МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ

УДК 547.915+547.953+577.153+54-39

А. Р. Хачатрян, M. К. Карагезян

Сравнительный анализ изменений динамики интенсивности
свободнорадикального окисления липидов в ферментативной и
неферментативной системах при интоксикации микотоксином
зеараленоном

(Представлено академиком К. Г. Карагезяном 22/VIII 2003)

   Изучение метаболизма мембран лимфоцитов (МЛ) селезенки белых крыс при отравлении их микотоксином зеараленоном (МТЗ) представляет интерес для многих направлений медико-биологического профиля [1].
   Жирнокислотные компоненты липидов в качестве субстратов окисления, активно вовлекающихся в процессы свободнорадикального окисления (СРО), образуют продукты переокисления типа гидроперекисей, моно-, ди- , триеновых конъюгатов, соединений типа Шиффа, малонового диальдегида (МДА), формирующие в комплексе систему с мощным мембранотоксическим и мембранолитическим действием. Последнее обуславливает одно из главных молекулярно-биологических звеньев патогенетического механизма действия МТЗ [2].
   Целью настоящего исследования явилось изучение особенностей изменения в МЛ селезенки белых крыс в различные периоды интоксикации МТЗ, сдвигов интенсивности течения реакций СРО липидов. Исследования проводились по выявлению и изучению особенностей нарушения интенсивности течения процессов СРО липидов в деталях при интоксикации в ферментативой и неферментативной системах [3].
   Исследования проводились на 10 беспородных белых крысах-самцах массой 150-170 г, содержащихся на ординарном пищевом рационе в обычных условиях вивария. Интоксикацию МТЗ производили путем однократного внутривенного введения 1 мл этанолового раствора МТЗ в концентрации 15 мкг/мл в месте слияния верхней полой и подключичной вен (Angulus venosus); спустя 1, 2, 3, 4, 5 ч животных декапитировали под легким эфирным наркозом. Изолированные и многократно промытые селезенки объединяли и использовали для выделения лимфоцитов из клеточной суспензии центрифугированием в градиенте плотности фикол 400-верографин 12 и в количестве 107 клеток на 1 мл суспензии преинкубировали при 37oС в 0,1 М растворе трис-HCl- буфера (pH 7.4) в смеси со средой 199 (соотношение 1 : 4) в присутствии митогена конканавалина А (6 мкг/мл). В мембранах лимфоцитов, полученных методом осмотического шока и осажденных центрифугированием, определяли содержание МДА [4].
   Анализ данных заключается в вычислении и сравнении описательных статистик в каждой подгруппе (5 уровней времени). Проверка нормальности распределения, показанная в таблице 1, проведенная с помощью критерия Шапиро-Уилка, подтвердила нормальность распределения во всех группах по всем признакам. Для проверки статистических гипотез равенства средних в разные периоды времени использовался классический дисперсионный анализ (ANOVA). В случае отвержения гипотезы равенства средних использовался метод линейных контрастов Шеффе. Критический уровень значимости принимался равным 5% [5, 6]. Результаты проведенных исследований выявляют принципиально новую информацию по двум группам данных, касающихся количественных изменений МДА/мг белка в течение 5 ч в аскорбат-зависимой (неферментативной) (МДА1) и NADPH-зависимой (ферментативной) (МДА2) системах. В случае превышения уровня значимости Pr < W над величиной 0.05 (т.е. 5%), мы руководствуемся нулевой гипотезой о нормальности данного признака в данной подгруппе. Анализ полученных результатов при подобном подходе позволяет сделать заключение о подчиненности всех изученных признаков по исследованным подгруппам нормальному распределению, что и послужило основанием для использования параметрический дисперсионный анализ - ANOVA для сравнения средних групповых (табл.2).
   Данные, приведенные в табл. 2, построены на сравнении дисперсий, порождаемых внутригрупповой и межгрупповой вариациями с использованием F-критерия Фишера. Исходя из смысла фактора можно сформулировать нулевую гипотезу, согласно которой среднее количество МДА при отравлениях МТЗ не демонстрирует заметных различий в аскорбат- и NADPH-зависимой системах переокисления липидов, несмотря на то, что альтернативная гипотеза допускает возможность существования таких различий. В случае, когда Pr > F < 5%, гипотеза о равенстве генеральных средних отклоняется.

                                                                                                                                                        Таблица 1

Результаты проверки нормальности распределения признаков
в сравниваемых группах (МДА1 и МДА2)

Переменная

Время

N

Mean

Sum

Std Dev

Variance

Skewness

Kurtosis

CV

Std Mean

W:Normal

Pr<W

МДА1

1

 

8

15,5

124

0.430946

0.185714

0.585474

-0.9177

2.780296

0.152362

0.927812

0.5012

МДА2

8

9.025

72.2

0.212132

0.045

-0.31427

-1.24444

2.350493

0.075

0.953426

0.7471

МДА1

2

 

8

20.2

161.6

0.4

0.16

0

-0.7

0.980198

0.141421

0.983282

0.9736

МДА2

8

11.975

95.8

0.265922

0.070714

0.660938

-1.02847

2.220639

0.094017

0.896811

0.2745

МДА1

 

3

8

20.4875

163.9

0.429077

0.184107

-1.40491

1.951579

2.094336

0.151702

0.867978

0.1468

МДА2

8

17

136

0.29277

0.085714

0

-1.596

1.722177

0.10351

0.951729

0.7305

МДА1

4

 

8

25.2

201.6

0.250713

0.062857

0

-014463

0.994894

0.088641

0.980637

0.9621

МДА2

8

18

144

0.29277

0.085714

0

-1.596

1.6265

0.10351

0.951729

0.7305

МДА1

5

 

8

30.2

241.6

0.320713

0.102857

0.519675

-0.89444

1.061965

0.113389

0.944218

0.6563

МДА2

8

22.5

180

0.267261

0.071429

0

-1.01584

1.187828

0.094491

0.958077

0.7919

Примечание.  N – число непропущенных значений признака МДА1 и МДА2 в данной подгруппе. Mean – среднее арифметическое; Sum – сумма значений анализируемого признака (МДА1 и МДА2) в данной подгруппе, Std  Dev – стандартное отклонение,  Variance – вариация, Skewness – асимметрия,  Kurtosis – эксцесс, CV – коэффициент вариации, W – значение критерия Шапиро-Уилка для проверки нормальности распределения; Pr<W – достигнутый уровень значимости для данного критерия.

                                                                                                                                        Таблица 2

Параметрический дисперсионный анализ - ANOVA

Переменная

Анализ вариаций
Выделенные эффекты значимы при p< 0.05000

SS

MS

SS Error

R-Square

MS Error

F

Pr>F

МДА1

998.029

249.507

4.86875

0.995145        

0.13910

1793.63

0.0001

МДА2

893.210

223.302

2.5100

0.997198        

0.07171

3113.78

0.0001

   Примечание. SS - сумма квадратов, MS - средний квадрат, SS Error - ошибка суммы квадратов, R-Square - коэффициент детерминации, показывающий силу связи между фактором Т и зависимой переменной МДА1 или МДА2, MS Error - ошибка средних квадратов, F - критерий Фишера, Pr > F - уровень значимости при данном критерии.

   Из табл. 2 вытекает, что Pr > F оказывается значительно меньше величины 0.05 (5%), что свидетельствует о правильности отказа от применения нулевой гипотезы. При внутригрупповом попарном сравнении генеральных средних при помощи теста Шеффе (табл. 3, 4) становится очевидным наличие довольно интенсивно совершающегося процесса изменения количества МДА в обеих системах перекисеобразования, особенно в аскорбат-зависимой. R-Square - показатель, называемый коэффициентом детерминации, показывающий силу связи между фактором (время Т) и зависимой переменной (МДА1 и МДА2). Его значение изменяется от 0 до 1. Очевидно, что этот показатель подчеркивает очень большую зависимость между этими двумя признаками. С каждым последующим часом его среднее значение достаточно сильно меняется (рис. 1 и 2). В период времени переокисления от Т1 к Т2 и Т3 до Т5 наиболее интенсивно совершающиеся изменения в значениях МДА отличаются в аскорбат-зависимой системе, в то время как ко второму и третьему часу их значения оказываются максимально приближенными. Количество же МДА в NADPH -зависимой системе также обнаруживает время-зависимый рост с каждым часом, с наиболее резким скачком в интервале между 3-им и 4-ым часом. Проверка по Шеффе говорит о наличии статистически значимого различия между средними на 3-й и 4-й час наблюдения. Хотя средние и близки, но они все же статистически значимо различаются.

                                                                                                                                Таблица 3

Результаты теста Шеффе для переменной МДА1

Т Нижняя граница Разность Верхняя граница Значимость
Сравнение доверительного средних доверительного сравнения
интервала интервала при a = 0.05
5-4 4.3938 5.0000 5.6062 ***
5-3 9.1063 9.7125 10.3187 ***
5-2 9.3938 10.0000 10.6062 ***
5-1 14.0938 14.7000 15.3062 ***
4-5 -5.6062 -5.0000 -4.3938 ***
4-3 4.1063 4.7125 5.3187 ***
4-2 4.3938 5.0000 5.6062 ***
4-1 9.0938 9.7000 10.3062 ***
3-5 -10.3187 -9.7125 -9.1063 ***
3-4 -5.3187 -4.7125 -4.1063 ***
3-2 -0.3187 0.2875 0.8937
3-1 4.3813 4.9875 5.5937 ***
2-5 -10.6062 -10.0000 -9.3938 ***
2-4 -5.6062 -5.0000 -4.3938 ***
2-3 -0.8937 -0.2875 0.3187
2-1 4.0938 4.7000 5.3062 ***
1-5 -15.3062 -14.7000 -14.0938 ***
1-4 -10.3062 -9.7000 -9.0938 ***
1-3 -5.5937 -4.9875 -4.3813 ***
1-2 -5.3062 -4.7000 -4.0938 ***
..

 

 

    Рис. 1. Зависимость МДА1 от времени Т.

 

    Рис. 2. Зависимость МДА2 от времени Т.

                                                                                                                        

                                                                                                                            Таблица 4

Результаты теста Шеффе для переменной МДА2

Т Нижняя граница Разность Верхняя граница Значимость
Сравнение доверительного средних доверительного сравнения
интервала интервала при a = 0.05
5-4 4.0648 4.5000 4.9352 ***
5-3 5.0648 5.5000 5.9352 ***
5-2 10.0898 10.5250 10.9602 ***
5-1 13.0398 13.4750 13.9102 ***
4-5 -4.9352 -4.5000 -4.0648 ***
4-3 0.5648 1.000 1.4352 ***
4-2 5.5898 6.0250 6.4602 ***
4-1 8.5398 8.9750 9.4102 ***
3-5 -5.9352 -5.5000 -5.0648 ***
3-4 -1.4352 -1.0000 -0.5648 ***
3-2 4.5898 5.0250 5.4602 ***
3-1 7.5398 7.9750 8.4102 ***
2-5 -10.9602 -10.5250 -10.0898 ***
2-4 -6.4602 -6.0250 -5.5898 ***
2-3 -5.4602 -5.0250 -4.5898 ***
2-1 2.5148 2.9500 3.3852 ***
1-5 -13.9102 -13.4750 -13.0398 ***
1-4 -9.4102 -8.9750 -8.5398 ***
1-3 -8.4102 -7.9750 -7.5398 ***
1-2 -3.3852 -2.9500 -2.5148 ***

   Как видно из графиков зависимости МДА1 и МДА2 от времени T с групповыми средними и 95%-ными доверительными интервалами для среднего, доверительные интервалы оказываются довольно узкими, что говорит о достаточно высокой точности оценки среднего этой величины и ее малой дисперсии (рис.1,2).
   Вышеизложенное позволяет сделать заключение о более выраженных нарушениях перекисеобразовательного процесса в условиях интоксикации МКЗ в неферментативной системе переокисления, нежели в ферментативной, что подчеркивает важность статистического анализа в максимально объективной оценке патогенетической роли изменений интенсивности течения реакций СРО липидов в мембранах лимфоцитов селезенки при изученной патологии, ответственных в целом за становление и модулирование иммунологической функции организма в экстремальных условиях его существования. Выражаем особую благодарность за помощь в выполнении статистического анализа В. П. Леонову (Центр БИОСТАТИСТИКА, Томск, РФ ).

   Институт молекулярной биологии НАН РА

Литература

    1. Владимиров Ю. А., Арчаков А. И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. М. Наука. 1972. 230 с.
    2. Карагезян М. К., Овсепян Л.М., Овакимян С.С., Бояджян А.С., Осипян Л. Л., Карагезян К. Г.- ДАН PА. 1995. Т. 341. N 2. С. 259-361.
    3. Карагезян М. К.- Укр. биохим. журн. 2000. Т. 72.N3. С. 105-109.
    4. Хачатрян А. Р., Амирханян О. М., Карагезян М. К. - Матер. шестого съезда Арм. физиол. о-ва. Ереван. 2001. С. 192-195.
    5. Ллойда Э., Ледермана У., Тюрина Ю. Н. Справочник по прикладной статистике. В 2-х т. Финансы и статистика. М. Т.1. 1989. 510 с.; Т. 2. 1990. 526 с.
    6. Леонов В. П. Обработка экспериментальных данных на программируемых микрокалькуляторах. Томск. Изд-во ТГУ. 1990. 376 с.