X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Кобальт (Co) является почти повсеместным микроэлементом в царствах животных и растений и играет важную роль в поддержании биологической функции в качестве компонента витамина B12 и других кобаламинов [9]. Производные данного витамина являются коферментами ряда жизненно важных ферментов – рибонуклеозидтрифосфатредуктазы, метилтрансферазы, метилмалонил-СоА-мутазы, а также некоторых пирофосфатаз, пептидаз и аргиназы. Есть сведения о том, что кобальт может влиять на активность ферментов, в частности, аденилатциклазы и ряда других, а также на ферменты метаболизма гема [7]. Однако введение чрезмерного количества Со и его ионов (II) оказывает вредное воздействие на организм человека, вызывая окислительный стресс, снижение восстановленного глутатиона, активацию гексозомонофосфатного шунта и повреждение ДНК в результате чего происходит дисфункция и гибель клеток [9]. В то же время имеются доказательства, что органические соединения кобальта оказывают благоприятное влияние на иммунитет, повышая фагоцитарную активность лейкоцитов [6]. Есть данные о том, что чувствительность к кобальту у людей может регулироваться Т-лимфоцитами и кобальт может непосредственно взаимодействовать с белками иммунной системы, такими как иммуноглобулины и Fc-рецепторы. В опытах in vitro показано, что ионы кобальта (II) снижают пролиферацию В- и Т-лимфоцитов, способствуют высвобождению цитокинов IL-2, IL-6 и IFN-гамма, активируют плацебоподобный рецептор 4 (TLR4), который обычно реагирует на действие бактериального липополисахарида (TLR4 LPS). Показано, что при индуцировании воспаления происходит активация TLR4 LPS, экспрессия хемокинов CXCL10, IL-8 в макрофагах, которые привлекают лейкоциты и активированные Т-клетки [3,9]. Также в литературе имеются данные о том,  что комплексные соединения кобальта обладают отчетливыми антипролиферативными свойствами, ингибируя пролиферацию Т- и В-клеток селезенки in vitro [5].

Однако молекулярные механизмы такого разнообразного действия кобальта до конца не раскрыты и требуют дальнейших углубленных исследований, что является актуальным.

Материалы и методы. Эксперимент проводили на 48 особях 2,5-3-месячных белых лабораторных мышей массой 25-30 г, у 36-ти из которых индуцировали иммунодефицит путем однократного внутрибрюшинного введения циклофосфамида (50 мг/кг) [2,3]. Влияние глюконата Co (II), синтезированного в Институте биоорганической химии УНЦ РАН, изучали в сравнении с двумя группами мышей, которым вводили иммуностимулирующий препарат «Ликопид» (0,17 мг/кг) и глюконат кальция (50 мг/кг). Контролем, относительно которого оценивали результаты, служила группа иммунодефицитных мышей «без лечения», им вводилась дистиллированная вода. Эта группа сравнивалась с группой «контроль-интактные».

Пероральное введение всех препаратов начиналось через 24 часа после инъекции циклофосфана и далее ежедневно в течение 14 дней в дозе 1/10 LD50 [3].  На 15-е сутки животных умерщвляли методом цервикальной дислокации и в гомогенате печени определяли активность ключевых антиоксидантных ферментов: супероксиддисмутазы, каталазы, глутатионпероксидазы (ГПО) и глутатионтрансферазы (ГТ). Интенсивность перекисного окисления липидов (ПОЛ) оценивали по содержанию малонового диальдегида (МДА). В сыворотке крови методом иммуноферментного анализа (ИФА) с помощью тест-наборов определяли уровень IgG и комплексов C1q-IgG [1,2,3]. Статистическую обработку результатов проводили с применением программы «Microsoft Excel». Статистически значимыми принимали значения при р <0,05.

Результаты исследования. Показано (диаграмма 1), что в печени иммуносупрессированных мышей наряду со значительной активацией ПОЛ (увеличение уровня МДА в 5,4 раза), происходило снижение активности антиоксидантных ферментов. Наиболее глубокое снижение активности наблюдалось у ГПО – в 11,2 раза и СОД – в 5,2 раза. Активность каталазы снижалась примерно в 1,8, а ГТ – в 1,7 раз.

Диаграмма 1.

Примечание: Интактные – группа здоровых мышей; ИД – группа мышей с иммунодефицитом без лечения; ИД+GlCa – группа иммунодефицитных мышей, которым вводили глюконат кальция; ИД+ликопид – группа иммунодефицитных мышей, которым вводили ликопид; ИД+GlCо – группа иммунодефицитных мышей, которым вводили глюконат кобальта.

Двухнедельная терапия глюконатом кобальта (II) приводила к следующим эффектам: повышение активности ГПО в 4,4 раза, ГТ – около 2 раз, а также замедление процессов ПОЛ, выражавшееся в уменьшении в 1,4 раза уровня МДА - основного показателя образования радикалов в гепатоцитах. В то же время наблюдалось снижение в 1,9 раза активности СОД. Этот антиоксидантный фермент инактивирует радикал супероксиданион, превращая его в пероксид водорода, который является субстратом для глутатионпероксидазы и каталазы. Значение СОД может снижаться при длительной интоксикации на фоне истощения антиокислительных систем организма, что может привести к последующей генерализованной активации ПОЛ. Угнетение активности СОД может быть также следствием повышенного уровня молекул Н2O2, выделяемых инфекционными агентами [8,9], или компенсаторным явлением, способствующим накоплению радикалов ОНˑи О2-, служащим для повышения защитного потенциала клеток, т.к. при иммуносупрессии в них происходит снижение функциональных резервов. Таким образом, полученные результаты свидетельствуют об антиоксидантных свойствах глюконата кобальта, что подтверждается и литературными данными [7].

Введение глюконата кобальта (II) приводило также к изменению ключевых показателей гуморального иммунитета: к повышению концентрации IgG на 25%, и комплексов C1q-IgG -на 18,5% (диаграмма 2), что указывает на его иммуномодулирующие свойства.

Диаграмма 2.

Примечание: Показатели группы «Иммунодефицит без лечения» приняты за ноль.

По оси абсцисс обозначения групп мышей: 1 - интактные; 2 - группа иммуносупрессированных мышей, которым вводили ликопид; 3 - группа иммуносупрессированных мышей, которым вводили GlCa; 4 – группа иммуносупрессированных мышей, которым вводили глюконат кобальта.

Заключение и выводы. Ранее на мышах BALB/c  было показано противоопухолевое действие глюконата кобальта [4]. Поэтому иммуномодулирующие и антиоксидантные свойства глюконата кобальта можно рассматривать, как один из возможных механизмов его противоопухолевого действия.

Список литературы

1. Князева О.А., Камилов Ф.X. Особенности взаимодействия субкомпонента-комплемента C1q с IgG при неопластических процессах // Иммунология. - 2007. - Т. 28, № 4. - С. 231-234.

2. Князева О.А. Взаимодействие комплемента с иммуноглобулинами G и конформационные изменения компонента C3 при неопластических процессах. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук / Институт биофизики клетки Российской академии наук. Пущино, 2008. - 46 с.

3. Князева О.А., Усачев С.А., Уразаева С.И. Роль соединений глюконовой кислоты с 3d-металлами в коррекции индуцированного иммунодефицита у мышей // Журнал научных статей Здоровье и образование в XXI веке. - 2016. - Т. 18, № 4. – С. 88-93.

4. Князева О.А., Конкина И.Г., Усачев С.А. К вопросу о биохимических механизмах противоопухолевого действия глюконатов 3d металлов. В книге: Научные труды V Съезда физиологов СНГ, V Съезда биохимиков России. - 2016. - С. 171.

5. Колесникова О.П., Мирскова А.Н., Адамович С.Н., и др.//Скрининг иммуноактивных и противоопухолевых свойств комплексов триэтаноламина с солями биомикроэлементов // Бюллетень СО РАМН. 2009. №6. С.73-79.

6. Курхалюк Н.,Ткаченко А. Модуляторы каналов K-ATP в предотвращении окислительного стресса и улучшение антиоксидантной способности в сердце крысы с различной устойчивостью к гипоксии при обработке кобальтом//Журнал ветеринарных исследований. – 2016. – Т. 60. - №2. – С. 195-206.

7. Мирзаахмедова К. Т., Абдусаматов А. А., Набиев А. Н. Влияние иммуномодулина и соединений фитина на показатели перекисного окисления липидов при экспериментальном токсическом гепатите // Сиб. мед. журн. – 2009 - №5. – Т.88 – С.122-123.

8.Lawrence H, Deehan D and all. The immunobiology of cobalt: Demonstration of a potential etiology for inflammatory pseudotumors after metal-on-metal replacement of the hip// Bone and Joint Journal. – 2014. – 69B(9). – Р.1172-1177.

9. US Department of Health and Humans Services Toxicological Profile for Cobalt. – 2004 – С.486.