Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Зміна активності ферментів системи антиоксидантного захисту у нирках щура за дії гістаміну.
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Львівський національний університет ім.Івана Франка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2014
Тип роботи:
Бакалаврська робота
Предмет:
Інші
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Львівський національний університет імені Івана Франка
Біологічний факультет
Кафедра біофізики та біоінформатики
ДИПЛОМНА РОБОТА БАКАЛАВРА
на тему
Зміна активності ферментів системи антиоксидантного захисту у нирках щура за дії гістаміну
ЗМІСТ
Вступ…………………………………………………………………………..3
РОЗДІЛ І.ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ…………………………………………….5
1.1 Антиоксидантна система, як захист проти вільних радикалів ………..5
1.1.1 Властивості супероксиддисмутази…………………………………….7
1.1.2 Властивості каталази……………………………………………………8
1.1.3 Властивості глутатіонпероксидази………………………………….....9
1.2 Гістамін:історія вивчення, структура,шляхи синтезу і вивільнення ...11
1.2.1 Шляхи інактивації гістаміну………………………………………….15
1.2.2 Дія гістаміну на організм……………………………………………...22
РОЗДІЛ ІІ.МЕТОДИ І МАТЕРІАЛИ ДОСЛІДЖЕННЯ…………………..23
2.1Характеристика об’єкту дослідження…………………………………..25
2.2 Визначення активності супероксиддисмутази………………………...26
2.3 Визначення активності каталази………………………………………..27
2.4 Визначення активності глутатіонпероксидази………………………...28
РОЗДІЛ ІІІ.РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ...................................30
3.1Активність супероксиддисмутази у нирці щура за дії гістаміну...........30
3.2 Активність каталази у нирці щура за дії гістаміну……………………31
3.3 Активність глутатіонпероксидази у нирці щура за дії гістаміну…….36
РОЗДІЛ IV.ОХОРОНА ПРАЦІ……………………………………………..40
4.1 Аналіз стану виробничих умов…………………………………………40
4.1.1 Характеристика лабораторії…………………………………………..40
4.1.2 Аналіз методів досліджень та характеристика обладнання………..41
4.1.3 Характеристика об’єкту дослідження та речовин, їх небезпечні властивості…………………………………………………………………………43
4.2 Організаційно-технічні заходи…………………………………………45
4.2.1 Організація робочого місця та роботи………………………………45
4.2.2 Санітарно-гігієнічні вимоги до умов праці…………………………45
4.2.3 Заходи безпеки при роботі з обладнанням, об’єктом дослідження та речовинами…………………………………………………………………………46
ЛІТЕРАТУРА.................................................................................................49
ВСТУП
На сьогоднішній день поширеними стають алергічні реакції організму на різні чинники. Відомо, що при алергії відбувається вивільнення гістаміну з гістаміноцитів. У звичайних умовах гістамін знаходиться в організмі переважно у зв'язаному (неактивному) стані. При різних патологічних процесах (анафілактичний шок, опіки, відмороження, сінна лихоманка, кропив'янка та інші алергічні захворювання), а також під час потрапляння до організму деяких хімічних речовин, кількість вільного гістаміну підвищується. Речовинами, що здатні вивільняти гістамін є d-тубокуратин, морфін, йодовмісні рентгеноконтрастні препарати, високомолекулярні сполуки (поліглюкін та ін.) і інші лікарські засоби.
Вільний гістамін має значну активність: він викликає спазм гладких м'язів (включаючи м'язи бронхів), розширення капілярів і зниження артеріального тиску, застій крові в капілярах і збільшення проникності їхніх стінок, викликає набрякання оточуючих тканин і згортання крові.
Відомо, що антиоксидантна система захисту організму контролює і гальмує всі етапи вільнорадикальних реакцій, починаючи від їх ініціації і закінчуючи утворенням гідроперекисів та малонового диальдегіду. Основний механізм контролю цих реакцій пов'язаний з ланцюгом оборотних окисно-відновних реакцій іонів металів, глутатіону, аскорбату, токоферолу та інших речовин, значення яких особливо важливе для збереження довго існуючих макромолекул нуклеїнових кислот і білків, деяких складових мембран.
На сьогодні залишається невідомою дія вільного гістаміну на функціональні параметри різних тканин організму, зокрема нирки, яка виконує видільну функцію. З огляду на це, важливо зафіксувати зміни системи антиоксидантного захисту у клітинах цього органу за дії гістаміну.
Мета: дослідити стан антиоксидантної системи у нирці щура за дії гістаміну.
Завдання:
Визначити активність супероксиддисмутази (СОД), каталази (КАТ), глутатіонпероксидази (ГПО) у нирках інтактних тварин.
Дослідити зміну активності СОД, КАТ, ГПО у нирках щура за дії гістаміну у концентраціях 1 та 8 мкг/кг.
Розділ 1.
ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ
1.1. Антиоксидантна система, як захист проти вільних радикалів
Антиоксидантна система захисту організму (АОСЗО) контролює і гальмує всі етапи вільнорадикальних реакцій, починаючи від їх ініціації і закінчуючи утворенням гідроперекисів та малонового диальдегіду. Основний механізм контролю цих реакцій пов'язаний з ланцюгом оборотних окисно-відновних реакцій іонів металів, глутатіону, аскорбату, токоферолу та інших речовин, значення яких особливо важливе для збереження довго існуючих макромолекул нуклеїнових кислот і білків, деяких складових мембран. Не випадково рівень активності АОСЗО досягає максимальних значень до початку S-фази, коли ДНК деспіралізується і особливо уразлива до продуктів вільнорадикального пероксидного окиснення. Є підстави вважати, що тривалість життя макромолекул у клітині багато в чому визначається саме їх стійкістю до атаки вільно-радикальних продуктів [21, 22, 24,25].
Виходячи з сучасних уявлень про механізм вільнорадикального пероксидного окиснення, АОСЗО можна умовно розділити на наступні групи залежно від того, на яку ланку метаболізму спрямована її дія [33]. До першої групи антиоксидантної системи захисту відносять жиророзчинні ендогенні антиоксиданти: вітаміни групи Е (токофероли), убіхінон, вітаміни групи А (ретиноли) та провітаміни групи А (α-, β-, γ-каротини), вітаміни групи D (кальцифероли), К (філохінони і менахінон), ліпоєва кислота, деякі стероїдні гормони, мелатонін та інші. До другої групи відносять захисні ферменти: СОД, каталазу, глутатіонредуктазy (ГР), а також низько- та високомолекулярні сполуки, що містять тіольні- та селеногрупи, зокрема цистеїн, цистін та інші.
Ці захисні ферменти запобігають надлишковому утворенню активних форм кисню та приймають участь в нерадикальному розкладанні пероксидів ліпідів. Так, СОД є ключовим ферментом антирадикального захисту. Вона дисмутує супероксидрадикал до менш токсичного пероксиду водню [23].
Третя захисна система — це два ферменти: глутатіонпероксидаза (ГПО) і глутатіонтрансфераза (ГТ). ГПО каталізує розкладання гідропероксидів ліпідів нерадикальним шляхом за допомогою глутатіону відновленого. Більше 70 % ГПО локалізуються у цитозолі, тоді як 25–30 % – у матриксі мітохондрій. При цьому дія фосфоліпаз полягає у відщeпленні окисненої жирної кислоти, що містить гідропероксидну групу (LOOH), а дія глутатіонпероксидази зводиться до відновлення цієї групи до спиртової з одночасним окисненням глутатіону (GSH) до дисульфіду (GSSH).
Для детоксикації Fe2+ в організмі існує четверта захисна система: окиснення і зв'язування іонів Fe2+. У плазмі крові ця система представлена ферментом церулоплазміном (фероксидазою), що окиснює Fe2+ до Fe3+ киснем без утворення вільних радикалів, та білком трансферином, який зв'язує і переносить у кров'яному руслі іони Fe3+, а потім захоплюється клітинами. У клітинах іони заліза можуть відновлюватися аскорбіновою кислотою та іншими відновниками, але потім окиснюються і депонуються всередині ферментного білкового комплексу феритину.
Властивості антиоксидантів. До антиоксидантів відносяться деякі вітаміни, мінерали і ферменти (або ензими), які порушують процес утворення вільних радикалів в організмі і запобігають їхній шкідливій дії [33, 35].
Вільні радикали – це атоми або групи атомів, які викликають пошкодження клітини, порушують функції імунної системи, що призводить до інфекційних і різних дегенеративних захворювань, включаючи рак і серцево-судинні патології. Вчені вважають, що пошкодження, яке викликається вільними радикалами, є основою процесів старіння.
Відомі наступні групи вільних радикалів, що утворюються в організмі: пероксиди, гідроксильні радикали, пероксид водню, різні ліпідні пероксидні сполуки, гіпохлоритні радикали і деякі інші. Вони можуть утворюватися під впливом радіації, токсичних хімічних сполук, тривалої дії сонячних променів, а також різних метаболічних процесів, таких як розщеплення жирів при утворенні енергії.
Кількість вільних радикалів в організмі зазвичай контролюється за рахунок дії спеціальних ферментів, які нейтралізують ці шкідливі сполуки. У організмі утворюється 4 таких ферменти: СОД, метіонінредуктаза, каталаза і ГПО.
Для того, щоб звести до мінімуму пошкодження, що викликаються вільними радикалами, слід приймати препарати, що містять антиоксиданти. Вважається, що прийом таких добавок запобігає розвитку злоякісних новоутворень [21, 22].
1.1.1 Властивості супероксиддисмутази
Ключовим ферментом антиоксидантного захисту є СОД. Разом з каталазою та іншими антиоксидантними ферментами, вона захищає організм від високотоксичних кисневих радикалів. При її участі розривається ланцюг вільнорадикальних процесів на початку свого зародження на стадії одно-електронного відновлення кисню з утворенням супероксидного аніон-радикалу. Таким чином, вона відіграє найважливішу роль в антиоксидантному захисті практично всіх типів клітин, що так або інакше знаходяться у контакті з киснем [9, 12, 27, 28].
Реакцію дисмутації супероксиду, що каталізується супероксиддисмутазою, можна розділити на дві частини (парціальні реакції) наступним чином:
M(n+1)+ − СОД + O2− → Mn+ − СОД + O2
Mn+ − СОД + O2− + 2H+ → M(n+1)+ − СОД + H2O2
де, М (перехідний метал) = Сu (n=1); Mn (n=2); Fe (n=2); Ni (n=2).
В даній реакції окислений стан катіона метала варіює між n та n+1.
На даний час виділено кілька ізоферментних форм СОД. В організмі людини існує три типи супероксиддисмутаз. СОД1 – знаходиться у цитоплазмі, СОД2 – у мітохондріях (рис. 1), а СОД3 – це позаклітинна форма. Перша форма – димерна, тоді як друга і третя форми – тетрамерні (складаються з чотирьох рівних субодиниць). СОД1 і СОД3 мають мідь у активному центрі. Cu, Zn-СОД (31 кДа) є найбільш розповсюдженою та добре вивченою. Вона міститься у клітинах еукаріот і володіє чутливістю до дії ціанідів. Молекула ферменту складається з двох ідентичних субодиниць, кожна з яких в області активного центру містить один атом міді та цинку [28, 42,43].
/
Рис. 1. Структура мітохондріальної супероксиддисмутази людини.
Mn-СОД є ціанрезистентною формою і знаходиться в основному в матриксі мітохондрій і хлоропластів еукаріот. На даний час цей ізофермент СОД виявлено у бактерій. Складається з чотирьох субодиниць, що містять іон марганцю в області активного центру. Виділяють ще одну ізоформу СОД – залізовмісний фермент, який спочатку був помічений у прокаріот. На даний час доведено, що цей фермент широко розповсюджений [4, 5].
1.1.2 Властивості каталази
Каталаза – фермент, що каталізує реакції розчеплення пероксиду водню, що утворюється у процесі біологічного окиснення, на воду і молекулярний кисень: 2H2O2 = 2H2O + O2. В окисненому стані каталаза може проявляти пероксидазну активність, беручи участь в окисненні спиртів і альдегідів. Каталаза є одним із найшвидших ферментів: одна молекула каталази здатна перетворити кілька мільйонів молекул пероксиду водню на воду і кисень за секунду [34].
За структурою, каталаза – тетраметр з чотирьох поліпептидних ланцюжків, кожний близько 500 амінокислот у довжину (рис.2). Кожна субодиниця у своєму активному центрі містить гем і зв’язані з молекулою НАДФН. До активного центра іде вузький канал, який перешкоджає проникненню більших молекул за Н2О2. При дисоціації субодиниць каталаза втрачає свою активність. При дослідженні третинної структури було встановлено, що кожна субодиниця містить великий і широкий домен з антипаралельними бета-складками, спіральними включеннями і малий домен з чотирма альфа-спіралями. Лігандами гемового заліза виступають залишки тирозину, гістидину та аспарагіну.
/
Рис. 2. Структура каталази.
Каталітична швидкість каталази досить висока і складає приблизно 45 тис. молекул Н2О2 за секунду.
Оптимальна кислотність для роботи каталази – рН 7,0, тоді як оптимальна температура залежить від виду.
Найбільша концентрація каталаз у печінці. В пероксисомах гепатоцитів частина каталаз складає близько 40% усіх білків, також висока її концентрація є у мітохондріях і ендоплазматичному ретикулумі [28].
Каталаза міститься в більшості аеробних клітин. У тварин вона міститься майже у всіх тканинах організму. Найбільша її кількість у печінці, нирках і еритроцитах. На субклітинному рівні каталаза, в основному, локалізована в пероксисомах і цитозолі. Найбільша її кількість може міститися у лізосомах і мітохондріях. Каталаза відноситься до внутрішньоклітинних ферментів, через високу молекулярну масу погано проникає у внутрішньоклітинне середовище, де може швидко піддаватися протеолітичному розщепленню [45].
1.1.3 Властивості глутатіонпероксидази
Глутатіонпероксидаза захищає організм від окислювального пошкодження. Вона каталізує відновлення перекисів ліпідів у відповідні спирти і відновлення перекису водню до води [13].
Прикладом реакцій, що каталізуються ферментом гултатіонпероксидазою є реакція:
2GSH + H2O2 → GS-SG + 2H2O
Фермент глутатіонпероксидаза відновлює окислений глутатіон і завершує цикл:
GS-SG + NADPH + H+ → 2 GSH + NADP+ , де
GSH – відновлений мономерний глутатіон, а GS-SG – дисульфід глутатіона.
По своїй структурі ГПО є тетраметром (рис. 3), з молекулярною масою кожної субодиниці 19 кДа. Кожна субодиниця містить по одному атому селену, зв’язаного з цистеїновими залишками. Фермент локалізований, в основному, у цитозолі. На даний час відомо 5 ізоферментних форм селенвмістимої ГПО. В плазмі і молоці виявлено позаклітинний ізофермент, в цитоплазмі клітин печінки і кишечника ізофермент ГПО-G1. Виявлено ізофермент, що не містить селену і є ідентичним глутатіон-S-трансферазі.
/
Рис. 3. Структура глутатіонпероксидази.
ГПО, використовуючи відновлену форму глутатіона в якості субстрату, ефектив6но розщеплює не тільки пероксид водню, але і органічні гідропероксидні сполуки, включаючи гідропероксиди поліненасичених жирних кислот. В умовах окисного стресу, коли різко зростає концентрація пероксиду водню, основна роль в її розщепленні належить каталазі. Активність ГПО залежить від концентрації відновленої форми глутатіону. Відновлення утвореного окисненого глутатіону здійснюється за рахунок роботи фермента глутатіонредуктази – цитоплазматичного білка, розміщеного в тканинах подібно глутатіонпероксидазі. Діяльність глутатіонредуктази залежить від рівня НАДФН і від стану пентозофосфатного циклу та активності її ключового фермента глюкозо-6-фосфатдегідрогенази. Вона відновлює окиснений глутатіон, використовуючи НАДФН, який утворюється за рахунок реакцій пентозного циклу [29, 36].
1.2 Гістамін: історія вивчення, структура, шляхи синтезу та вивільнення.
Гістамін синтезований у 1907 р. і описаний у 1910 р. як речовина (“beta-1”), яка зумовлює специфічне скорочення клубової кишки морської свинки та має вазодепресорну дію. Проте знадобилося 17 років, аби продемонструвати його присутність в інших тканинах. Відношення між гістаміном і анафілактичною реакцією було доведене у 1929 р., і його ідентифіковано, як посередник анафілактичних реакцій у 1932 р. Пошук сполук для нейтралізації патологічних ефектів гістаміну почався в Інституті Пастера в Парижі з 1930-х років. Незабаром такі сполуки (на етилендиаміновій основі) були знайдені, і вони частково нівелювали ефекти гістаміну. Першими антигістамінними хімічними препаратами були адренолітикбензодіоксан і піпероксан. Про них повідомили др. Ungar, Parrot і Bovet у 1937 р. Ці автори показали блокування дії гістаміну на клубовій кишці морської свинки. Згодом виявилося, що суміш даних препаратів надзвичайно небезпечна для організму; однак заміна ефірного кисню на аміногрупу в їхній структурі привела до появи анілінових похідних етилендіаміну. За це дослідження др. Bovet отримав Нобелівську премію в 1957 р.. Перший антигістамінний препарат, що використовувався для лікування людей, був антерган, але його згодом замінив неоантерган, який все ще застосовують, щоб нейтралізувати побічні ефекти дії гістаміну. Після 1945 р. ці антигістамінні препарати широко використовуються в лікуванні різних алергічних захворювань: сінної лихоманки, кропив’янки, алергічного риніту. Проте дані препарати мають побічні ефекти, серед яких є седативний прояв (седація). Антигістамінним препаратом, застосованим у клініці, був хлоропірамін (супрастин), запропонований і вивчений др. Halpern у 1942 р. Пізніше ним же були описані фенотіазин і його похідні, які широко застосовуються у клінічній практиці до теперішнього часу [1].
Гістамін – 5[2-аміноетил] імідазол (рис. 4) – один із моноамінів, походить від грецького слова histos, має найширший спектр впливу, при різних фізіологічних і патологічних умовах, включаючи проліферацію та диференціацію клітин, кровотворення, ембріональний розвиток, регенерацію тканин, загоєння ран, численні мозкові функції (сон, вживання їжі й агресивна поведінка), секрецію гормонів гіпофізу, регуляцію шлунково-кишкового тракту і кровоносну функцію серцево-судинної системи (розширення судин і зниження артеріального тиску), а також запальні реакції модуляційної імунної відповіді
У даний час задокументовано декілька досліджень, у яких наведені докази того, що гістамін має імуномодулюючі та протизапальні впливи через взаємодію з гістаміновими рецепторами (H1, H2, H3 і Н4). Усі ці чотири типи рецепторів є членами 7-трансмембранної родини рецепторів, асоційованих з G-білками (GPCR), містяться в різних чутливих до гістаміну тканинах і клітинах.
/
Рис. 4. Структурна формула гістаміну.
Гістамін має дві основні функціональні можливості, які пов’язані з наявністю в його структурі первинного аліфатичного аміну й імідазолу. Вони утворюють монокатіон з різними таутомерами [2]. Таутомерні форми гістаміну є істотними для його біології, включаючи синтез, регулювання, метаболізм, а також утворення його похідних (рис. 5).
/
Рис. 5. Таутомерні форми гістаміну.
Гістамін утворюється з амінокислоти гістидину при дії на неї ферменту – гістидиндекарбоксилази (рис. 6). Він не синтезується іншими ферментативними шляхами. Гістидиндекарбоксилаза є ферментом, який експресується в різних клітинах організму, включаючи центральну нервову систему, нейрони, слизову оболонку шлунка, парієнтальні клітини, тучні клітини і базофіли.
/
Рис. 6. Схема перетворення гістидину в гістамін.
Гістамін також є гормоноїдом, який діє на багато фізіологічних процесів в організмі подібно до гормонів, але утворюється, на відміну від них, не в залозах внутрішньої секреції, а в деяких клітинах. Він перебуває у зв’язаному стані з гепарином і протеоглікановим матриксом цитоплазматичних гранул тучних клітин і базофілів. Дещо менший вміст гістаміну у тромбоцитах, проте тут він перебуває у незв’язаному стані [7, 6].
При активації тучних клітин і базофілів мікровезикули зливаються з плазматичною мембраною, після чого відбувається вивільнення гістаміну з гранул. У людини тучні клітини розташовані в сполучній тканині усіх органів. Вони виявлені навколо кровоносних і лімфатичних судин, нервових волокон. Значну їх кількість містять тканини й органи, які найбільш часто піддаються дії зовнішніх подразників – шкіра, слизова оболонка дихальних шляхів, шлунково-кишковий тракт і сечостатеві органи [3].
Вивільняючись із гранул, гістамін швидко дифундує в навколишні тканини і проникає в системний кровотік вже через 2–2,5 хв, досягаючи тут пікових значень через 5 хв. Проте вже через 15–30 хв його концентрація у крові повертається до вихідного рівня.
У кров’яному руслі в незв’язаному стані циркулює 0,2–0,4 нг гістаміну на 1 мл крові. Близько 3% вільно циркулюючого гістаміну виводиться з організму в незміненому вигляді зі сечею (10–15 мкг/добу). Вихід гістаміну з тучних клітин і базофілів пов’язаний із циркадними ритмами. Найактивніше його вивільнення спостерігається в ранкові години. Інша частина вільного гістаміну метаболізується імідазолметилтрансферазою і диаміноксидазою (гістаміназою), а потім виводиться зі сечею у вигляді метилгістаміну й імідазолоцтової кислоти.
Підвищення вмісту гістаміну в плазмі крові і тканинній рідині відбувається, як через вивільнення його з тучних клітин і базофілів при алергічній реакції негайного типу (IgE-залежний механізм), так і внаслідок інших імунологічних та неімунологічних стимулів, що призводять до активації секреторних клітин і запуску секреторного процесу [10, 8].
Фактори, що стимулюють вивільнення гістаміну, безпосередньо впливають на тучні клітини або базофіли і викликають їх руйнування, а отже, звільнення медіаторів, або, діючи на ці клітини через відповідні рецептори, активують їх і викликають секрецію гістаміну й інших медіаторів. У першому випадку діючі фактори називають неселективними, або цитотоксичними, у другому – селективними. Нерідко ця відмінність пов’язана з дозою діючого чинника. При великих концентраціях фактор може бути неселективним, при малих – селективним.
Гістамін із клітин вивільняється кількома шляхами:
Механічне пошкодження клітин спричиняє руйнування гранулоцитів і тучних клітин із виділенням гістаміну. Серед фізичних факторів цитотоксичну дію виявляють заморожування, висока температура, іонізуюча радіація, зокрема рентгенівські й УФ-промені. Серед хімічних – детергенти, сильні луги, кислоти, органічні розчинники. Базофільні гранулоцити й тучні клітини руйнуються з виділенням гістаміну, кінінів, лейкотрієнів,простагландинів, серотоніну, АТФ.
Багато хімічних речовин і лікарських засобів (апресин, декстран, тубокурарин, морфін, поліглюкін та інші) сприяють виділенню гістаміну.
Виділення гістаміну за допомогою імунних реакцій. На базофільні гранулоцити і тучні клітини впливають сенсибілізовані антитіла типу IgE, фіксовані на поверхні клітини. Імунологічні реакції, що зумовлені імуноглобулінами IgG або IgM, також сприяють виділенню гістаміну з тучних клітин і базофільних гранулоцитів [14].
Селективний ефект мають полімерні аміни, деякі антибіотики (наприклад, поліміксин В), кровозамінники (наприклад, декстрани), бджолина отрута, рентгеноконтрастні препарати, продукти життєдіяльності глистів, кальцієві іонофори ендогенно синтезованих речовин (катіонні білки лейкоцитів, протеази (трипсин, хімотрипін), деякі компоненти комплементу (С4а, С3а, С5а). Так, після введення рентгено-контрастних лікарських засобіву легеневу артерію відбувається збільшення концентрації гістаміну в периферичній крові з 0,5 нг/мл перед введенням до 7–32 нг/мл через 1 хв після введення. Гістамін у концентрації 2,4 нг/мл викликає почервоніння шкіри і головний біль [8].
Властивості гістамінолібераторів (речовини, що сприяють вивільненню гістаміну) мають багато харчових продуктів: риба, томати, яєчний білок, полуниця, суниця, шоколад.
1.2.1 Шляхи інактивації гістаміну
Є декілька шляхів інактивації гістаміну: окиснення діамінооксидазою, моноамінооксидазою або подібними ферментами, метилювання азоту в імідазольному кільці, метилювання й ацетилювання аміногрупи бокового ланцюга, зв’язування збілкамиплазмикрові (гістамінопексія) і глікопротеїдами. Потужність інактивуючих механізмів настільки велика, що введення через зонд у дванадцятипалу кишку здорової дорослої людини до 170–200 мг гістамінхлориду (з розрахунку до 2,75 мг на 1 кг маси) викликає через кілька хвилин лише невелике відчуття припливу крові до обличчя, а рівень гістаміну в крові при цьому практично не підвищується. У людей із порушеною інактивуючою здатністю набагато менша доза гістаміну зумовлює різко виражені клінічні прояви у вигляді головного болю, кропив’янки, діареї. Ці симптоми супроводжуються значним збільшенням концентрації гістаміну в периферичній крові [6].
Крім того, підвищення концентрації гістаміну відбувається при надходженні його та інших амінів із їжею. Є продукти, що містять аміни в досить значних кількостях. Так, у ферментованих сирах на 1 г продукту вміст гістаміну становить до 1300 мкг, у ковбасі «Салямі» – до 225 мкг, в інших ферментованих продуктах – до 160 мкг, в консервах – 10–350 мкг.
Вивільнившись із тучних клітин (рис. 7) і базофілів (рис. 8), гістамін взаємодіє зі специфічними рецепторами.
/
Рис. 7. Ультраструктура тучної клітини.
/
Рис. 8. Зовнішній вигляд базофіла.
В даний час розрізняють чотири підгрупи гістамінових (Н) рецепторів: Н1, Н2, Н3 та Н4 - рецептори. Гістамін для них є природним лігандом. Гістамінові рецептори були вперше диференційовані на Н1 і Н2 рецептори у 1966 р. Незабаром, у 1999 р., виділений третій підтип рецепторів гістаміну і названий H3. Доведено, що у розвитку алергічних реакцій беруть участь 2 типи рецепторів (Н1- і Н2-рецептори). Згодом, у 2000 р., було повідомлено про четвертий підтип рецепторів гістаміну – Н4.
Н1-рецептор складається з 487 амінокислот. Його молекулярна маса становить 56 кДа. Н1-гістамінові рецептори містяться у гладеньких м’язах бронхів, артерій, травної системи і сечового міхура, серці та головному мозку. Через H1-рецептор гістамін викликає скорочення гладенької мускулатури бронхів, шлунка, кишечника, жовчного та сечового міхура, судин малого кола кровообігу, підвищує судинну проникність, збільшує внутрішньоклітинний вміст цГМФ, посилює секрецію слизу в дихальних шляхах, викликає хемотаксис еозинофілів, нейтрофілів і посилює утворення простаноїдів (простагландинів F2a, F2, D2, тромбоксану, простацикліну). Н1-гістамінові рецептори конкурентно блокуються антигістамінними лікарськими засобами [11].
З точки зору алергічних реакцій і захворювань, надзвичайно важлива роль активації Н1-рецепторів, що призводить до гіперемії шкіри, набряку слизових оболонок і появи на них пухирів, свербіння, а при одночасній активації Н1- та Н2-рецепторів – до ринореї .
Н2-гістамінові рецептори містяться в парієтальних клітинах слизової оболонки шлунка, секреторних клітинах слинної залози, підшлунковій залозі, міометрії, гладеньких м’язах стінки артерій, жировій тканині, нейтрофільних гранулоцитах, тканинних базофілах, Т-лімфоцитах, рецепторах симпатичних нервів, нейронах (ЦНС). До складу Н2 рецепторів входить 359 амінокислот. Молекулярна маса цього рецептора 40 кДа. Стимуляція цих рецепторів спричиняє підвищення секреторної активності екскреторних залоз шлунка, підшлункової залози, пригнічення скоротливої активності міометрію, підвищення вивільнення жирних кислот, пригнічення електричної активності нейронів кори великого мозку та інші [11, 23].
Активацію недавно виявленого Н3-підтипу гістамінових рецепторів пов’язують із впливом на нейронну передачу сигналу у вегетативній нервовій системі та симпатичних гангліях дихальних шляхів. Молекулярна маса Н3-рецепторів становить 70 кДа. Даний білок складається з 445 амінокислотних залишків. Передбачається, що експресія Н3-рецепторів у різних зонах головного мозку може брати участь у різних функціях ЦНС: регуляції сенсорного сприйняття, ендокринної регуляції та розумової діяльності.
Крім того, активація Н3-рецепторів може пригнічувати активність Н1-гістамінових рецепторів. Отже, не можна виключити, що вплив на Н3-рецептори, які перебувають у стані певного антагонізму з Н1-рецепторами, може мати важливе значення при лікуванні алергічних захворювань, особливо органів дихання
До складу Н4-рецептора входить 390 амінокислотних залишків. Ці рецептори містяться в кишковій тканині, селезінці, тимусі, мозкових клітинах, кістковому мозку, ацидофільних гранулоцитах, базофілах, тучних клітинах, T-лімфоцитах, лейкоцитах і дендроцитах. Проте незначні сигнали їхньої локалізації виявлено в мозку, селезінці, тимусі, тонкому й товстому кишківнику, серці, печінці та легенях [14].
H4-рецептор є посередником хемотаксису тучних клітин і еозинофілів (рис. 9), а також залучений до контролю вивільнення цитокінів дендритними клітинами і T-клітинами. Продемонстровано, що H4-рецептори, разом з H2-рецепторами, беруть участь у вивільненні IL із лімфоцитів людини. Була запропонована гіпотеза, що селективні антагоністи H4-рецепторів можуть бути використані для лікування запальних процесів при астмі, артриті, коліті та ін. Є декілька повідомлень у літературі, що доводять їхню хемотаксичну активність у тучних клітинах і еозинофілах. Це показує важливу роль H4-рецепторів у регулюванні імунної функції через дію на ліганди рецептора гістаміну в алергічному і запальному процесах [15].
Активація гістамінергічної системи виражається підвищенням судинної проникності; гіперсекрецією слизу; скороченням гладкої мускулатури і появою свербіння – реакціями, опосередкованими Н1-рецепторами. Збільшення синтезу простагландинів та рівня цАМФ пов’язане з активацією Н2-рецепторів, а рівня цГМФ – Н1-рецепторів. Активація Н1-рецепторів посилює, а активація Н2-рецепторів, навпаки, гальмує хемотаксис нейтрофілів і еозинофілів. Н3-рецептори визначають пригнічення вивільнення тахікінінів із нервових волокон.
/
Рис. 9. Еозинофіл у мазку крові.
Антигістамінні препарати – це група лікарських засобів, що гальмують дію гістаміну, здійснюючи конкурунтну блокаду його рецепторів в організмі. В наш час виділяють три типи протигістамінних препаратів: за хімічною структурою, за клінічною ефективністю і переважним впливом на функціонування ЦНС, а також за часом впровадження в медичну практику – першого, другого і третьогопоколінь [42, 43, 44].
За хімічною структурою блокатори гістамінових рецепторів (БГР) розподіляють на похідні :
Етаноламіну – димедрол, тавегіл;
етилендіаміну – супрастин;
фенотіазину – дипразин (піпольфен);
тетрагідрокардоліну – діазолін;
хінуклідину – фенкарол (квіфенадин);
піперидину – терфенадин, лоратадин (кларитин), дескарбоетоксилоратадин;
бензимідазолу – астемізол;
бензолоцтової кислоти – фексофенадин (телфаст);
препарати лікарських рослин.
БГР за принципом конкурентного антагонізму запобігають або зменшують такі ефекти гістаміну: спазм гладеньких м’язів бронхів, кишечника, міометрію, проникність стінки капілярів з виникненням набряку та випотівання рідини, гіперемію, свербіння. Зниженню артеріального тиску, проявам алергічних реакцій і місцевим ефектам гістаміну (гіперемія шкіри, виникнення місцевого набряку у вигляді пухирця, болючість) дані препарати запобігають частково. В той же час, ці препарати не впливають на функцію екскреторних залоз шлунка і вивільнення гістаміну з тучних клітин [45, 47].
Протигістамінним препаратам властиві також побічні ефекти. У першу чергу – це пригнічувальна (седативна), снодійна дія, погіршення психомоторної функції ЦНС. Найбільш виражена ця дія у димедролу, дипразину, супрастину, діазоліну і тавегілу. Тому ці препарати не рекомендують призначати водіям, пілотам і операторам різних машин. БГР здійснюють протинудотний, протиблювотний, протипаркінсонічний, атропіноподібний, протиаритмічний, альфа-адреноблокувальний та місцевознеболювальний вплив.
Показаннями до застосування протигістамінних препаратів є алергічні стани, атопічний і контактний дерматит, сироваткова хвороба, екзема, укуси бджіл. Димедрол, дипразин застосовують як снодійні або місцево знеболювальні засоби. Протигістамінні препарати, що мають виражений вплив на функцію ЦНС, застосовують для лікування хворих на паркінсонізм, при виникненні вестибулярних розладів, блювання, для профілактики морської та повітряної хвороб [36].
За впливом на ЦНС протигістамінні препарати, які блокують Н1 рецептори, поділяють на блокатори гістамінових рецепторів І, ІІ та ІІІ поколінь (БГР-І, БГР-ІІ та БГР-ІІІ, відповідно).
Антигістамінні ліки І покоління (класичні) мають специфічний спосіб дії, що полягає у блокуванні Н1-гістамінових рецепторів [11, 23, 26]. Вони не руйнують гістамін і не утворюють із ним сполук, проте ефективно пригнічують прояви його дії. Ці ліки пригнічують передусім прояви дії ендогенного гістаміну та, ймовірно, не мають впливу на сенсибілізацію до алергену. Препарати всмоктуються з травного тракту, досягаючи максимальної концентрації у крові через 1–2 год, а їхня дія триває 3–6 год.
Протиалергічний ефект БГР-ІІ не обмежується впливом на H1-рецептори, але й включає т. зв. позарецепторну дію. Вони гальмують вивільнення медіаторів ранньої та пізньої фази атонічної реакції (лейкотрієнів, простагландинів) у носі, шкірі, бронхах, стабілізують мембрани мастоцитів і базофілів, гальмують міграцію еозинофілів і агрегацію тромбоцитів. Деякі БГР-ІІ зменшують вираженість на епітеліальних клітинах молекул міжклітинної адгезії, які також відіграють роль в алергічному запаленні [40].
Ці ліки мають значну клінічну ефективність у лікуванні багатьох алергічних захворювань, зокрема сезонного та цілорічного алергічного риніту, алергічного кон’юнктивіту, кропивниці й деяких форм бронхіальної астми [16, 17, 18, 19]. Деякі препарати є ефективними для профілактики нападів мігрені у дітей, зокрема астемізол і лоратадин.
До протигістамінних препаратів третього покоління (БГР-ІІІ) належать фексофенадин (телфаст), норастемізол і дескарбоетоксилоратадин (дезлоратадин), що є метаболітами препаратів другого покоління відповідно: терфенадину, астемізолу і лоратадину. Метаболіти виявилися більш ефективними і менш токсичними препаратами. Це цікавий клініко-фармакологічний факт, що вперше проявився у групі протигістамінних засобів.
Фексофенадин (телфаст, алерга) дозволений до застосування в США з 1996 р. Тепер цей протигістамінний засіб найчастіше застосовують для лікування алергічних станів. Він є селективним антагоністом Н1-гістамінових рецепторів.
Норастемізол виявляє виражену протигістамінну дію завдяки більш вибірковому блокуючому впливові на Н1-гістамінові рецептори, тому клінічний ефект спостерігають швидше. Концентрація у крові норастемізолу досягає максимуму протягом 1 год і повністю залежить від дози. В організмі норастемізол не метаболізується і виводиться зі сечею у незміненому вигляді. Основною перевагою норастемізолу є відсутність кардіотоксичної дії та аритмій у пацієнтів із алергічними захворюваннями.
Дескарбоетоксилоратадин (дезлоратадин) має більш високу спорідненість до Н1-гістамінових рецепторів, ніж лоратадин. На відміну від інших протигістамінних засобів нового покоління, дескарбоетоксилоратадин метаболізується в організмі за допомогою ферментів, тому його не можна одночасно застосовувати з препаратами, що перетворюються цитохромом Р-450, зокрема, еритроміцином, фенобарбіталом та іншими. Дезлоратадин слід з обережністю застосовувати у пацієнтів із нирковою та печінковою недостатністю [20, 41, 44].
1.2.2 Дія гістаміну на організм
Гістамін є одним з ендогенних чинників (медіаторів), що беруть участь в регуляції життєво важливих функцій організму і відіграють важливу роль в патогенезі ряду хворобливих станів [30].
Клінічними проявами дії гістаміну з боку шкіри є сильне відчуття свербіння ; в дихальних шляхах – набряк слизової оболонки носа, гіперсекреція слизу в носі, бронхоспазм, гіперпродукція слизу бронхіальними залозами; у шлунково-кишковому тракті – біль, посилення продукції пепсину, соляної кислоти в шлунку, надмірне утворення слизу; в серцево-судинній системі – падіння артеріального тиску, порушення серцевого ритму і згущення крові. Виражена клінічна симптоматика, що виникає при дії на організм гістаміну, дає змогу розглядати гістамін як один з найважливіших медіаторів алергії. У зв’язку з цим для лікування алергічних проявів найчастіше застосовують протигістамінні засоби [36].
При з’ясуванні участі гістаміну на Н1-рецептори ворітної системи печінки щурів in vivo встановлено, що при внутрішньопортальному введенні гістамін (у дозах 2–8 мкг/кг), діючи через специфічні Н1-рецептори, зменшує локальний кровотік у печінці собак і підвищує ворітний тиск на фоні зниження системного артеріального тиску [30]. Дія гістаміну в дозі 8 мкг/кг на кисневий баланс печінки щурів зумовлює звуження ворітних судин печінки, завдяки чому постачання кисню до її функціональних елементів зменшується. Водночас гістамін пригнічує споживання кисню печінкою, як наслідок рівень напруги кисню в ній майже не змінюється. Вплив гістаміну на тканинне дихання печінки реалізується через Н1-рецептори.
Особлива роль у забезпеченні цілісності епітеліального бар’єру слизової оболонки шлунка (СОШ) належить гістамінопродукуючим клітинам [31]. Доведено, що у щурів є багато секреторних клітин (ECL-клітини), які містять гістамін, але дуже мало тучних клітин; у людини, навпаки, багато тучних клітин, але в ECL-клітинах немає гістаміну. У щурів ECL-клітини становлять 65–75% ендокринних клітин, містять гістамін, хромогранін і ще не ідентифіковані пептидні гормони.
Є відомості, що гістамін безпосередньо бере участь у регуляції процесів апоптозу лімфоїдних клітин. У дозі 0,1 мкг/кг маси тіла щура гістамін індукує та прискорює розвиток апоптозу лімфоїдних клітин (ЛК) у щурів. Клітини лімфовузлів і тимоцити є більш чутливими до гістаміноіндукованого апоптозу, ніж спленоцити й мононуклеари периферичної крові (МНПК) [37].
Селективна блокада Н1-гістамінових рецепторів дезлоратадином у дозах 0,007 мг/кг, 0,07 мг/кг та 0,7 мг/кг маси тіла у здорових щурів
19.11.2017 01:11-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора