On the dynamics of glutathione in cardiovascular patients

Full Text

В проблеме патогенеза декомпенсации сердца мы интересуемся в настоящее время не только вопросами гемодинамики. Известно, что у сердечно-сосудистого больного отмечаются различные расстройства обмена веществ, страдает углеводный и белковый обмен, нарушается основной обмен и кислотно-щелочное равновесие, в крови появляются в избыточном количестве недокисленные продукты обмена. В свете этих данных представляет интерес решение вопроса о состоянии окислительных процессов в тканях сердечно-сосудистого больного.

В животном организме легко окисляются вещества, которые в искусственных условиях требуют для себя энергичных окислителей. Это происходит благодаря наличию в организме системы окислительных ферментов. К таким ферментам относят также открытый Гопкинсом глютатион— соединение, содержащее серу и обнаруживаемое в тканях почти всех животных организмов. Значение этого соединения — в легком восприятии и обратной отдаче водорода. По теории Вилянда окислительные процессы в организме могут происходить не только путем непосредственного переноса кислорода на окисляемый субстрат, но и путем отнятия от него водорода, благодаря чему субстрат переходит в более окисленное состояние. Глютатион может быть в восстановленной форме, имея в себе серу в виде сульфгидрильной группы (SH), и в таком состоянии отдает свой водород легко гидрируемым веществам. Этот водород может быть связан также кислородом воздуха. Сам глютатион превращается при этом в дисульфидную окисленную форму, содержащую в себе группу S—5. В клетках тканей дисульфидная окисленная форма быстро вновь превращается в восстановленную сульфгидрильную отнимая водород от клеток тканей. При этом вещества, от которых отнимается водород, переходят в более окисленное состояние. Таким образом, глютатион осуществляет в организме свою функцию окислительного фермента.

Как было показано в работе 3. И. Малкина ¹), содержание глютатиона у сердечно-сосудистых больных подвержено колебаниям, которые обнаруживают определенную закономерность. Мы поставили это тогда в связь с изменениями, которые испытывают окислительно восстановительные процессы у сердечно-сосудистых больных. Однако, превращения глютатиона в организме представляют значительно больший интерес, чем абсолютное содержание глютатиона в крови. Blanchetiere, Binet и Melon нашли, что в сравнении с кровью правого сердца в крови a. carotis содержится 87% восстановленного глютатиона.

В венозной крови почти весь глютатион находится в восстановленной сульфгидрильной форме. Gabbe нашел в артериальной крови 42—75% редуцированного глютатиона по сравнению с венозной кровью. Этот факт указывает па превращение значительных количеств восстановленного глютатиона в окисленную дисульфидную форму в легком. Следующим этапом метаморфозы глютатиона являются ткани, где происходит процесс, обратный тому, который наблюдается в легких. Окисленный глютатион превращается вновь в восстановленный, отнимая при этом водород от субстрата тканей, благодаря чему последний переходит в более окисленное состояние. Поэтому в венозную кровь почти весь глютатион поступает в восстановленном состоянии, если окислительные процессы в тканях не нарушены, и разница между общим и восстановленным глютатионом в венозной крови, соответствующая содержанию окисленных дисульфидных форм, будет весьма незначительна. Наши исследования содержания общего, восстановленного и окисленного глютатиона в венозной крови у здоровых людей и животных подтверждают это положение.

Общий глютатион определяется нами по методике Gabbе ¹). Осаждение белка производилось вольфрамовой кислотой по методу Фолина. При этом способе все дисульфидные формы восстанавливаются, весь глютатион оказывается в восстановленной форме, которая доступна количественному определению. Этот метод пригоден для определения всего глютатиона. При определении восстановленного глютатиона мы применяем осаждение белка крови трихлоруксусной кислотой. Кровь, добытая из локтевой вены, в количестве 5 кс непосредственно выливалась в стаканчик с 5 кс 20°/_о трихлоруксусной кислоты. В стаканчик прибавлялось 10 кс дестиллированной воды. После осаждения белка содержимое стаканчика фильтровалось. При этом в фильтрат переходят в неизмененном виде сульфгидрильные группы глютатиона (восстановленный глют.) крови. В дальнейшем исследование велось по Gabbе, как при определении общего глютатиона. Расчет производился в соответствии с количеством фильтрата, пошедшего на определение.

При этой методике содержание общего глютатиона у здорового человека в венозной крови приближается к 50 mg %. Величина восстановленного глютатиона не на много разнится от общего глютатиона. Содержание окисленных дисульфидных форм глютатиона определяется разностью между общим и восстановленным глютатионом. У здорового человека содержание окисленных форм глютатиона по отношению к общему в венозной крови в процентном отношении не превышает нескольких единиц.

Незначительная разница между общим и восстановленным глютатионом свидетельствует о значительной интенсивности окислительно-восстановительных процессов в тканях, благодаря чему глютатион, окисленный при прохождении через легкие в дисульфидную форму, в тканях энергично воспринимает водород от тканевого субстрата, который при этом окисляется, и вновь почти без остатка переводится в восстановленную форму. Вместе с тем имеются основания предполагать, что уменьшение редуцированного глютатиона в венозной крови и соответственное увеличение окисленного является спутником и показателем неполноценно протекающих в тканях окислительных процессов. Для понимания интимных сторон механизма окислительных процессов представляют интерес наблюдения над отношением между колебаниями глютатиона и работой мышечного аппарата, который является основным субстратом окислительных процессов в организме. Гопкинс нашел, что прибавление глютатиона к промытым мышцам, в которых прекратилось дыхание, вновь восстанавливает процесс дыхания в мышцах. Мейергоф показал, что сульфгидрильные группы оказывают влияние на утилизацию кислорода в мышцах. Blanchetiere, Binet и Melon нашли, что при раздражении мышцы собаки фарадическим током заметного изменения восстановленного глютатиона не наблюдается. Наоборот, при тетаническом сокращении мышцы, когда нарушаются окислительные процессы в мышце, содержание восстановленного глютатиона уменьшилось на 16 —18 mg °/о.

Малкин и Тумашева находили у кроликов, подвергавшихся действию удушающих газов, резкое уменьшение восстановленного глютатиона в венозной крови и увеличение окисленного.

Для понимания вопроса также представляют интерес наблюдения, сделанные одним из нас (3. И. Малкин) над участниками высокогорной экспедиции, которая летом 1934 г. под руководством проф. Н. Н. Сиротинина поднималась на вершину Казбека. Содержание глютатиона было определено у пяти участников экспедиции в Казани перед отправлением.

Из пяти участников экспедиции наименьшее количество окисленного глютатиона в венозной крови оказалось у Фа-на, что свидетельствовало о наиболее совершенном течении окислительных процессов у Фа-на. Именно он из всех участников экспедиции наиболее легко достиг вершины Казбека (5000 м). Сир-н, ранее неоднократно участвовавший в высокогорных экспедициях, достиг вершины со значительным трудом. После спуска у него отмечалось расстройство сердечной деятельности. Вторичное определение глютатиона было произведено у двух участников экспедиции Ма-на и Ер-на на высоте 1700 л/ у основания Казбека. Исследование было произведено через 2 дня после приезда в селение Казбек. Общее состояние участников экспедиции на высоте 1700 м было очень хорошим. Ма-н и Ер-н чувствовали себя бодрыми и вполне здоровыми, значительно лучше, чем в Казани. Данные исследования, произведенного на высоте 1700 м.

На высоте 1700 м почти весь глютатион в венозной крови оказался в восстановленной форме Между тем у этих участников на уровне Казани отмечалось значительное расхождение между общим и восстановленным глютатионом; процент окисленного глютатиона составлял в одном случае 16%, в другом 20%.

Отмечается, таким образом, стимулирующее действие высоты 1700 м на окислительные процессы. Участники экспедиции затем в течение одного дня, направляясь на вершину Казбека, поднялись с высоты 1700 м до высоты 4000 м. У одного участника экспедиции (Ма-на) на этой высоте выступили ясные признаки горной болезни, развилась сильная слабость, адинамия, сонливость, апатия, так что понадобилось вмешательство товарищей, чтобы он не остался ночевать на снегу и прошел бы оставшееся небольшое расстояние до метеорологической будки, расположенной на этой' высоте. На лице и руках у Ма-на отчетливо выступил цианоз, пульс участился до 120 —140 в минуту. На следующий день слабость несколько уменьшилась, но адинамия, тахикардия и цианоз продолжали держаться. В моче был обнаружен в значительном количестве уробилин. Этот участник экспедиции должен был спуститься вниз.

Таким образом, при горной болезни, которая связана с явлениями аноксемии, с расстройством окислительных процессов, в венозной крови повышается содержание окисленного глютатиона. Наряду с этим, компенсаторные тенденции обнаруживают себя в увеличении количества общего глютатиона. Увеличение общего глютатиона не могло быть объяснено увеличением числа эритроцитов. На уровне Казани число эритроцитов у Ма-на равнялось 5.160.000, глютатион 45,6 mg °/°, на высоте 4000 м, число эритроцитов 5.230.000, величина глютатиона 87,5 mg %.

Результаты произведенных исследований и наблюдений показывают, что нарушение окислительных процессов в организме сопровождается повышением процента окисленного глютатиона в венозной крови. Изменение общего глютатиона в этом отношении менее демонстративно, так как на последнем может отражаться влияние компенсаторных тенденций организма.

У сердечно-сосудистых больных, как это отмечалось нами раньше, наблюдаются определенные закономерности в отношении колебания в содержании общего глютатиона. Общий глютатион понижен при пороках сердца в состоянии начинающейся декомпенсации, но без отеков. Общий глютатион понижен при нефросклерозе, при кардиосклерозе. Вместе с тем оказалось, что содержание глютатиона не понижено у сердечных больных в состоянии компенсации, а равным образом при резкой декомпенсации с выраженными отеками. Если судить о течении окислительно-ферментативных процессов по содержанию общего глютатиона в венозной крови, то может создаться впечатление, что у больных с выраженными отеками, с резкой декомпенсацией окислительно-ферментативные процессы не расстроены. Это остается справедливым и в том случае, если принимать во внимание не абсолютное, а относительное содержание глютатиона. Об относительном содержании общего глютатиона мы можем судить по величине коэфициента глютатиона, которая получается от деления числа глютатиона в mg % на число миллионов эритроцитов. По Gab be у нормальных людей коэфициент глютатиона колеблется от 5,3 до 9,3. По нашим наблюдениям у вполне здоровых людей коэфициент глютатиона равняется 8—10. У сердечно-сосудистых больных с начальными явлениями декомпенсации отмечается наряду с абсолютным уменьшением общего глютатиона также и уменьшение коэфициента глютатиона.

С улучшением состояния больных наблюдается повышение общего содержания глютатиона и повышение коэфициента глютатиона. Наряду с этим, мы при полной декомпенсации сердца с выраженными отеками также часто находим повышение коэфициента глютатиона. Коэфициент глютатиона повышается до 15—17, в то время, как при начальных формах декомпенсации коэфициент глютатиона снижается до 4—5. 

В связи с этим интересно сопоставить наблюдения Healy и Баker’a ¹), которые

определяли содержание каталазы крови у здоровых и сердечно-сосудистых б-ных и нашли, что при поражениях митрального или аортального клапана ревматического происхождения было отмечено увеличение содержания каталазы. На основании определения одного общего глютатиона создается впечатление, что окислительно-ферментативные процессы у сердечно-сосудистых больных не только не понижены, но даже повышены при наступлении выраженной декомпенсации.

Этот вывод, однако, является неправильным, так как величина общего глютатиона свидетельствует не только о состоянии окислительно-восстановительных процессов в тканях, но отражает также действие компенсаторных механизмов.

Действительно, при параллельном определении общего, восстановленного и окисленного глютатиона в венозной крови выясняется, что при выраженной декомпенсации резко увеличивается содержание окисленного глютатиона и уменьшается содержание восстановленного глютатиона.

В таблице 8 приводятся исследования, показывающие отношение различных фракций глютатиона при декомпенсации сердца.

Приведенные исследования показывают, что у больных с выраженной декомпенсацией сердца, у которых коэфициент глютатиона повышен, в венозной крови отмечается резкое повышение окисленного глютатиона. Процент окисленного глютатиона доходит до 60 — 70. Это свидетельствует, как мы ранее установили, о резком нарушении окислительно-ферментативных процессов в тканях. На фоне этого расстройства тканевых окислительных процессов повышение коэфициента глютатиона следует рассматривать, как проявление компенсаторных усилий организма, который путем повышения общего содержания глютатиона пытается возместить неполноценность окислительных процессов. Повышение окисленного глютатиона наблюдается также и у тех больных с декомпенсацией сердца, у которых коэфициент глютатиона не повышен. Весь материал, которым располагает в настоящее время клиника и который охватывает более 100 случаев с.-сосуд, больных, у которых производилось диференцированное определение различных форм глютатиона, приводит нас к выводу, что окисленный глютатион повышается в венозной крови в большинстве случаев выраженной декомпенсации сердца. Это — более демонстративно для сердечно-сосудистой декомпенсации, чем изменение одного общего глютатиона.

При улучшении состояния больных наблюдается обратное явление— повышается восстановленный глютатион и понижается окисленный глютатион. В таблице 9 приводятся некоторые из наших наблюдений, которые иллюстрируют это положение.

В первом случае, приводимом в таблице 9, у б-го Габ-ва с висцеральным сифилисом, с болезнью Adams—Stokes’a, поступившего в клинику с жалобами на полную потерю работоспособности, окисленный глютатион в венозной крови составлял при поступлении 79,7%. Больному было с успехом проведено специфическое противосифилитическое лечение. Он при выписке чувствовал себя способным снова начать свою работу учителя. Окисленный глютатион снизился до 0,3°/₀. Почти весь глютатион в венозной крови оказывается таким образом в восстановленной форме.

У б-го Саг-ва со стенозом и недостаточностью двустворки и мерцанием предсердий после успешного лечения, приведшего к заметному поднятию работоспособности, окисленный глютатион с 43,3% снизился до 1,1%.

У б-го Ди-ва с кардиосклерозом, склерозом аорты, с гипертонией, страдавшего припадками сердечной астмы, окисленный глютатион в венозной крови был вначале резко повышен — 62,6%. Под влиянием успешно проведенной глюкозотерапий исчезли приступы сердечной астмы, содержание окисленного глютатиона в венозной крови понизилось с 62,6% до 28,5%, вместе с тем содержание восстановленного глютатиона резко повысилось. В одной из предыдущих работ уже было отмечено (Малкин), что под влиянием глюкозотерапии повышается содержание общего глютатиона в случаях, когда он был понижен до лечения. Как повышение общего глютатиона, так и повышение восстановленного глютатиона за счет понижения окисленного глютатиона свидетельствует

об усилении окислительно-ферментативных процессов под влиянием глюкозотерапии.

У б-го Куд-ва, перенесшего тяжелое воспаление легких, после кризиса долго наблюдалась резкая адинамия, слабость с явлениями упадка сердечной деятельности, тахикардией, дилятацией сердца. На высоте развития явлений сердечно-сосудистой слабости у Куд-ва наряду с общим понижением глютатиона до 28,5 mg % обнаружено особенно резкое понижение восстановленного глютатиона и повышение окисленного глютатиона до 91,2%. Через две недели, когда состояние больного улучшилось, отмечается, наряду с повышением общего глютатиона, уменьшение окисленного глютатиона до 10%.

Столь же демонстративные изменения отмечены у б-ой Зиг-ой. Она поступила в клинику с клинической картиной декомпенсированного сложного порока сердца (st. et ins. v. mitr., st. et ins. vv. aortae, ins. v. tricusp.): с сильной одышкой, цианозом, с резко увеличенной застойной печенью. Сердце сильно увеличено влево и очень резко увеличено вправо. При аускультации сердца выслушивался пресистолический и систолический шум у верхушки сердца с акцентуацией 1-го тона, диастолический шум слева от грудины в 3-м межреберье, грубый систолический шум на аорте и дующий систолический шум у основания сердца, хорошо прослушивавшийся на печени. У б-ной была выраженная пульсация каротид и положительный венный пульс. Окисленный глютатион в венозной крови составлял у больной вначале 42,2%, с улучшением ее состояния, которое выразилось в исчезновении цианоза, уменьшении одышки и в уменьшении печени, содержание окисленного глютатиона в венозной крови уменьшилось до 1%.

Мы приходим таким образом к заключению, что определение динамики глютатиона представляет значительный интерес для понимания протоилазмодинамических процессов у сердечно-сосудистых больных. Повышение окисленных дисульфидных форм глютатиона в венозной крови, свидетельствующее о неполноценном течении окислительных процессов в тканях, сопутствует более или менее выраженной декомпенсации сердца. Это наблюдается как в случаях сердечной недостаточности, сопровождающейся отеками, так и в случаях расстройства сердечной деятельности, протекающей по типу недостаточности левого сердца без выраженных отеков, но с явлениями диспноэ, ортопноэ и с приступами сердечной астмы. Увеличение окисленного глютатиона может наблюдаться как при низком, так и при высоком титре общего глютатиона. В свете этих данных сравнительно высокие цифры общего глютатиона у этой группы больных следует рассматривать как проявление компенсаторных тенденций организма. Улучшение компенсации у сердечно-сосудистых больных сопровождается повышением восстановленного глютатиона в венозной крови и уменьшением процента окисленного глютатиона. Для суждения о степени нарушения окислительно-ферментативных процессов определение процента окисленного глютатиона имеет еще значительную ценность благодаря тому, что при этом элиминируется влияние числа эритроцитов на величину глютатиона. Обнаруженные нами изменения глютатиона не являются специфичными только для сердечно сосудистых больных. Однако, это не умаляет ценность этих явлений для клиники сердечно-сосудистых заболеваний. Характерные колебания глютатиона у сердечно-сосудистых больных позволяют конкретизировать вопрос об участии тканевых факторов в сложной цепи биологических изменений, сопутствующих развитию декомпенсации сердца. В решении актуальной в настоящее время проблемы протоплазмодинамики сердечно-сосудистого больного вопрос о глю- татионе должен занять видное место.

Выводы: 1. При расстройстве окислительно-восстановительных процессов в организме наблюдается уменьшение восстановленного глютатиона и увеличение окисленного глютатиона в венозной крови.

2. При подъеме на высоту 1700 м наблюдается стимуляция окислительно-восстановительных процессов, причем повышается содержание восстановленного глютатиона и уменьшается количество окисленного глютатиона. При горной болезни наблюдается обратное явление.
3. При декомпенсации сердца уменьшается восстановленный глютатион и повышается содержание окисленного глютатиона в венозной крови, что свидетельствует о резком нарушении окислительно-восстановительных процессов при декомпенсации сердца.
4. При улучшении компенсации сердечно-сосудистых больных содержание окисленного глютатиона уменьшается, восстановленный глютатион увеличивается.
5. Наблюдение за динамикой глютатиона позволяет ориентироваться в вопросе о состоянии протоплазмо-динамических факторов у сердечнососудистых больных.

 

¹) Протоплазмо-динамические моменты в клинике сердечно-сосудистых больных. Каз. мед. ж., № 8—9, 1931 г.

¹) Описана в работе 3. И. Малкина. Каз. мед. ж., № 8—9, 1932 г.

¹) J. Lab. a din. med. 1933. XIX. 2. 133 — 141. Цитируется по Ц. М. Ж. 1935 г., т. XV, в. 2, стр. 244.

About the authors

Z. I. Malkin

Faculty Therapeutic Clinic of Kazan Medical Institute

Author for correspondence.
Email: info@eco-vector.com
Russian Federation

T. A. Makarova

Faculty Therapeutic Clinic of Kazan Medical Institute

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation

V. S. Zarbeeva

Faculty Therapeutic Clinic of Kazan Medical Institute

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation

References

Supplementary files