УДК 616.43-618.3+611-018.51+612.118.221.3 КазНПУ им. Абая

УДК 616.43-618.3+611-018.51+612.118.221.3
ТАШЕНОВА Г.К.
КазНПУ им. Абая
ВЛИЯНИЕ ТИРЕОИДНОГО СТАТУСА НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ
СОСТОЯНИЕ МЕМБРАН ЭРИТРОЦИТОВ БЕРЕМЕННЫХ ЖЕНЩИН
Одним из самых актуальных медицинских вопросов является проблема дисфункции
щитовидной железы различной этиологии среди населения, в частности женщин
фертильного возраста. В связи с йододефицитом в г. Алматы, обусловленным
климатическими особенностями и составом питьевой воды, особый акцент приобретает
проблема гипотиреоза. Известно, что при дефиците тиреоидных гормонов, необходимых
для нормального функционирования практически каждой клетки организма человека,
развиваются тяжелые патологические изменения всех без исключения органов и систем
[1,2,3]. Тиреоидные гормоны влияют на окислительный и антиоксидантный статус
организма, что было показано целым рядом исследований [4,5,6,7,8].
Эритроциты являются идеальной моделью для исследований, связанных с изучением
структурно-функциональных изменений биологических мембран при различных
состояниях, поскольку отражают события, происходящие на мембранах клеток тканей.
Подробное понимание клеточных механизмов, лежащих в основе окислительного стресса
и аннулирования его последствий, клинических особенностей гемолиза как результата
окислительного стресса, важно для ранней диагностики патологии и коррекции снижения
функции щитовидной железы во время беременности. В этой связи данные исследования
актуальны и своевременны.
Материалы и методы исследования
Материалом для исследований явилась сыворотка крови беременных женщин
контрольной группы и беременных женщин с гипотиреозом при сроке 36-39 недель в
возрасте 20-35 лет. Для выделения фракции эритроцитов кровь центрифугировали 10 мин
при 1000 g. Плазму и лейкоциты удаляли, а эритроциты дважды промывали средой
инкубации, содержащей 150 мМ NaCl, 5 мM Na2HPO4 (рН – 7,4). Осмотическую
резистентность эритроцитов определяли по степени гемолиза в растворах NaCl различной
концентрации (0,35- 0,9 г/100мл) при режиме инкубации 20 мин при 370С. Уровень
гемолиза клеток рассчитывали в процентах по отношению к 100% гемолизу, вызванному
0,1 г/100мл раствором Na2CO3. Проницаемость эритроцитарных мембран (ПЭМ) для
анионов определяли по методу Колмакова и др. [9]. Перекисную резистентность
эритроцитов изучали по методу [10] в модификации Мурзахметовой и др. [11].
Активность каталазы мембран эритроцитов определяли по методу [12].
Достоверность различия признаков определялась по коэффициенту Стьюдента. В
обработке учитывались достоверно значимые различия (р0,05).
Результаты и обсуждение
В данной работе была исследована резистентность мембран эритроцитов женщин c
физиологически протекающей беременностью и беременных женщин с гипотиреозом в
анамнезе.
Показатели осмотической резистентности в группе женщин с гипотиреозом выявили
снижение осмотической стойкости эритроцитов к гемолизу (рисунок 1). Так, в среде
инкубации 0,45 и 0,4 г/100 мл NaCl величина выхода гемоглобина увеличилась на 7,4 % и
6 % соответственно по сравнению с показателями женщин контрольной группы. Более
значительное снижение осмотической резистентности наблюдалось в 0,35 г/100 мл NaCl,
где величина гемолиза увеличилась на 15,7 % в группе беременных женщин с
гипотиреозом.
120
100
80
60
40
20
0
0.35
0.4
0.45
Контроль
0.5
0.9
Гипотиреоз
По оси ординат: уровень гемолиза, %; по оси абсцисс: концентрация раствора NaCl,
%; группы беременных женщин.
Рисунок 1 - Осмотическая резистентность мембран эритроцитов
контрольных женщин и с гипотиреозом
Резистентность мембран эритроцитов к перекисным радикалам также снижалась у
женщин с беременностью, осложненной гипотиреозом. Рисунок 2 демонстрирует
показатели перекисной резистентности эритроцитов в исследуемых группах - рост
величины гемолиза эритроцитов на 4 % в крови беременных женщин с гипотиреозом по
сравнению с группой женщин с нормально протекающей беременностью.
12
10
8
6
4
2
0
СИ
Контроль
H2O2
Гипотиреоз
По оси ординат: величина гемолиза в %; по оси абсцисс: группы беременных
женщин.
Рисунок 2 – Перекисная резистентность эритроцитарных мембран
контрольных беременных женщин и с гипотиреозом
Проницаемость мембран эритроцитов в группе женщин с гипотиреозом была
значительно повышена почти во всех концентрациях инкубационных сред (рисунок 3).
При инкубации клеток в средах с соотношением мочевины и NaCl 45/55 и 50/50 выход
гемоглобина из эритроцитов повысился на 2,1 % и 14,7 %, достигнув максимального
значения в растворе с концентрацией мочевины 55 % (соотношение мочевины и NaCl
55/45) - на 23,4 % относительно величин гемолиза эритроцитов женщин с физиологически
протекающей беременностью.
Дальнейшее повышение содержания мочевины (соотношение мочевины и NaCl
60/40 и 65/35) приводит к некоторому повышению ПЭМ, при этом гемолиз эритроцитов
на 10 % и 11 % выше такового в контрольной группе женщин.
100
80
60
40
20
0
40/60
45/55
50/50
Контроль
55/45
60/40
65/35
Гипотиреоз
По оси ординат: величина гемолиза,
мочевина/NaCl; группы беременных женщин.
%;
по
оси
абсцисс:
соотношение
Рисунок 3 – Изменение проницаемости мембран эритроцитов контрольных
беременных женщин и с гипотиреозом
100
80
60
40
20
0
Контроль
Гипотиреоз
По оси ординат: уровень гемолиза, %; по оси абсцисс: группы беременных женщин.
Рисунок 4 – Активность каталазы мембран эритроцитов контрольных
беременных женщин и с гипотиреозом
Далее нами изучалась активность фермента каталазы в обеих группах беременных
женщин. При гипотиреозе регистрируется несколько пониженный уровень активации
данного фермента – на 8,4 % в сравнении с данными группы женщин с физиологически
протекающей беременностью (рисунок 4).
Свободные радикалы кислорода могут образовываться в результате нормального
метаболического процесса [13,14]. Окислительный стресс, характеризующийся высокой
концентрацией реактивных форм кислорода, вовлекается в широкий спектр
биологических и патологических состояний. Что касается влияния гипотиреоза на
свободно-радикальные процессы, то сведения по оксидативному статусу при
гипотиреоидизме весьма ограничены и противоречивы [15,16].
Оценить реальное действие тиреоидных гормонов на параметры окислительного
стресса очень трудно, учитывая, что на уровни гормонов щитовидной железы влияют
характер питания, экологические факторы, реактивность организма в стрессовых
ситуациях [17,18,19]. Кроме того, некоторые вторичные заболевания, сопутствующие
гипотиреозу, также влияют на результат. Так, в ряде работ было показано, что низкий
уровень метаболизма, вызванный гипотиреоидизмом, приводит к снижению продукции
окислителей и, таким образом, защищает ткани от свободно-радикального окисления [20,
21,22].
Тем не менее, патологические последствия гипотиреоза указывают и на высокую
степень дисбаланса антиоксидантной защиты. Ряд исследований подтверждает гипотезу,
что пациенты с гипотиреозом имеют низкий уровень антиоксидантной защиты. Так,
исследованиями зарубежных авторов обнаружено увеличенное содержание разных видов
реактивного кислорода и угнетение антиоксидантной системы у больных гипотиреозом
[23,24,25].
Следовательно, влияние гормонов щитовидной железы на параметры
окислительного стресса у женщин не ясно, и зависит от различных переменных.
Выяснение причин подобных противоречий требует дальнейших исследований.
В наших экспериментах по выяснению влияния гипотиреоза на резистентность
биологических мембран организма беременных женщин были выявлены следующие
результаты. В группе женщин с беременностью, осложненной гипотиреозом, показатели
резистентности мембран эритроцитов были снижены по сравнению с таковыми в группе
женщин с физиологически протекающей беременностью. Так, осмотическая
резистентность эритроцитарных мембран снижалась во всех концентрационных средах,
достигая минимального уровня в гипоосмотической среде. Наши результаты согласуются
с данными турецких исследователей, выявивших снижение осмотической резистентности
у самок крыс с экспериментальным гипотиреозом [5]. Также нами наблюдалось усиление
гемолиза при снижении резистентности эритроцитарной мембраны к перекисным
радикалам. Понижение осмотической и перекисной резистентности эритроцитов
беременных женщин с гипотиреозом сопровождалось увеличением проницаемости
эритроцитарных мембран по сравнению со здоровыми беременными.
Окислительное действие свободных радикалов на липиды, белки контролируется
широким спектром антиоксидантов. Ферментная защита от реактивных видов кислорода и
продуктов пероксидации липидов, окисления белков
осуществляется различными
ферментными системами, такими как супероксиддисмутаза и каталаза [26]. Результаты
исследований активности фермента каталазы достаточно противоречивы, что объясняется,
вероятно, различными условиями и объектами исследования. Так, у крыс с гипотиреозом
было показано снижение каталазы в печени и сердце, но увеличение ее активности в
эритроцитах [27]. В работе Santi A., Duarte M.M.F. с соавт. [28] также было
зарегистрирован рост активности каталазы у пациентов с субклиническим гипотиреозом,
в тоже время как рядом других ученых изменений в активности фермента обнаружено не
было [8,29]. Нами же было показано снижение активности каталазы эритроцитов у
женщин с гипотиреозом, что может быть объяснено состоянием гестации.
Связанный с гипотиреозом окислительный стресс является следствием, как
увеличенного производства свободных радикалов, так и пониженной антиоксидантной
защиты [15,30]. Вызванная гипотиреозом дисфункция дыхательной цепи в митохондриях
приводит к ускоренному производству свободных радикалов, которые, следовательно,
приводят к окислительному стрессу [40]. Нарушение обмена веществ при аутоиммунных
процессах на фоне гипотиреоза может также увеличить окислительный стресс [31,32].
Таким образом, нами показано, что гипотиреоз вызывает у беременных женщин
изменение окислительного метаболизма, что приводит к снижению резистентности
мембран эритроцитов, повышению величины гемолиза, снижению активности каталазы.
Это согласуется с результатами ряда исследований, в которых выявлен окислительный
стресс, приводящий к нарушению согласованной функции антиоксидантной системы
клетки и, как следствие, к гемолизу эритроцитов [15,32,33,34].
Литература
1. Bianco A.C, Salvatore D., Gereben B. Biochemistry, cellular and molecular biology, and
physiological roles of iodothyronine selenodeiodinases //Endocrine Reviews. – 2002. - Vol. 23(1). – Р.
38–89.
2. Delange F. The disorders induced by iodine deficiency //Thyroid. – 1994. - Vol. 4(1). - Р.
107–28.
3. Hetzel B.S. Eliminating iodine deficiency disorders – the role of the international council in
the global partnership //Bulletin of the World Health Organization. - 2002. - Vol. 80(5). – Р. 410–7.
4. Dave B.N., Paradkar N.M. Total Superoxide Dismutase, Cu/Zn Superoxide Dismutase and
Glutathione Peroxidase in Untreated Hyperthyroidism and Hypothyroidism //JK SCIENCE. – 2009. Vol. 11. - № 1. – Р. 6-10.
5. Dariyerli N., Toplan S., Akyolcu M.C., Hatemi H., Yigit G. Erythrocyte osmotic fragility and
oxidative stress in experimental hypothyroidism //Endocrine. – 2004. - Vol. 25. – Р. 1-5.
6. Petrulea M.S., Duncea I., Hazi G., Dragotoiu G., Decea N., Mureşan A. Oxidative
stress in experimental hypothyroidism: effect of vitamin e supplementation // Clujul Medical. –
2010. - Vol. LXXXIII. - № 2. – Р. 245-249.
7. Petrulea M.S., Duncea I., Muresan A. Thyroid hormones in excess induce oxidative
stress in rats //Acta Endocrinologica. – 2009. – Vol. V. - № 2. – Р. 155-164.
8. Nanda N., Bobby Z., Hamide A. Oxidative stress and protein glycation in primary
hypothyroidism. Male/female difference //Clin Exp Med. – 2008. - Vol.8. – Р. 101-108.
9. Колмаков В.Н., Радченко В.Г. Значение определения проницаемости эритроцитарных
мембран (ПЭМ) в диагностике хронических заболеваний печени //Терапевтический архив. - 1982. Т. 54, № 2. - С. 59-62.
10. Покровский А.А., Абрарова А.А. К вопросу о перекисной резистентности эритроцитов
//Вопр. питания. - 1964. - №16. - С.44-49.
11. Мирошина Т.Н., Мурзахметова М.К., Утегалиева Р.С. и др. Корригирующее влияние
индоламинов на состояние мембран эритроцитов при действии ионов кадмия //Вестник КазНУ.
Сер. биол. - 2002. - № 3. - С.80-86.
12. Королюк М.А., Иванова Л.И., Майорова И.Г., Токарев В.Е. Метод определения
активности каталазы //Лабораторное дело. – 1988. – № 1. – С. 16-18.
13. Hauck J.S., Bartke A. Effects of growth hormone on hypothalamic catalase and Cu/Zn
superoxide dismutase //Free. Rad. Biol. Med. – 2000. - Vol. 28. – Р. 970-978.
14. Yilmaz S., Ozan S., Benzer F., Canatan H. Oxidative damage and antioxidant enzyme
activities in experimental hypothyroidism //Cell Biochem.Funct. – 2003. - Vol. 21(4). – Р. 325-330.
15. Sarandol E., Tas S., Dirican M., Serdar Z. Oxidative stress and serum paraoxonase activity in
experimental hypothyroidism: effect of vitamin E supplementation //Cell Biochem Funct. – 2005. - Vol.
23. – Р. 1-8.
16. Coria M.J., Pastran A.I., Gimenez M.S. Serum oxidative stress parameters of women with
Hypothyroidism //ACTA BIOMED. - 2009 - Vol. 80. – Р. 135-139.
17. Hampl R., Ostatnikova D., Celec P. et al. Short-term effect of soy consumption on thyroid
hormone levels and correlation with phytoestrogen level in healthy subjects //Endocr Regul. - 2008. – Р.
453-61.
18. Kohrle J. Environment and endocrinology: the case of thyroidology //Ann Endocrinol (Paris).
- 2008. - Vol. 69. – Р. 116-22.
19. Lippi G., Montagnana M., Targher G. et al. Prevalence of folic acid and Vitamin B12
deficiencies in patients with thyroid disorders //Am J Med Sci. - 2008. - V. 336. – Р. 50-2.
20. Kim B. Thyroid hormone as a determinant of energy expenditure and the basal metabolic rate
//Thyroid. - 2008. - Vol. 18. – Р. 141-4.
21. Isman C.A., Yegen B.C., Alican I. Methimazole induced hypothyroidism in rats ameliorates
oxidative injury in experimental colitis //J Endocrinol. – 2003. - Vol. 177. – Р. 471-6.
22. Brzezińska-Slebodzińska E. Influence of hypothyroidism on lipid peroxidation, erythrocyte
resistance and antioxidant plasma properties in rabbits //Acta Vet Hung. - 2003. - Vol. 51(3). – Р. 343-51.
23. Palanisamy P., Raman L. Free Radical Activity and Antioxidant Defense Mechanisms in
Patients with Hypothyroidism //Thyroid Science. – 2008. – Vol. 3(12). – P. LS1-6.
24. Baskol G., Atmaca H., Tanriverdi F., Baskol M., Kocer D., Bayram F. Oxidative stress and
enzymatic antioxidant status in patients with hypothyroidism before and after treatment //Exp Clin
Endocrinol Diabetes. - 2007. – Vol. 115(8). – P. 522-6.
25. Erdamar H., Demirci H., Yaman H., Erbil M.K., Yakar T., Sancak B., Elbeg S., Biberoğlu G.,
Yetkin I. The effect of hypothyroidism, hyperthyroidism, and their treatment on parameters of oxidative
stress and antioxidant status //Clin Chem Lab Med. – 2008. – Vol. 46(7). – P. 1004-10.
26. Serdar Z., Aslan K., Dirican M., Sarandöl E., Yeşilbursa D., Serdar A. Lipid and protein
oxidation and antioxidant status in patients with angiographically proven coronary artery disease
//Clinical Biochemistry. -2006. - Vol. 39. - № 8. - Р. 794–803.
27. Yilmaz S., Ozan S., Benzer F., Canatan H.. Oxidative damage and antioxidant enzyme
activities in experimental hypothyroidism //Cell Biochem Funct. – 2003. – Vol. 21(4). – P. 325-30.
28. Santi A., Duarte M.M.M.F., deMenezes Ch.C., Loro V.L. Association of Lipids with
Oxidative Stress Biomarkers in Subclinical Hypothyroidism //International Journal of Endocrinology. –
2012. - Vol. 2012, 856359. – Р. 1-7.
29. Nanda N., Bobby Z., Hamide A., Koner B.C., Sridhar M.G. Association between oxidative
stress and coronary lipid risk factors in hypothyroid women is independent of body mass index
//Metabolism: Clinical and Experimental. - 2007. - Vol. 56. - № 10. - Р. 1350–1355.
30. Das K., Chainy G.B. Thyroid hormone influences antioxidant defense system in adult rat brain
//Neurochem.Res. – 2004. – Vol. 29(9). - P.1755-1766.
31. Carmeli E., Bachar A., Barchad S., Morad M., Merrick J. Antioxidant status in the serum of
persons with intellectual disability and hypothyroidism: A pilot study //Res. Development. Disab. - 2008.
– Vol. 29. - P. 431-438.
32. Bhawna B., Agrawal B.K., Sharma V.K., Sarika S.Ch. Oxidative stress status in hypothyroid
patients //Biomedical Research. - 2012. – V. 23 (2). – P. 286-288.
33. Kale M., Umathe S.N., Bhusari K.P. Oxidative stress and the thyroid //Positive Health. –
2006. - Р. 21-27.
34. Pasupathi P.P., Latha R. Free Radical Activity and Antioxidant Defense Mechanisms in
Patients with Hypothyroidism //Thyroid Science. - 2008. - Vol. 3(12). – Р. CLS1-6.
Summary
The article investigates the effect of thyroid status, namely hypothyroidism on the functional state
of erythrocyte membranes of pregnant women. The change of oxidative metabolism, leading to an
increase in the value of hemolysis, reduced resistance of erythrocyte membranes and activity of catalase
are revealed.
Аннотация
Статья посвящена исследованию влияния тиреоидного статуса, а именно, гипотиреоза, на
функциональное состояние мембран эритроцитов беременных женщин. Выявлено изменение
окислительного метаболизма, приводящее к повышению величины гемолиза, снижению
резистентности мембран эритроцитов и активности каталазы.