Terapevticheskii arkhivTerapevticheskii arkhivТерапевтический архив0040-36602309-5342LLC Obyedinennaya Redaktsiya3285510.26442/terarkh201890104-50Editorial articleПередовая статьяResearch ArticleOxidative and carbonyl stress as a factors of the modification of proteins and DNA destruction in diabetesОкислительный и карбонильный стресс как фактор модификации белков и деструкции ДНК при сахарном диабетеLankinV ZЛанкинВадим Зиновьевич

д.б.н., проф., гл.н.с., и.о. руководителя отд. биохимии свободнорадикальных процессов Института клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова НМИЦ кардиологии

TikhazeA KТихазеАлла Карловна

д.м.н., проф., гл.н.с. отд. биохимии свободнорадикальных процессов Института клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова НМИЦ кардиологии

KonovalovaG GКоноваловаГалина Георгиевна

к.б.н., с.н.с. отд. биохимии свободнорадикальных процессов Института клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова НМИЦ кардиологии, ORCID: 0000-0002-0172-9472

gavakon5050@mail.ruOdinokovaO AОдиноковаОльга Александровна

аспирант каф. эндокринологии Первого МГМУ им. И.М. Сеченова

DoroshchukN AДорощукНаталья Александровна

врач-лаборант лаб. медицинской генетики Института клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова НМИЦ кардиологии

ChazovaI EЧазоваИрина Евгеньевна

акад. РАН, д.м.н., проф., директор Института клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова НМИЦ кардиологии

National Medical Research Center for CardiologyФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии» Минздрава РоссииI.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health of Russia (Sechenov University)ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)151020189010VOL 90, NO10 (2018)ТОМ 90, №10 (2018)465011042020Copyright ©; 2018, Consilium MedicumCopyright ©; 2018, ООО "Консилиум Медикум"2018Consilium MedicumООО "Консилиум Медикум"https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0https://ter-arkhiv.ru/0040-3660/article/view/32855

Aim. To study the oxidative damage of biopolymers (proteins and nucleic acids) in blood of patients with type 2 diabetes mellitus (DM). Materials and methods. In the blood of 50 patients with DM and 25 patients without disorders of carbohydrate metabolism were estimated: the level of oxidized low-density lipoprotein (oxLDL) by immunochemical method, the content of SH-groups in plasma proteins, the activity of Cu, Zn-superoxide dismutase (SOD) in erythrocytes, the length of telomere in leukocyte DNA, the level of 8-hydroxy-2'-deoxygunosine (8-oxo-dG) in plasma and urine. Results and discussion. It is shown that in DM patients the level of oxLDL increases and the content of SH-groups in proteins and peptides of the blood plasma decreases, which indicates the development of oxidative stress. In addition, a carbonyl-dependent modification of erythrocyte SOD was detected in DM patients, as well as oxidative DNA destruction (decrease in telomere length in leukocytes and an increase in the level of 8-oxo-dG in blood plasma and urine). Conclusion. On the basis of the definition of a complex of correct indicators, a multiple oxidative modification of biopolymers of blood (proteins and DNA) was detected in patients with DM.

Цель исследования. Комплексное изучение окислительных повреждений молекул биополимеров крови (белков и нуклеиновых кислот) при сахарном диабете 2-го типа (СД2). Материалы и методы. В крови 50 больных СД2 и 25 пациентов без нарушений углеводного обмена определяли: уровень окисленных липопротеидов низкой плотности (окЛПНП) иммунохимическим методом, содержание SH-групп в белках плазмы крови, активность Cu,Zn-супероксиддисмутазы (СОД) в эритроцитах, длину теломерных повторов в дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК) лейкоцитов, уровень конечного продукта деструкции ДНК 8-гидрокси-2'-дезоксигуанидина (8-oxo-dG) в плазме и моче. Результаты и обсуждение. Показано, что при СД2 происходит повышение уровня окЛПНП и снижение содержания SH-групп в белках и пептидах плазмы крови, что свидетельствует о развитии окислительного стресса. Кроме того, у больных СД2 выявлена карбонил-зависимая модификация эритроцитарной СОД, а также окислительная деструкция ДНК (уменьшение длины теломеров в лейкоцитах и увеличение уровня 8-oxo-dG в плазме крови и моче). Заключение. Впервые на основании определения комплекса корректных показателей выявлена множественная окислительная модификация биополимеров крови (белков и ДНК) при СД2.

oxidative/carbonyl stressoxidized low-density lipoproteinCu,Zn-superoxide dismutaseoxidative DNA destructiontype 2 diabetes mellitusокислительный/карбонильный стрессокисленные липопротеиды низкой плотностиCu,Zn-супероксиддисмутазаокислительная деструкция ДНКсахарный диабет 2-го типаLankin V.Z, Tikhaze A.K. Free radical lipoperoxidation during atherosclerosis and antioxidative therapy of this disease. In: Tomasi A, Ozben T, Skulachev V, eds. Free Radicals, Nitric Oxide and Inflammation: Molecular, Biochemical and Clinical Aspects. NATO Science Series, Amsterdam, etc.: IOS Press; 2003;344:218-231.Ланкин В.З., Тихазе А.К., Каппелько В.И., Шепелькова Г.С., Шумаев К.Б., Панасенко О.М., Коновалова Г.Г., Беленков Ю.Н. Механизмы окислительной модификации липопротеидов низкой плотности при окислительном и карбонильном стрессе. Биохимия. 2007;72(10):1081-1090.Lankin V.Z, Konovalova G.G, Tikhaze A.K,Kumskova E.M, Shumaev K.B. Aldehyde-Dependent Modification of Low Density Lipoproteins. In: Rathbond J.E, ed. Handbook of Lipoprotein Research. N.Y.: NOVA Sci. Publ.; 2010. P. 85-107.Lankin V.Z, Tikhaze A.K. Role of Oxidative Stress in the Genesis of Atherosclerosis and Diabetes Mellitus: A Personal Look Back on 50 Years of Research. Сurr Аging Sci. 2017;10(1):18-25. doi: 10.2174/1874609809666160926142640Lankin V.Z, Konovalova G.G, Tikhaze A.K, Shumaev K.B, Kumskova E.M, Viigimaa M. The Initiation of the Free Radical Peroxidation of Low-Density Lipoproteins by Glucose and Its Metabolite Methylglyoxal: a Common Molecular Mechanism of Vascular Wall Injure in Atherosclerosis and Diabetes. Mol Cell Biochem. 2014;395(1/2):241-252. doi: 10.1007/s11010-014-2131-2Spiteller G. Peroxyl radicals are essential reagents in the oxidation steps of the Maillard reaction leading to generation of advanced glycation products. Ann NY Acad Sci. 2008;1126(9):128-133. doi: 10.1196/annals.1433.031Lankin V.Z, Konovalova G.G, Tikhaze A.K, Shumaev K.B, Belova- Kumskova E.M, Grechnikova M.A, Viigimaa M. Aldehyde inhibition of antioxidant enzymes in the blood of diabetic patients. J Diabetes. 2016;8(3):398-404. doi: 10.1111/1753-0407.12309Houben J.M, Moonen H.J, van Schooten F.J, Hageman G.J. Telomere length assessment: biomarker of chronic oxidative stress? Free Radic Biol Med. 2008;44(3):235-46. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2007.10.001Evans M.D, Cooke M.S. Factors contributing to the outcome of oxidative damage to nucleic acids. Bioessays. 2004;26(5):533-542. doi: 10.1002/bies.20027Olinski R, Siomek A, Rozalski R, Gackowski D, Foksinski M, Guz J, Dziaman T, Szpila A, Tudek B. Oxidative damage to DNA and antioxidant status in aging and age - related diseases. Acta Biochim Pol. 2007;54(1):11-26.Hu M.L. Measurements of protein thiol groups and glutathione in plasma. Methods Enzymology. 1994;233:381-385.Cawthon R.M. Telomere length measurement by a novel monochrome multiplex quantitative PCR method. Nucleic Acids Res. 2009;37(3):e21. doi: 10.1093/nar/gkn1027Корчин В.И., Ланкин В.З., Яркова Р.Д., Коновалова Г.Г., Смирнов Л.Д., Кухарчук В.В. Антиоксидант пробукол предотвращает развитие аллоксанового диабета и уменьшает активность антиоксидантных ферментов в тканях крыс. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1992;114(9):279-282.Lankin V.Z, Korchin V.I, Konovalova G.G, Jarkova R.D. Alloxan - induced diabetes as a model of free radical pathology. Free Radic Biol Med. 1994;16(1):15.Ланкин В.З., Корчин В.И., Коновалова Г.Г., Лисина М.О., Тихазе А.К., Акмаев И.Г. Роль антиоксидантных ферментов и антиоксиданта пробукола в антирадикальной защите ß - клеток поджелудочной железы при аллоксановом диабете. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2004;137(1):27-30.Oberley L.W. Free radicals and diabetes. Free Radic Biol Med. 1988;5(2):113-124.Aydin A, Orhan H, Sayal A, Ozata M, Sahin G, Işimer A. Oxidative stress and nitric oxide related parameters in type II diabetes mellitus: effects of glycemic control. Clin Biochem. 2001;34(1):65-70.Pasaoglu H, Sancak B, Bukan N. Lipid peroxidation and resistance to oxidation in patients with type 2 diabetes mellitus. Tohoku J Exp Med. 2004;203(3):211-218.De Bona K.S, Bellé L.P, Bittencourt P.E, Bonfanti G, Cargnelluti L.O, Pimentel V.C, Ruviaro A.R, Schetinger M.R, Emanuelli T, Moretto M.B. Erythrocytic enzymes and antioxidant status in people with type 2 diabetes: beneficial effect of Syzygium cumini leaf extract in vitro. Diabetes Res Clin Pract. 2011;94(1):84-90. doi: 10.1016/j.diabres.2011.06.008Piconi L, Quagliaro L, Ceriello A. Oxidative stress in diabetes. Clin Chem Lab Med. 2003;41(9):1144-1149.Ланкин В.З., Гуревич С.М., Бурлакова Е.Б. Изучение аскорбат - зависимого переокисления липидов тканей при помощи теста с 2-тиобарбитуровой кислотой. В кн.: Иванов И.И., редактор. Биоантиокислители. Москва: Наука; 1975. С. 73-78.Nourooz-Zadeh J, Rahimi A, Tajaddini-Sarmadi J, Tritschler H, Rosen P, Halliwell B, Betteridge D.J. Relationships between plasma measures of oxidative stress and metabolic control in NIDDM. Diabetologia. 1997;40(6):647-653. doi: 10.1007/s001250050729Ланкин В.З., Лисина М.О., Арзамасцева Н.Е., Коновалова Г.Г., Недосугова Л.В., Каминный А.И., Тихазе А.К., Агеев Ф.Т., Кухарчук В.В., Беленков Ю.Н. Окислительный стресс при атеросклерозе и диабете. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2005;140(7):48-51.Cakatay U. Protein oxidation parameters in type 2 diabetic patients with good and poor glycaemic control. Diabetes Metab. 2005;31(6):551-557.Cooper G.J, Chan Y.K, Dissanayake A.M, Leahy F.E, Keogh G.F, Frampton C.M, Gamble G.D, Brunton D.H, Baker J.R, Poppitt S.D. Demonstration of a hyperglycemia - driven pathogenic abnormality of copper homeostasis in diabetes and its reversibility by selective chelation: quantitative comparisons between the biology of copper and eight other nutritionally essential elements in normal and diabetic individuals. Diabetes. 2005;54(5):1468-1476.Awadallah S.M, Ramadan A.R, Nusier M.K. Haptoglobin polymorphism in relation to antioxidative enzymes activity in type 2 diabetes mellitus. Diabetes Metab Syndr. 2013;7(1):26-31. doi: 10.1016/j.dsx.2013.02.024Martín-Gallán P, Carrascosa A, Gussinyé M, Domínguez C. Biomarkers of diabetes - associated oxidative stress and antioxidant status in young diabetic patients with or without subclinical complications. Free Radic Biol Med. 2003;34(12):1563-1574. doi: 10.1016/S0891-5849(03)00185-0Khan M.A, Anwar S, Aljarbou A.N, Al-Orainy M, Aldebasi Y.H, Islam S,Younus Hint. Protective effect of thymoquinone on glucose or methylglyoxal - induced glycation of superoxide dismutase. Int J Biol Macromol. 2014;65:16-20. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2014.01.001Sampson M.J, Winterbone M.S, Hughes J.C, Dozio N, Hughes D.A. Monocyte telomere shortening and oxidative DNA damage in type 2 diabetes. Diabetes Care. 2006;29(2):283-289.Waris S, Winklhofer-Roob B.M, Roob J.M, Fuchs S, Sourij H, Rabbani N, Thornalley P.J. Increased DNA dicarbonyl glycation and oxidation markers in patients with type 2 diabetes and link to diabetic nephropathy. J Diabetes Res. 2015;2015,Article ID 915486, 10 p. doi: 10.1155/2015/915486Leinonen J, Lehtimäki T, Toyokuni S, Okada K, Tanaka T, Hiai H, Ochi H, Laippala P, Rantalaiho V, Wirta O, Pasternack A, Alho H. New biomarker evidence of oxidative DNA damage in patients with non - insulin - dependent diabetes mellitus. FEBS Lett. 1997;417(1):150-152.Unger J. Reducing oxidative stress in patients with type 2 diabetes mellitus: A primary care call to action. Insulin. 2008;3(3):176-184. doi: 10.1016/S1557-0843(08)80037-1