Окислительный стресс и модификация белков крови у детей с воспалительными заболеваниями кишечника

Введение. Воспалительные заболевания кишечника (ВЗК) — болезнь Крона (БК) и язвенный колит (ЯК) — являются хроническими воспалительными заболеваниями с аутоиммунной атакой на желудочно-кишечный тракт. Недостаточная изученность патогенеза и отсутствие надёжных биомаркеров тяжести состояния при ВЗК определяют необходимость поиска новых маркёров для оценки состояния и эффективности проводимой терапии у пациентов с ВЗК в ремиссии и обострении заболеваний.

Цель: определить изменения белкового профиля, концентраций модифицированного вследствие ишемии альбумина (ИМА) и 3-нитротирозина (3-НТ) в сыворотке крови детей с ВЗК.

Материалы и методы. В сыворотке крови 22 детей, находившихся в отделении, проводили электрофоретическое разделение белков сыворотки в период ремиссии и при обострении ВЗК. Содержание ИМА определяли колориметрическим методом, 3-НТ — иммуноферментным методом. Все полученные данные обработаны статистически.

Результаты. Представлены данные об изменениях содержания фракций альбумина и глобулинов, ИМА, 3-НТ в сыворотке крови у детей с разной тяжестью ВЗК (БК и ЯК), при ремиссии и обострении этих заболеваний. Установлено, что чем тяжелее состояние, тем более выражено снижение уровня альбумина с повышением фракции белков острой фазы и изменением индекса альбумин/глобулины в сторону снижения. Одновременно с уменьшением уровня альбумина увеличиваются концентрации ИМА и 3-НТ — показателей оксидативного и нитрозативного стресса.

Заключение. Установленные закономерности свидетельствуют о модификациях белков сыворотки крови и наличии оксидативного и нитрозативного стресса у детей с тяжёлыми формами ВЗК. В связи с тем что подобные изменения характерны для гипоксических повреждений мозга и гиперстимуляции глутаматных рецепторов (GluRc) нейронов, высказано предположение о связи показателей оксидативного и нитрозативного стресса у детей с ВЗК с возможным развитием нарушений в мозге через активацию GluRc.

Участие авторов:
Сорокина Е.Г., Реутов В.П. — концепция и написание текста;
Радыгина Т.В., Петричук С.В., Афанасьева С.А. — сбор и обработка материала;
Бакаева З.В. — статистика;
Смирнов И.Е., Потапов А.С. — редактирование.
Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Финансирование. Исследование не имело финансовой поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Поступила 08.06.2023
Принята к печати 20.06.2023
Опубликована 31.08.2023

1. Wagatsuma K., Yokoyama Y., Nakase H. Role of biomarkers in the diagnosis and treatment of inflammatory bowel disease. Life (Basel). 2021; 11(12): 1375. https://doi.org/10.3390/life11121375

2. Singh S., Ananthakrishnan A.N., Nguyen N.H., Cohen B.L., Velayos F.S., Weiss J.M., et al. AGA clinical practice guideline on the role of biomarkers for the management of ulcerative colitis. Gastroenterology. 2023; 164(3): 344–72. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2022.12.007

3. Bar-Or D., Lau E., Winkler J.V. A novel assay for cobalt-albumin binding and its potential as a marker for myocardial ischemia-a preliminary report. J. Emerg. Med. 2000; 19(4): 311–5. https://doi.org/10.1016/s0736-4679(00)00255-9

4. Shevtsova A., Gordiienko I., Tkachenko V., Ushakova G. Ischemia-modified albumin: origins and clinical implications. Dis. Markers. 2021; 2021: 9945424. https://doi.org/10.1155/2021/9945424

5. Lee P., Wu X. Review: modifications of human serum albumin and their binding effect. Curr. Pharm. Des. 2015; 21(14): 1862–5. https://doi.org/10.2174/1381612821666150302115025

6. Watanabe H., Imafuku T., Otagiri M., Maruyama T. Clinical implications associated with the posttranslational modification-induced functional impairment of albumin in oxidative stress-related diseases. J. Pharm. Sci. 2017; 106(9): 2195–203. https://doi.org/10.1016/j.xphs.2017.03.002

7. Jena I., Nayak S.R., Behera S., Singh B., Ray S., Jena D., et al. Evaluation of ischemia modified albumin, oxidative stress, and antioxidant status in acute ischemic stroke patients. J. Nat. Sci. Biol. Med. 2017; 8(1): 110–3. https://doi.org/10.4103/0976-9668.198346

8. Encinas J.M., Serrano J., Bentura M.L., Castro-Blanco S., Fernández A.P., Rodrigo J. Nitric oxide system and protein nitration are modified by an acute hypobaric hypoxia in the adult rat hippocampus. J. Neuropathol. Exp. Neurol. 2003; 62(8): 863–77. https://doi.org/10.1093/jnen/62.8.863

9. Menon B., Ramalingam K., Krishna V. Study of ischemia modified albumin as a biomarker in acute ischaemic stroke. Ann. Neurosci. 2018; 25(4): 187–90. https://doi.org/10.1159/000488188

10. Okda M.A., Kabany R.A.E., Soliman H.S., Kholy M.S.E. Ischemia-modified albumin for evaluating severity and predicting prognosis in patients with acute cerebrovascular disease. Menoufia Med. J. 2020; 33(3): 1072–6. https://doi.org/10.4103/mmj.mmj_65_19

11. Wayenberg J.L., Ransy V., Vermeylen D., Damis E., Bottari S.P. Nitrated plasma albumin as a marker of nitrative stress and neonatal encephalopathy in perinatal asphyxia. Free Radical Biol. Med. 2009; 47(7): 975–82. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2009.07.003

12. Gulpamuk B., Tekin K., Sonmez K., Inanc M., Neselioglu S., Erel O., et al. The significance of thiol/disulfide homeostasis and ischemia-modified albumin levels to assess the oxidative stress in patients with different stages of diabetes mellitus. Scand. J. Clin. Lab. Invest. 2018; 78(1-2): 136–42. https://doi.org/10.1080/00365513.2017.1422540

13. Bal W., Sokołowska M., Kurowska E., Faller P. Binding of transition metal ions to albumin: sites, affinities and rates. Biochim. Biophys. Acta. 2013; 1830(12): 5444–55. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2013.06.018

14. Christenson R.H., Duh S.H., Sanhai W.R., Wu A.H., Holtman V., Painter P., et al. Characteristics of an Albumin Cobalt Binding Test for assessment of acute coronary syndrome patients: a multicenter study. Clin. Chem. 2001; 47(3): 464–70.

15. Kundaktepe B.P., Sozer V., Durmus S., Kocael P.C., Kundaktepe F.O., Papila C., et al. The evaluation of oxidative stress parameters in breast and colon cancer. Medicine. 2021; 100(11): e25104. https://doi.org/10.1097/MD.0000000000025104

16. Berenshtein E., Mayer B., Goldberg C., Kitrossky N., Chevion M. Patterns of mobilization of copper and iron following myocardial ischemia: possible predictive criteria for tissue injury. J. Mol. Cell Cardiol. 1997; 29(11): 3025–34. https://doi.org/10.1006/jmcc.1997.0535

17. Rempel J., Grover K., El-Matary W. Micronutrient deficiencies and anemia in children with inflammatory bowel disease. Nutrients. 2021; 13(1): 236. https://doi.org/10.3390/nu13010236

18. Lee E., Eom J.E., Jeon K.H., Kim T.H., Kim E., Jhon G.J., et al. Evaluation of albumin structural modifications through cobalt-albumin bin­ding (CAB) assay. J. Pharm. Biomed. Anal. 2014; 91: 17–23. https://doi.org/10.1016/j.jpba.2013.12.003

19. Darwish R.S., Amiridze N., Aarabi B. Nitrotyrosine as an oxidative stress marker: evidence for involvement in neurologic outcome in human traumatic brain injury. J. Trauma. 2007; 63(2): 439–42. https://doi.org/10.1097/TA.0b013e318069178a

20. Felipo V., Urios A., Valero P., Sánchez M., Serra M.A., Pareja I., et al. Serum nitrotyrosine and psychometric tests as indicators of impaired fitness to drive in cirrhotic patients with minimal hepatic encephalopathy. Liver. Int. 2013; 33(10): 1478–89. https://doi.org/10.1111/liv.12206

21. Sun Y.C., Chang P.Y., Tsao K.C., Wu T.L., Sun C.F., Wu L.L., et al. Establishment of a sandwich ELISA using commercial antibody for plasma or serum 3-nitrotyrosine (3NT). Elevation in inflammatory diseases and complementary between 3NT and myeloperoxidase. Clin. Chim. Acta. 2007; 378(1-2): 175–80. https://doi.org/10.1016/j.cca.2006.11.014

22. Wu L.L., Wu J.T. Serum 3-Nitrotyrosine may be elevated with the exposure to acute inflammatory risk factors such as unhealthy diet, pollutant, drug and psychosocial stress. J. Biomed. Lab. Sci. 2007; 19(4): 113–6.

23. Sorokina E.G., Semenova Zh.B., Reutov V.P., Arsenieva E.N., Karaseva O.V., Fisenko A.P., et al. Brain biomarkers in children after mild and severe traumatic brain injury. Acta Neurochir. Suppl. 2021; 131: 103–7. https://doi.org/10.1007/978-3-030-59436-7_22

24. Sorokina E.G., Semenova Zh.B., Bazarnaya N.A., Meshcheryakov S.V., Reutov V.P., Goryunova A.V., et al. Autoantibodies to glutamate receptors and products of nitric oxide metabolism in serum in children in the acute phase of craniocerebral trauma. Neurosci. Behav. Physiol. 2009; 39(4): 329–34. https://doi.org/10.1007/s11055-009-9147-1

25. Lombardi G., Dianzani C., Miglio G., Canonico P.L., Fantozzi R. Characterization of ionotropic glutamate receptors in human lymphocytes. Br. J. Pharmacol. 2001; 133(6): 936–44. https://doi.org/10.1038/sj.bjp.0704134

26. Закиров Р.Ш., Сорокина Е.Г., Карасёва О.В., Семёнова Ж.А., Петричук С.В., Рошаль Л.М. и др. Функциональное состояние митохондрий лимфоцитов периферической крови при черепно-мозговой травме у детей. Вестник Российской академии медицинских наук. 2015; 70(6): 710–7. https://doi.org/10.15690/vramn568 https://elibrary.ru/vdldbz

27. Радыгина Т.В., Сорокина Е.Г., Петричук С.В., Купцова Д.Г., Курбатова О.В., Потапов А.С. и др. Оценка функциональной активности эктонуклеотидазы CD39 в регуляторных Т-клетках у детей с воспалительными заболеваниями кишечника. Медицинская иммунология. 2023; 25(2): 415–22. https://doi.org/10.15789/10.15789/1563-0625-EOT-2616 https://elibrary.ru/eyigyk

28. Reutov V.P., Sorokina E.G. Causal relationship between physiological and pathological processes in the brain and in the gastrointestinal tract: the brain-intestine axis. Biophys. (Oxf.). 2022; 67(6): 972–86. https://doi.org/10.1134/S0006350922060197

29. Facanali C.B.G., Sobrado Junior C.W., Fraguas Junior R., Facanali Junior M.R., Boarini L.R., Sobrado L.F., et al. The relationship of major depressive disorder with Crohn’s disease activity. Clinics (San Paulo). 2023; 78: 100188. https://doi.org/10.1016/j.clinsp.2023.100188

30. Clarke G., Kennedy P.J., Groeger J.A., Quigley E.M., Shanahan F., Cryan J.F., et al. Impaired cognitive function in Crohn’s disease: Relationship to disease activity. Brain Behav. Immun. Health. 2020; 5: 100093. https://doi.org/10.1016/j.bbih.2020.100093