Научный журнал
Научное обозрение. Медицинские науки
ISSN 2500-0780
ПИ №ФС77-57452

ВЛИЯНИЕ СОЛЕЙ ЛИТИЯ НА 8-ГИДРОКСИ-2\'-ДЕЗОКСИГУАНОЗИН ПЛАЗМЫ КРОВИ ЗДОРОВЫХ ЛИЦ, БОЛЬНЫХ БИПОЛЯРНЫМ АФФЕКТИВНЫМ РАССТРОЙСТВОМ И АЛКОГОЛИЗМОМ

Прокопьева В.Д. 1 Ярыгина Е.Г. 1 Ветлугина Т.П. 1 Плотников Е.В. 1 Бохан Н.А. 1
1 НИИ психического здоровья
Исследовано влияние солей лития, содержащих разные анионные компоненты (карбонат лития – Li-CAR, пируват лития – Li-PYR и фумарат лития – Li-FUM), на продукт окислительной модификации ДНК – 8-гидрокси-2\'-дезоксигуанозин (8-OHdG) – в плазме после инкубации крови здоровых лиц (группа ЗД), больных алкогольной зависимостью (группа АЗ) и больных биполярным аффективным расстройством (группа БАР) с этими соединениями в присутствии 0,5 % этанола in vitro. Для оценки концентрации 8-OHdG в плазме крови применяли иммуноферментный метод. Этанол в используемых экспериментальных условиях не влиял на уровень 8-OHdG в пробах всех обследуемых групп. В пробах без соединений лития (контроль) у больных АЗ концентрация 8-OHdG была выше, чем у здоровых лиц, а у больных БАР не отличалась от ЗД. Соли лития не оказывали влияние на концентрацию 8-OHdG в пробах здоровых лиц и больных алкогольной зависимостью, тогда как в пробах группы больных БАР Li-PYR статистически значимо снижал уровень 8-OHdG. Сделано заключение о перспективности пирувата лития для создания новых фармакологических препаратов, сочетающих нормотимические, антиоксидантные и цитопротекторные свойства.
8-гидрокси-2\'-дезоксигуанозин (8-OHdG)
карбонат лития
пируват лития
фумарат лития
алкоголизм
биполярное аффективное расстройство
1. Plotnikov E.V., Korotkova E.I., Voronova O.A. Lithium salts of Krebs cycle substrates as potential normothymic antioxidant agents. Pharmacy Bioallied Science. 2018. Vol. 10. P. 240–245. DOI: 10.4103/JPBS.JPBS_140_18.
2. Erjavec N.G., Konjevod M., Perkovic N.M., Strac S.D., Tudor L., Barbas C., Grune T., Zarkovic N., Pivac N. Short overview on metabolomic approach and redox changes in psychiatric disorders. Redox Biology. 2018. Vol. 14. P. 178–186.
3. Knorr U., Simonsen A.H., Roos P., Weimann A., Henriksen T., Christensen E.M., Vinberg M., Mikkelsen R.L., Kirkegaard T., Jensen R.N., Akhoj M., Forman J., Poulsen H.E., Hasselbalch S.G., Kessing L.V. Cerebrospinal fluid oxidative stress metabolites in patients with bipolar disorder and healthy controls: a longitudinal case-control study. Translational Psychiatry. 2019. Vol. 9. no. 1. article № 325. DOI: 10.1038/s41398-019-0664-6.
4. Tsai M.C., Huang T.L. Thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) is a state biomarker of oxidative stress in bipolar patients in a manic phase. Journal of Affective Disorders. 2015. Vol. 173. P. 22–26. DOI: 10.1016/j.jad.2014.10.045.
5. Прокопьева В.Д., Плотников Е.В., Ярыгина Е.Г., Бохан Н.А. Протекторное действие карнозина и органических солей лития при этанол-индуцированном окислительном повреждении белков и липидов плазмы крови у здоровых лиц и больных алкоголизмом // Биомедицинская химия. 2019. Т. 65. Вып. 1. С. 28–32. DOI: 10.18097/PBMC20196501028.
6. Черников А.В., Гудков С.В., Усачева А.М., Брусков В.И. Экзогенный 8-оксо-7,8-дигидро-2-дезоксигуанозин: биомедицинские свойства, механизмы действия, терапевтический потенциал // Успехи биологической химии. 2017. Т. 57. С. 267–302.
7. Kroese L.J., Scheffer P.G. 8-Hydroxy-2′-Deoxyguanosine and Cardiovascular Disease: a Systematic Review. Current Atherosclerosis Reports. 2014. Vol. 16. no. 11. P. 1–8. DOI: 10.1007/s11883-014-0452-y.
8. Huang M.C., Chen C.C., Pan C.H., Chen C.H. Comparison of Oxidative DNA Damage Between Alcohol-Dependent Patients With and Without Delirium Tremens. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 2014. Vol. 38. no. 10. P. 2523–2528. DOI: 10.1111/acer.12539.
9. Chen C.H., Pan C.H., Chen C.C., Huang M.C. Increase oxidative DNA damage in patients with alcohol dependence and its correlation with alcohol withdrawal severety. Alcoholism Clinical and Experimental Research. 2011. Vol. 35. no. 2. P. 338–344. DOI: 10.1111/j.1530-0277.2010.01349.x.
10. Forlenza M.J., Miller G.E. Increased serum levels of 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine in clinical depression. Psychosomatic Medicine. 2006. Vol. 68. no. 1. P. 1–7.
11. Plotnikov E.V., Korotkova E.I., Voronova O.A., Dorozhko E.V., Bohan N.A., Plotnikov S.V. Lithium-based antioxidants: electrochemical properties and influence on immune cells. Physiology and pharmacology. 2015. no. 19. P. 107–113.
12. Kruman I.I., Henderson G.I., Bergeson S.E. DNA damage and neurotoxicity of chronic alcohol abuse. Experimental Biology and Medicine. 2012. Vol. 237. no. 7. P. 740–747. DOI: 10.1258/ebm.2012.011421.
13. Black C.N., Bot M., Scheffer P.G., Cuijpers P., Penninx B.W. Is depression associated with increased oxidative stress? A systematic review and meta-analysis. Psychoneuroendocrinology. 2015. Vol. 51. P. 164–175. DOI: 10.1016/j.psyneuen.2014.09.025.
14. Roda A., Chendo I., Kunz M. Biomarkers and staging of bipolar disorder: A systematic review. Trends in Psychiatry and Psychotherapy. 2015. Vol. 37. no 1. P. 3–8. DOI: 10.1590/2237-6089-2014-0002.
15. Епимахова Е.В., Лосенков И.С., Рощина О.В., Плотников Е.В. Оценка цитопротекторного и антиоксидантного действия пирувата лития на мононуклеары периферической крови больных алкоголизмом // Вопросы наркологии. 2018. № 12. С. 36–47.
EFFECT OF LITHIUM SALTS ON BLOOD PLASMA 8-HYDROXY-2\' – DEOXYGUANOSINE OF HEALTHY INDIVIDUALS, PATIENTS WITH BIPOLAR DISORDER AND PATIENTS WITH ALCOHOLISM

Prokopeva V.D. 1 Yarygina E.G. 1 Vetlugina T.P. 1 Plotnikov E.V. 1 Bokhan N.A. 1
1 Mental Health Research Institute

Abstract:
The effects of lithium salts containing different anionic components (lithium carbonate – Li-CAR, lithium pyruvate – Li-PYR and lithium fumarate – Li-FUM) on the product of DNA oxidative modification – 8-hydroxy-2\'-deoxyguanosine (8-OHdG) – in plasma of healthy individuals (HI-group), patients with alcohol dependence (AD-group) and patients with bipolar affective disorder (BD-group) after incubation of blood with these compounds in the presence of 0.5 % ethanol in vitro was studied. To assess of blood plasma 8-OHdG concentration the enzyme-linked immunoassay method was used. Ethanol in the experimental conditions used did not affect the level of 8-OHdG in all samples of the examined groups. In samples without lithium compounds (control), the 8-OHdG concentration in AD-patients was higher than in healthy individuals, and in BD-patients did not differ from HI-group. Lithium salts had no effect on the 8-OHdG concentration in the samples of healthy individuals and alcohol dependence patients, while in the samples of the BD-patients, the Li-PYR significantly decreased the level of 8-OHdG. It was concluded that lithium pyruvate is promising for creating new pharmacological drugs that combine normothymic, antioxidant and cytoprotective properties.

Keywords:
8-hydroxy-2\'-deoxyguanosine (8-OHdG)
lithium carbonate
lithium pyruvate
lithium fumarate
alcoholism
bipolar affective disorder

Препараты лития являются психотропными лекарственными средства. Они широко применяются при лечении аффективных расстройств, главным образом при маниакальных и гипоманиакальных фазах биполярного расстройства. В терапии больных алкоголизмом препараты лития оказываются эффективными при астено-депрессивных синдромах и эмоциональной лабильности пациентов. Чаще всего в клинической практике препараты лития используют в виде карбоната (реже в виде цитрата, хлорида, сульфата, никотината, оксибутирата).

Однако, в связи с известными побочными токсическими эффектами лития, продолжается поиск путей снижения выраженности этих нежелательных эффектов. Наряду с такими подходами к решению этой задачи, как индивидуальный выбор дозы препарата и длительности его применения, проводятся исследования по подбору анионного компонента соли. Получение солей лития с анионным компонентом, обладающим определенными полезными свойствами, может не только снизить токсичность препарата, но и усилить его положительный терапевтический эффект. То есть подбор анионного компонента имеет особую значимость при решении актуальной проблемы – создании новых препаратов на основе солей лития для лечения аффективных и аддиктивных расстройств.

Учитывая важную роль окислительного стресса при развитии патологического процесса, перспективным может быть подбор анионного компонента, обладающего антиоксидантным эффектом. Созданы соли лития, содержащие в качестве анионного компонента субстраты цикла Кребса, показавшие высокий антиоксидантный потенциал при его оценке вольтамперометрическим методом в искусственной модельной системе [1]. Крайне важно тестировать новые перспективные соли и в биологической системе, например исследуя их действие на уровень окислительного повреждения биомакромолекул плазмы крови.

Изучение окислительного стресса и маркеров окислительного повреждения биомакромолекул – белков, липидов и ДНК – проводится при разных патологиях, в том числе при алкогольной зависимости (АЗ) и биполярном аффективном расстройстве (БАР) [2–4]. Ранее мы оценили влияние солей лития (карбоната лития – Li-CAR, пирувата лития – Li-PYR, фумарата лития – Li-FUM, сукцината лития – Li-SUC и аскорбата лития – Li-ASC) на окислительное повреждение белков (карбонилированные белки) и липидов (продукты ПОЛ, ТБК-реактивные продукты) плазмы крови у здоровых лиц и больных алкоголизмом [5]. Одним из наиболее широко признанных биомаркеров окислительного повреждения ДНК является 8-гидрокси-2'-дезоксигуанозин (8-OHdG) [6]. Повышенный уровень 8-OHdG выявлен при сердечно-сосудистых заболеваниях [7], при алкоголизме [8; 9], при аффективных расстройствах [10], при биполярном аффективном расстройстве [3] и других патологиях.

Цель исследования: оценка действия солей лития (Li-CAR, Li-PYR и Li-FUM) на концентрацию продукта окислительного повреждения ДНК – 8-гидрокси-2’-дезоксигуанозина – в плазме крови здоровых лиц (ЗД), больных биполярным аффективным расстройством (БАР) и алкогольной зависимостью (АЗ) при инкубации крови в присутствии 0,5 % этанола in vitro.

Материалы и методы исследования

Использовали кровь 20 практически здоровых лиц (ЗД), 18 больных биполярным аффективным расстройством (БАР) и 21 больного алкогольной зависимостью (АЗ) в возрасте 28–53 года, средний возраст обследованных составил 39 лет. Больные находились на лечении в клинике НИИ психического здоровья Томского национального исследовательского медицинского центра РАН. Диагноз по МКБ-10 для группы АЗ квалифицировался как «Психические и поведенческие расстройства в результате употребления алкоголя (синдром зависимости – F10.21 и синдром отмены – F10.30)», для группы БАР «Аффективное расстройство настроения (биполярное аффективное расстройство – F31)». Участниками группы ЗД были практически здоровые люди, которые не состояли на диспансерном учете, на момент обследования не имели признаков перенесенных острых инфекционных заболеваний, выполняли профессиональные обязанности в полном объеме и вели привычный образ жизни.

Кровь брали из локтевой вены утром натощак с использованием стерильной системы однократного применения Vacutainer (Becton Dickinson, USA) с антикоагулянтом Sodium Hepаrin. Исследование проводили с соблюдением принципов информированного согласия Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации; на проведение исследований с участием людей получено разрешение локального этического комитета при НИИ психического здоровья Томского НИМЦ (протокол № 361 от 23.10.2017 г.).

Использовали карбонат лития (Li-CAR) фирмы Sigma-Aldrich (Германия). Другие соли лития (пируват лития – Li-PYR и фумарат лития – Li-FUM) были синтезированы в Исследовательской школе химических и биомедицинских технологий Томского политехнического университета [11]. Готовили стоковые растворы солей лития в удобной для дальнейшей работы концентрации на физиологическом растворе (натрия хлорид 0,9 %, ОАО «Научно-производственный концерн «ЭСКОМ», Россия).

Для определения концентрации 8-гидрокси-2'-дезоксигуанозина (8-OHdG) использовали замороженные и хранящиеся при –80 °С аликвоты плазмы, полученной ранее после инкубации крови обследуемых лиц в присутствии соединений лития (конечная концентрация 1,2 мМ в пересчете на ионы лития, что соответствует терапевтической концентрации лития в крови пациентов при терапии психозов и позволяет, с определенным приближением, экстраполировать эффекты лития, установленные in vitro, на их эффекты in vivo) и 0,5 %-ного этанола, в течение 1 часа при 37 °С.

Этанол в данных экспериментах использовали в качестве агента, способного вызывать окислительную модификацию биомакромолекул, в частности белков и липидов, что было показано нами ранее [5]. При этом в контрольные пробы (без солей лития) добавляли соответствующие объемы физиологического раствора (контроль без этанола, КБЭ) или физиологический раствор и этанол (контроль с этанолом, КЭ), как описано в работе [5]. Такой подход позволял одновременно оценить возможный защитный (протекторный) эффект исследуемых солей лития от этанол-индуцированного повреждения биомакромолекул. Измерение концентрации 8-OHdG в соответствующих размороженных аликвотах плазмы проводили иммуноферментным методом по протоколу с использованием набора DNA Damage Competitive Elisa Kit (Thermo Fisher Scientific, USA). Измерение оптической плотности проб и расчет концентрации 8-OHdG в нг/мл осуществляли на приборе Epoch (BioTek, USA).

Статистическую обработку результатов проводили с помощью программы Statistica-12. Для проверки согласия с нормальным законом распределения количественных показателей использовали критерий Шапиро-Уилка. Данные представляли в виде Me (QL-QU). Для оценки достоверности различий в группах с независимыми переменными использовали непараметрический критерий Манна-Уитни, для зависимых выборок – критерий Вилкоксона. Статистически значимыми различия считали при р < 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

Поскольку инкубацию крови с солями лития проводили в присутствии 0,5 %-ного этанола, в контрольные пробы (без исследуемых соединений, КЭ) также добавляли этанол в той же концентрации. Ранее, при исследовании эффекта этанола на белки и липиды плазмы крови здоровых лиц и больных алкоголизмом, мы обнаружили, что 0,5 %-ный этанол при добавлении его в кровь in vitro окисляет белки и липиды плазмы здоровых лиц, но не больных алкоголизмом [5]. Были проведены специальные предварительные эксперименты по изучению влияния этанола без солей лития (в контроле) на продукт окисления ДНК плазмы крови в обследуемых группах, результаты которых представлены в табл. 1.

Таблица 1

Концентрация продукта окислительной модификации ДНК (8-OHdG) в плазме крови (нг/мл) после инкубации in vitro крови участников обследуемых групп. Me (QL-QU)

Пробы

Обследуемые группы

ЗД

n = 20

БАР

n = 18

АЗ

n = 21

КБЭ

9,57 (6,92-13,29)

9,97 (6,59-15,62)

*Р = 0,828

12,15 (10,58-15,25)

*Р = 0,035

КЭ

10,10 (7,43-11,91)

#p = 0,794

10,59 (6,44-13,07)

*Р = 0,828

#p = 0,744

12,55 (11,53-16,32)

*Р = 0,008

#p = 0,839

Примечание: КБЭ – контрольные пробы без этанола; КЭ – контрольные пробы с этанолом; *Р – различия с пробами здоровых лиц (ЗД); #p – различия с пробами без этанола (КБЭ).

Как в пробах здоровых лиц (ЗД), так и больных БАР, и больных АЗ в используемых экспериментальных условиях этанол не приводил к достоверному изменению в плазме крови концентрации 8-OHdG (в табл. 1 во всех случаях #p > 0,05). При этом как в пробах с этанолом (КЭ), так и без этанола (КБЭ) у больных БАР концентрация 8-OHdG не отличалась от концентрации здоровых лиц (в обоих случаях *Р > 0,05), в то время как у больных алкогольной зависимостью она была достоверно выше, чем в группе ЗД (в обоих случаях *Р < 0,05) (табл. 1). Эти результаты позволили в дальнейшем при изучении эффектов солей лития на фоне этанола в качестве контроля использовать пробы без солей лития с 0,5 %-ным этанолом.

Результаты исследования эффектов солей лития на продукт окислительной модификации ДНК в плазме, полученной после инкубации крови здоровых лиц, больных БАР и больных алкогольной зависимостью, представлены в табл. 2.

Таблица 2

Концентрация (нг/мл) продукта окислительной модификации ДНК (8-OHdG) в плазме крови после инкубации крови в присутствии солей лития (1,2 мМ) и 0,5 % этанола. Me (QL–QU)

Состав инкубационной смеси

Обследуемые группы

ЗД

n = 20

БАР

n = 18

АЗ

n = 21

КЭ

10,10 (7,43–11,91)

10,59 (6,44–13,07)

*Р = 0,828

12,55 (11,53–16,32)

*Р = 0,008

Li-FUM

9,95 (8,37–13,95)

#p = 0,370

8,07 (4,65–13,84)

*Р = 0,195

#p = 0,214

11,97 (9,75–16,35)

*Р = 0,114

#p = 0,963

Li-PYR

10,22 (8,10–13,02)

#p = 0,654

5,50 (3,19–8,98)

*Р = 0,031

#p = 0,025

13,56 (9,62–16,18)

*Р = 0,115

#p = 0,455

Li-CAR

10,93 (7,45–17,18)

#p = 0,379

9,12 (8,08–11,62)

*Р = 0,384

#p = 0,184

11,03 (7,19–14,23)

*Р = 0,922

#p = 0,067

Примечание: КЭ – контрольные пробы без солей лития с этанолом; *Р – различия со здоровыми; #p – различия с соответствующим КЭ.

Обнаружено, что у больных алкогольной зависимостью концентрация продукта окислительной модификации ДНК в плазме крови повышена по сравнению со здоровыми лицами в контрольных пробах (*Р = 0,008, табл. 2). Увеличение продукта окислительной модификации ДНК в плазме крови у больных алкоголизмом ранее было показано и другими авторами [8; 9; 12]. При этом в пробах с фумаратом лития (Li-FUM), пируватом лития (Li-PYR) и карбонатом лития (Li-CAR) разница концентрации 8-OHdG в плазме между здоровыми и больными алкогольной зависимостью уже не достигала достоверных значений (в табл. 2 *Р = 0,114, *Р = 0,115 и *Р = 0,922 соответственно). Этот результат косвенно свидетельствует о защитном потенциале исследуемых солей лития в отношении окислительного повреждения ДНК больных алкоголизмом в используемых экспериментальных условиях.

У больных БАР повышения 8-OHdG в пробах по сравнению со здоровыми лицами не выявлено. Напротив, в пробах с Li-PYR обнаружено снижение этого метаболита с уровнем значимости *Р = 0,031. В присутствии других солей лития значимой разницы между концентрацией 8-OHdG в пробах ЗД и БАР не обнаружено (табл. 2). Согласно литературным данным, результаты поиска связи уровня 8-гидрокси-2'-дезоксигуанозина биологических жидкостей с депрессивными расстройствами оказались неоднозначными [13]. В цитируемой работе представлены результаты метаанализа связи между депрессией и уровнем данного маркера окислительного стресса, а также анализ факторов, которые могут объяснить неоднозначность результатов, полученных в разных исследованиях.

У здоровых лиц, как и у больных алкогольной зависимостью, все исследуемые соединения лития в используемых экспериментальных условиях не оказывали достоверно значимого эффекта на концентрацию 8-OHdG плазмы крови (в табл. 2 в группах ЗД и АЗ все #p > 0,05). У больных БАР в присутствии Li-PYR обнаружено статистически значимое снижение 8-OHdG плазмы крови по сравнению с контролем (пробой без соли лития, КЭ) (#p = 0,025), остальные соединения заметного эффекта не оказывали (#p > 0,05). Этот результат демонстрирует перспективность пирувата лития как соединения, способного проявлять антиоксидантные свойства в биологической системе in vitro, защищая ДНК от окислительного повреждения.

Отметим, что при исследовании эффектов солей лития на окислительное повреждение белков и липидов плазмы крови здоровых лиц и больных алкоголизмом заметного антиоксидантного действия Li-PYR не оказывал [5]. В настоящем исследовании мы не выявили его эффекта, как и эффекта других используемых солей лития (Li-FUM и Li-CAR), на уровень 8-OHdG как у здоровых лиц, так и у больных алкогольной зависимостью. Однако было обнаружено, что в присутствии всех исследуемых солей лития исчезала разница в уровне 8-OHdG между группами ЗД и АЗ, выявляемая при сравнении контрольных проб плазмы этих групп (табл. 2). Данное наблюдение косвенно свидетельствует о некотором защитном действии препаратов лития при окислительном повреждении ДНК у больных алкогольной зависимостью. Выраженный защитный эффект, который заключался в снижении концентрации периферического маркера окислительного повреждения ДНК (8-гидрокси-2-дезоксигуанозина), мы наблюдали только в присутствии Li-PYR в плазме крови больных биполярным аффективным расстройством, то есть у пациентов с патологией, при которой продукт окислительного повреждения ДНК, по данным литературы, может быть потенциальным маркером прогрессирования этого заболевания [14].

Ранее при оценке действия Li-PYR на клеточной модели мононуклеаров периферической крови больных алкоголизмом были обнаружены антиоксидантные и цитопротекторные свойства исследуемого соединения, заключающиеся в уменьшении доли клеток с активными формами кислорода, снижении процента клеток, находящихся как в состоянии раннего апоптоза, так и позднего апоптоза/некроза [15]. То есть защитное действие Li-PYR в отношении ДНК крови может быть связано и с общим цитопротекторным эффектом.

Заключение

Таким образом, проведенные исследования эффектов солей лития (карбоната лития, пирувата лития и фумарата лития) выявили наиболее выраженное защитное действие пирувата лития от окислительного повреждения ДНК плазмы крови у больных биполярным аффективным расстройством, что позволяет рассматривать данную органическую соль как наиболее перспективное соединение для создания новых фармакологических препаратов, сочетающих нормотимические, антиоксидантные и цитопротекторные свойства.

Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда, проект № 17-75-20045; частично (набор пациентов) исследование выполнено за счет бюджетного финансирования темы НИР АААА-А19-119020690013-2.


Библиографическая ссылка

Прокопьева В.Д., Ярыгина Е.Г., Ветлугина Т.П., Плотников Е.В., Бохан Н.А. ВЛИЯНИЕ СОЛЕЙ ЛИТИЯ НА 8-ГИДРОКСИ-2\'-ДЕЗОКСИГУАНОЗИН ПЛАЗМЫ КРОВИ ЗДОРОВЫХ ЛИЦ, БОЛЬНЫХ БИПОЛЯРНЫМ АФФЕКТИВНЫМ РАССТРОЙСТВОМ И АЛКОГОЛИЗМОМ // Научное обозрение. Медицинские науки. – 2020. – № 1. – С. 15-19;
URL: http://science-medicine.ru/ru/article/view?id=1094 (дата обращения: 28.01.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074