ВЗАИМОСВЯЗЬ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ МОДИФИКАЦИИ БЕЛКОВ И АКТИВНОСТИ ЛИЗОСОМАЛЬНЫХ ЦИСТЕИНОВЫХ ПРОТЕИНАЗ ПЛАЗМЫ КРОВИ И ЛЕЙКОЦИТОВ ПРИ БОЛЕЗНИ АЛЬЦГЕЙМЕРА

DOI: https://doi.org/10.29296/24999490-2020-06-07

М.Г. Енгалычева, Н.В. Короткова, Д.С. Петров, В.А. Соколов, А.Н. Рябков Рязанский государственный медицинский университет, Российская Федерация, 390026, Рязань, ул. Высоковольтная, д. 9 E-mail: mariyanaaber@yandex.ru

Введение. Выявление взаимосвязей между степенью выраженности окислительного стресса и активностью катепсинов в тканях, легкодоступных для диагностики болезни Альцгеймера (плазма и клетки крови), могут быть полезны для понимания патогенеза заболевания, ранней диагностики и мониторинга течения патологии. Цель: выявление корреляционных связей между уровнем окислительной модификации белков и активностью лизосомальных цистеиновых протеиназ плазмы и лейкоцитов пациентов с болезнью Альцгеймера в сравнении с аналогичными показателями у пациентов, не имеющих признаков нейродегенерации. Методы. Спектрофотометрическое определение в плазме и лейкоцитах (полиморфноядерных и моноядерных) у пациентов с болезнью Альцгеймера, и лиц без признаков нейродегенерации, уровня карбонильных производных белков, спектрофлуорометрическое определение активности лизосомальных цистеиновых катепсинов, анализ корреляционных взаимосвязей между показателями. Результаты. В лейкоцитах при болезни Альцгеймера обнаружена отрицательная корреляция средней степени выраженности между активностью катепсина Н и уровнем продуктов окислительной модификации белка. У пациентов с деменцией сосудистого генеза выявлена отрицательная корреляция средней силы для катепсина B и L в полиморфноядерных лейкоцитах. Аналогичная тенденция и в группе сравнения (пациенты без признаков деменции и нейродегенерации). Также в этой группе обнаружена положительная корреляция средней степени между активностью катепсина L и уровнем маркеров окислительного стресса в плазме крови. По результатам изложенного сделаны следующие выводы: • между активностью катепсина Н и уровнем окислительной модификации белков выявлена умеренная отрицательная корреляция в лейкоцитах пациентов с болезнью Альцгеймера; • активность катепсинов B и L отрицательно коррелирует с уровнем окислительной модификации белков в полиморфноядерных лейкоцитах пациентов с деменцией сосудистого происхождения и у пациентов, не имеющих признаков деменции и нейродегенерации; • активность катепсина L прямо пропорционально коррелирует с уровнем окислительной модификации белка в плазме крови пациентов без признаков деменции и нейродегенерации.
Ключевые слова: 
окислительный стресс, болезнь Альцгеймера

Список литературы: 
  1. Hook V., Yoon M., Mosier C., Ito G., Podvin S., Head B.P., Rissman R., O’Donoghue A.J., Hook G. Cathepsin B in neurodegeneration of Alzheimer’s disease, traumatic brain injury, and related brain disorders. Biochim Biophys Acta Proteins Proteom. 2020; 1868 (8): 1404–28. https://doi.org/10.1016/j.bbapap.2020.140428.
  2. Medoro A., Bartollino S., Mignogna D., Marziliano N., Porcile C., Nizzari M., Florio T., Pagano A., Raimo G., Intrieri M., Russo C. Proteases Upregulation in Sporadic Alzheimer’s Disease Brain. J. Alzheimers Dis. 2019; 68 (3): 931–8. https://doi.org/10.3233/JAD-181284.
  3. Cermak S., Kosicek M., Mladenovic-Djordjevic A. Loss of cathepsin B and L leads to lysosomal dysfunction, NPC-like cholesterol sequestration and accumulation of the key Alzheimer’s proteins. PLOS ONE. 2016; 30: 1–17. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0167428
  4. Snir J.A., Suchy M., Bindseil G.A., Kovacs M., Chronik B.A., Hudson R.H.E., Pasternak S.H., Bartha R. An Aspartyl Cathepsin Targeted PET Agent: Application in an Alzheimer’s Disease Mouse Model. J. Alzheimers Dis. 2018; 61 (3): 1241–52. https://doi.org/10.3233/JAD-170115.
  5. Tönnies E., Trushina E. Oxidative Stress, Synaptic Dysfunction, and Alzheimer’s Disease. J. Alzheimers Dis. 2017; 57 (4): 1105–21. https://doi.org/10.3233/JAD-161088.
  6. Wang X., Wang W., Li L., Perry G., Lee H.G., Zhu X. Oxidative stress and mitochondrial dysfunction in Alzheimer’s disease. Biochim Biophys Acta. 2014; 1842 (8): 1240–7. https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2013.10,015.
  7. Фомина М.А., Абаленихина Ю.В. Способ комплексной оценки содержания продуктов окислительной модификации белков в тканях и биологических жидкостях. Методические рекомендации, Рязань. 2014; 61. [Fomina M.A., Abalenikhina Yu.V. A method for a comprehensive assessment of the content of products of oxidative modification of proteins in tissues and biological fluids. Ryazan. 2014; 61 (in Russian)]
  8. Калинин Р.Е., Абаленихина Ю.В., Пшенников Ас., Сучков И.А., Исаков С.А. Взаимосвязь окислительного карбонилирования белков и лизосомального протеолиза плазмы в условиях экспериментального моделирования ишемии и ишемии-реперфузии. Наука молодых – Eruditio Juvenium. 2017; 3: 338–51. [Kalinin R.E., Abalenikhina Yu.V., Pshennikov As., Suchkov I.A., Isakov S.A. Relationship between oxidative protein carbonylation and lysosomal plasma proteolysis under conditions of experimental modeling of ischemia and ischemia-reperfusion. Nauka molodyh (Eruditio juvenium). 2017; 3: 338–51 (in Russian)]
  9. Подунай Ю.А., Залевская И.Н., Руднева И.И. Возрастная динамика активности катепсинов и содержания среднемолекулярных пептидов в мышцах морского ерша. Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. 2009; 22 (4): 128–34. [Podunay Yu.A., Zalevskaya I.N., Rudneva I.I. Age-related dynamics of cathepsin activity and content of medium molecular weight peptides in the muscles of the sea ruff. Uchenye zapiski Tavricheskogo nacional’nogo universiteta im. V.I. Vernadskogo. 2009; 22 (4): 128–34 (in Russian)]
  10. Пупышев А.Б. Пермеабилизация лизосомальных мембран как апоптогенный фактор. Цитология. 2011; 53 (4): 313–24. [Pupyshev A.B. Permeabilization of lysosomal membranes as an apoptogenic factor. Citologiya. 2011; 53 (4): 313–24 (in Russian)]
  11. Carija A., Ventura S., Navarro S. Evaluation of the Impact of Protein Aggregation on Cellular Oxidative Stress in Yeast. J Vis Exp. 2018; 23 (136): 57470. https://doi.org/10.3791/57470.
  12. . Карпищенко А.И. Медицинские лабораторные технологии: руководство по клинической лабораторной диагностике под. ред. А.И. Карпищенко. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013; 2: 755–62. [Karpishchenko A.I. Medical laboratory technology: a guide to clinical laboratory diagnostics under. ed. A.I. Karpishchenko. M.: GEOTAR-Media, 2013; 2: 755–62 (in Russian)]
  13. Barrett A.J., Kirschke Н. Cathepsin B, cathepsin H, cathepsinL. Methods in Enzymol. 1981; 80: 535–61.
  14. Калинин Р.Е., Пшенников А.С., Абаленихина Ю.В., Сучков И.А., Мжаванадзе Н.Д., Исаков С.А. Катепсины как возможный способ адаптации сосудистой стенки к окислительному стрессу в условиях ишемии и реперфузии. Медицинский вестник Северного Кавказа. 2017; 2: 191–4. [Kalinin R.E., Pshennikov A.S., Abalenikhina Yu.V., Suchkov I.A., Mzhavanadze N.D., Isakov S.A. Cathepsins as a possible way of adaptation of the vascular wall to oxidative stress under conditions of ischemia and reperfusion. Medicinskij vestnik Severnogo Kavkaza. 2017; 2: 191–4 (in Russian)]
  15. Муравлева Л.Е., Молотов-Лучанский В.Б., Клюев Д.А., Бакенова Р.А., Култанов Б.Ж., Танкибаева Н.А., Койков В.В., Омарова Г.А. Окислительная модификация белков: проблемы и перспективы исследования. Современные проблемы науки и образования. 2010; 1: 74–8. [Muravleva L.E., Molotov-Luchansky V.B., Klyuev D.A., Bakenova R.A., Kultanov B.Zh., Tankibaeva N.A., Koikov V.V., Omarova G.A. Oxidative modification of proteins: problems and research prospects. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2010; 1: 74–8 (in Russian)]
  16. Hao Y., Purtha W., Cortesio C., Rui H., Gu Y., Chen H., Sickmier E.A., Manzanillo P., Huang X. Crystal structures of human procathepsin H. PLoS One. 2018; 13 (7): e0200374. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0200374.
  17. Tamhane T., Lllukkumbura R., Lu S., Maelandsmo G.M., Haugen M.H., Brix K. Nuclear cathepsin L activity is required for cell cycle progression of colorectal carcinoma cells. Biochimie. 2016; 122: 208–18. https://doi.org/10.1016/j.biochi.2015.09.003.
  18. Дубинина Е.Е., Щедрина Л.В., Незнанов Н.Г., Залуцкая Н.М., Захарченко Д.В. Окислительный стресс и его влияние на функциональную активность клеток при болезни Альцгеймера. Биомедицинская химия. 2015; 61 (1): 57–69. [Dubinina E.E., Shchedrina L.V., Neznanov N.G., Zalutskaya N.M., Zakharchenko D.V. Oxidative stress and its effect on the functional activity of cells in Alzheimer’s disease. Biomedicinskaya himiya. 2015; 61 (1): 57–69 (in Russian)]
  19. Baskin-Bey E.S., Canbay A., Bronk S.F., Werneburg N., Guicciardi M.E., Nyberg S.L., Gores G. J. Cathepsin B inactivation attenuates hepatocyte apoptosis and liver damage in steatotic livers after cold ischemia-warm reperfusion injury. Am. J. of Physiology. 2005; 288 (2): 396–402. https://doi.org/org/10.1152/ajpgi.00316.2004
  20. Hishita T., Tada-Oikawa S., Tohyama K., Miura Y., Nishihara T., Tohyama Y., Yoshida Y., Uchiyama T., Kawanishi S. Caspase-3 activation by lysosomal enzymes in cytochrome c-independent apoptosis in myelodysplastic syndrome-derived cell line P39. Cancer Res. 2001; 61 (7): 2878–84. PMID: 11306462.