EFFECT OF ALCOHOL CONSUMPTION LEVEL ON BLOOD PLASMA AMINO ACID POOL

Full Text

Введение Концентрация свободных аминокислот в плазме крови является одним из наиболее важных показателей промежуточного обмена [1]. Она отражает баланс между поступлением аминокислот в кровь из пищи и тканей в результате расщепления белков и транспортом аминокислот из крови в ткани, где они используются, в том числе, для синтеза белков [3]. Соотношения концентраций отдельных аминокислот в биологических жидкостях и тканях являются интегральной характеристикой метаболизма, а специфичность изменений их концентраций при конкретных патологиях позволяет выявлять нарушения активности определенных ферментных систем [1] Хроническая алкогольная интоксикация сопровождается аминокислотным дисбалансом в плазме крови, который обусловлен недостаточным поступлением с пищей, ухудшением всасывания незаменимых аминокислот, а также нарушением функции печени [4]. Характер аминокислотного дисбаланса при хронической алкогольной интоксикации зависит от целого ряда факторов, включая тяжесть и длительность дефицита пищевых белков, а также степень выраженности алкогольного поражения печени [4, 9]. Наиболее часто отмечаются сдвиги в уровне аминокислот с разветвленной углеводородной цепью, ароматических аминокислот, аланина, метионина, и α-аминомасляной кислоты [5]. Несмотря на то, что состояние фонда аминокислот плазмы крови при различных режимах экспериментальной алкоголизации достаточно хорошо изучено [1, 4], в литературе отсутствуют сведения относительно содержания аминокислот в плазме крови людей с различным уровнем потребления алкоголя. Цель исследования - изучить особенности фонда свободных аминокислот и их производных плазмы крови людей с различным уровнем потребления алкоголя. Методика Определена концентрация аминокислот и их производных в образцах крови 50 мужчин и 50 женщин в возрасте 15-65 лет. Кровь была получена из лаборатории медицинского консультативного центра, куда она поступила для рутинного биохимического анализа. Анализ аминокислот и их дериватов проводился на хроматографе Agilent 1100 методом обращенно-фазной хроматографии с предколоночной дериватизацией о-фталевым альдегидом и 3-меркаптопропионовой кислотой в Na-боратном буфере [8]. Стратификация по уровню потребления алкоголя проводилась с использованием концентрации прямого биохимического маркера злоупотребления алкоголем фосфатидилэтанола (FE). Определение концентрации фосфатидилэтанола осуществляли с помощью метода высокоэффективной жидкостной хроматографии - тандемной масс-спектрометрии (ВЭЖХ - МС) [5]. Дискриминация по уровню потребления алкоголя осуществлялась согласно следующим пороговым уровням концентрации фосфатидилэтанола: абстиненты (практически не употребляющие алкоголь) < 0,05 мкмоль/л (36,26 нмоль/мл); умеренно пьющие: 36,27 - 217,54 нмоль/мл; злоупотребляющие алкоголем: злоупотребляющие > 0,3 мкмоль/л (217,55 нмоль/мл). Фосфатидилэтанол является надежным биохимическим маркером злоупотребления алкоголем, обладающим высокой чувствительностью и специфичностью [6]. Статистическая обработка данных производилась с помощью программы Statistica 10.0 для Windows (StatSoft, Inc., США). Применялись методы описательной статистики, корреляционный анализ. При нормальности распределения и гомогенности дисперсий проводился параметрический дисперсионный анализ с попарным сравнением групповых средних тестом Тьюки. В случае нарушения условий применимости параметрического дисперсионного анализа использовался его непараметрический аналог - дисперсионный анализ Краскела-Уоллиса. Для попарных сравнений при нарушении только гомогенности дисперсий использовался непараметрический тест Геймса-Хоувелла, а в случае нарушения как нормальности, так и гомогенности дисперсий использовался непараметрический тест Стила-Двасса. Результаты исследования и их обсуждение Установлено, что в плазме крови злоупотребляющих алкоголем мужчин содержание глутаминовой кислоты выше, а уровень глутамина - ниже по сравнению с абстинентами. Кроме того, в плазме крови злоупотребляющих алкоголем мужчин отмечен более высокий уровень таурина по сравнению с умеренно пьющими (табл. 1). Таблица 1. Содержание аминокислот и их производных в плазме крови мужчин и женщин с различным уровнем потребления алкоголя. Показатель Абстиненты Умеренно пьющие Злоупотребляющие Мужчины: Глутамат 623 (423/755) 634 (500/885) 821 (776/849)* Глутамин 1252±32,3 1104±80,7 1001±81,6* Таурин 264±27,4 194±18,3 291±23,9† Женщины: Фосфосерин 0,512 (0,417/0,633) 0,713 (0,625/1,08)* 0,755 (0,488/0,938) Цистеинсульфинат 0,246 (0,194/0,585) 0,553 (0,222/0,806) 0,872 (0,587/1,16)* Глутатион 6,32 (5,84/7,52) 5,35 (4,35/8,7) 11,3 (7,37/13,3)*† Глутамат 631 (559/861) 504 (413/576)* 640 (408/832) Глутамин 980 (878/1166) 1247 (1118/1341)* 1088 (1009/1256) Таурин 251 (143/322) 209 (143/263) 300 (192/373)† SDMA 0,782 (0,691/0,884) 0,965 (0,789/1,15)* 0,867 (0,738/1,14) Примечание: * - p< 0,05 по отношению к абстинентам, † - p< 0,05 по отношению к умеренно пьющим Анализ корреляционных связей показывает наличие сильной корреляции между содержанием метионина и таурина у абстинентов, которая исчезает у умеренно пьющих и злоупотребляющих алкоголем (табл. 2). Также у абстинентов обнаружена сильная положительная связь между содержанием фенилаланина и тирозина, которая сохраняется у умеренно пьющих, и исчезает у злоупотребляющих алкоголем. В группе злоупотребляющих алкоголем отмечается появление сильной положительной связи между содержанием фосфатидилэтанола и гамма-аминомасляной кислоты (рис. 1). В группе абстинентов также имеет место отрицательная корреляция между фосфатидилэтанолом и фенилаланином, которая исчезает у умеренно пьющих и злоупотребляющих алкоголем лиц (табл. 2). Таблица 2. Корреляционные связи между отдельными аминокислотами в плазме крови мужчин и женщин с различным уровнем потребления алкоголя. Показатель Абстиненты Умеренно пьющие Злоупотребляющие Мужчины метионин-таурин 0,753* -0,217 0,257 Фенилаланин-тирозин 0,695* 0,676* 0,252 фосфатидилэтанол -фенилаланин -0,7* -0,368 -0,0153 фосфатидилэтанол - ГАМК -0,0204 -0,00681 0,745* Женщины метионин-таурин -0,16 -0,0325 0,644* Триптофан-тирозин 0,793* -0,262 0,361 Фенилаланин-тирозин 0,768* 0,469 0,533 Фенилаланин-триптофан 0,709* -0,423 -0,343 Изолейцин-валин 0,801* 0,81* 0,341 лейцин-изолейцин 0,931* 0,821* 0,465 фосфатидилэтанол -цитруллин 0,424 -0,152 0,643* Примечание: * - p< 0,05 по отношению к абстинентам, † - p< 0,05 по отношению к умеренно пьющим Рис. 1. Корреляция между содержанием фосфатидилэтанола (FE) и гамма-аминомасляной кислоты (GABA) в плазме крови мужчин с разным уровнем потребления алкоголя (Здесь представлено распределение бутстрепированных коэффициентов корреляции (N=500) и значение коэффициентов корреляции Пирсона) Повышение уровня глютаминовой кислоты в плазме крови злоупотребляющих алкоголем мужчин согласуется с результатами предыдущих исследований. В частности, установлено, что экспериментальная алкогольная интоксикация в течение двух недель приводит к увеличению содержания глутамата в плазме крови [6]. Повышенный уровень этой аминокислоты также был обнаружен в плазме крови лиц, страдающих алкогольной зависимостью [2]. Снижение уровня глутамина в плазме крови злоупотребляющих алкоголем согласуется с результатами исследования, в котором было показано снижение содержания данной аминокислоты у пациентов, страдающих алкогольной зависимостью [2]. Ранее было установлено, что уровень таурина в плазме крови растет на фоне экспериментальной форсированной алкоголизации [5], а также у пациентов, страдающих алкогольной зависимостью [4]. Повышение уровня таурина в плазме крови злоупотребляющих алкоголем мужчин, наряду с исчезновением корреляции между таурином и метионином, может свидетельствовать о нарушении обмена серосодержащих аминокислот. Нарушение корреляции между фенилаланином и тирозином в плазме крови злоупотребляющих алкоголем может быть следствием нарушения метаболизма ароматических аминокислот в печени. В плазме крови женщин, злоупотребляющих алкоголем, установлено повышенное содержание цистеинсульфината и глутатиона по сравнению с абстинентами, а также уровня таурина - по сравнению с умеренно пьющими. В плазме крови умеренно пьющих выше содержание фосфосерина и симметричного диметиларгинина (SDMA) по сравнению с абстинентами. Рост уровня цистеинсульфината у злоупотребляющих алкоголем женщин может говорить об ускорении потока серосодержащих аминокислот по диоксигеназному пути, а рост уровня восстановленного глутатиона - об ускорении превращений серосодержащих аминокислот по пути транссульфурирования, несмотря на неизменный уровень цистатионина. В тоже время, наличие положительной корреляции между уровнями метионина и таурина может означать ускорение превращений серосодержащих аминокислот на всех этапах, включая трансметилирование. Рост уровня фосфосерина у умеренно пьющих женщин может свидетельствовать о деградации мембранных фосфолипидов. Наличие положительной корреляции между уровнями глутамата и глутатиона у злоупотребляющих алкоголем женщин, возможно, является следствием активации гамма-глутамильного цикла, т.е. транспорта в клетку и биотрансформации веществ, содержащих аминогруппу. Следует отметить появление положительной корреляции между фосфатидилэтанолом и цитруллином в плазме крови женщин, злоупотребляющих алкоголем (табл.2). Кроме того, у злоупотребляющих алкоголем женщин наблюдается нарушение взаимосвязей ароматических аминокислот и АРУЦ. Результаты настоящего исследования согласуются с литературными данными, которые свидетельствуют о том, что хроническая алкогольная интоксикация вызывает дисбаланс в фонде аминокислот плазмы крови. Полученные результаты позволяют говорить о том, что отдельные аминокислоты и их производные можно рассматривать в качестве биохимических маркеров злоупотребления алкоголем. Выявлены гендерные особенности влияния уровня потребления алкоголя на аминокислотный фонд плазмы крови. Злоупотребление алкоголем вызывает изменения уровней глутаминовой кислоты и глутамина в плазме крови мужчин, в то время как как в плазме крови женщин изменяется содержание цистеинсульфината и глутатиона. Изменения в содержании таурина в зависимости от уровня потребления алкоголя у мужчин и женщин были схожими (рис. 2). Рис. 2. Содержание таурина в плазме крови мужчин и женщин с разным уровнем потребления алкоголя Следует также отметить, что умеренное потребление алкоголя не оказывает влияния на уровень аминокислот в плазме крови мужчин, однако вызывает аминокислотный дисбаланс в плазме крови женщин. Обнаружена гендерная специфика корреляции содержания биохимического маркера фосфатидилэтанола в крови и уровнем отдельных аминокислот и их производных. В частности, у злоупотребляющих алкоголем мужчин уровень фосфатидилэтанола положительно коррелирует с уровнем гамма-аминомасляной кислоты, в то время как у женщин данный показатель коррелирует с уровнем цитруллина. Выводы 1. Обнаружены нарушения аминокислотного фонда плазмы крови, зависящие от уровня потребления алкоголя. Злоупотребление алкоголем вызывает изменения в содержании ряда аминокислот и их производных как у мужчин, так и у женщин. 2. Выявлены гендерные особенности влияния уровня потребления алкоголя на аминокислотный фонд плазмы крови. Умеренное потребление алкоголя вызывает аминокислотный дисбаланс в плазме крови женщин, не оказывая влияния на содержание аминокислот и их производных в плазме крови мужчин. 3. Изменения в содержании аминокислот плазмы крови, злоупотребляющих алкоголем, могут быть следствием нарушения обмена серосодержащих и ароматических аминокислот. 4. Анализ корреляционных связей между фосфатидилэтанолом и отдельными аминокислотами может быть использован с целью повышения специфичности данного биохимического маркера злоупотребления алкоголем.

About the authors

Y. E Razvodovsky

State Enterprise "Institute of Biochemistry of Biologically Active Compounds of the National Academy of Sciences of Belarus"

Email: email@example.com
кандидат билогических наук, заведующий отделом медико-биологических проблем алкоголизма государственного предприятия «Институт биохимии биологически активных соединений Национальной академии наук Беларуси», Республика Беларусь 7, Tysengause St., 230009, Grodno, Republic of Belarus

V. Y Smirnov

Grodno State Medical University

Email: email@example.com
кандидат биологических наук, доцент, старший научный сотрудник УО «Гродненский государственный медицинский университет» Минздрава Республики Беларусь 80, Gorky St., 220116, Grodno, Republic of Belarus

E. M Doroschenko

Grodno State Medical University

Email: email@example.com
кандидат биологических наук, доцент, старший научный сотрудник УО «Гродненский государственный медицинский университет» Минздрава Республики Беларусь 80, Gorky St., 220116, Grodno, Republic of Belarus

A. V Schuriberko

State Enterprise "Institute of Biochemistry of Biologically Active Compounds of the National Academy of Sciences of Belarus"

Email: email@example.com
заведующий сектором молекулярной генетики государственного предприятия «Институт биохимии биологически активных соединений Национальной академии наук Беларуси», Гродно, Республика Беларусь 7, Tysengause St., 230009, Grodno, Republic of Belarus

V. A Pereverzev

Belarusian State Medical University

Email: email@example.com
доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой нормальной физиологии УО «Белорусский государственный медицинский университет» Минздрава Республики Беларусь 83, Dzerzhinsky Ave., 220116, Minsk, Republic of Belarus

References

Supplementary files