkov V.A., Koppenol W.H. The mechanisms of S-nitrosothiol decomposition catalyzed by iron // Nitric Oxide, Biol. Chem. 2004. Vol. 10. P. 60-73.
18. Yaniv Y., Maltsev V.A., Escobar A.L., Spurgeon H.A., Ziman B.D., Stern M.D., Lakatta E.G. Beat-to-beat Ca 2+-dependent regulation of sinoatrial nodal pacemaker cell rate and rhythm // J. Mol. Cell. Cardiol. 2011. Vol. 51. P. 902-905.
