ВИТАМИН С И АНТИОКСИДАНТНАЯ ЗАЩИТА

Шаповалова Е.М.¹, Шидин А.В.², Бессонова Н.С.³

¹Доктор биологических наук, доцент, ²Кандидат медицинских наук, доцент, ³Кандидат биологических наук, Тюменский государственный медицинский университет

ВИТАМИН С И АНТИОКСИДАНТНАЯ ЗАЩИТА

Аннотация

В эксперименте на морских свинках показано, что изменения, вызываемые дефицитом или отсутствием витамина С в питании в течение первых 2-6 недель, практически предупреждаются введением в рацион аскорбиновой кислоты, составляющей часть суточной потребности. А при количествах, превы­шающих потребность в 4-16 раз, в том же временном интервале наблюдается аналогичное по направленности и сопоставимое по степени ускорение липидпероксидации и снижение антиоксидантного потенциала тромбоцитов. В малых дозах аскорбиновая кислота обнаруживает антиоксидантный эффект, а в больших дозах (или при длительном введении малых доз) проявляет себя как проокси­дант­.

Ключевые слова: витамин С, липидпероксидация и антиоксидантный потенциал.

Shapovalova E.M.¹, Through A.V.², Bessonova N.S.³

¹PhD of Biology, Associate professor, ²MD, Associate professor, ³PhD of Biology, Tyumen State Medical University

VITAMIN C AND ANTIOXIDANT PROTECTION

Abstract

The experiment on guinea pigs showed that changes caused by the deficiency or lack of vitamin C in the diet during the first 2-6 weeks can be practically prevented by introducing ascorbic acid into the diet, which is part of the daily requirement. And at the amounts exceeding the need by 4-16 times within the same time interval, there is lipid peroxidation acceleration and antioxidant potential reduction of thrombocytes comparable in degree. In small doses, ascorbic acid shows antioxidant effect, and in large doses (or with long-term administration of small doses) manifests itself as pro-oxidant.

Keywords: vitamin C, lipid peroxidation and antioxidant potential.

Многие исследования посвящены изучению метаболических процессов, в которых участвует витамин С, нарушениям обменных процессов при С-авитаминозах или при С-дефицитных состояниях [1, С. 144]. Однако метаболические сдвиги, возникающие при патологических состояниях или экстремальных воздействиях связаны с изменениями, возникающими при С-витаминной недостаточности, иногда являются причиной ускоренного потребления витамина С и требуют дальнейшего углубленного изучения [2, C. 759], [3, C. 43]. Отмечена связь между антиоксидантной активностью витаминов и их способностью уменьшать выраженность нарушений гемостаза, вызванных разнообразными воздействиями [4, C. 41], [5, C. 80].

Цель исследования – изучить зависимость уровня сопряженных диеновых конъюгат  (ДК), полиеновых гидропероксидов (ТБК), периода индукции (ПИ) и скорости окисления (СО) в опытах на морских свинках, животных, не синтезирующих витамин С от отсутствия, дефицита и избытка аскорбиновой кислоты.

Для исследований были сформированы 9 групп животных по 5 морских свинок самцов (294±25). Изучали состояния, вызванные отсутствием, недостатком или избыточным содержанием аскорбиновой кислоты на данных животных, не синтезирующих витамин С. Кровь для определения показателей, характеризующих метаболизм, брали из яремной вены по 40 мл/кг, соблюдая требования гемостазиологии. Исследования проводили под контролем группы животных,  которых содержали на рационе, сбалансированном по всем нутриентам, чтобы исключить влияние метеорологических факторов и сезонных ритмов. Доза аскорбиновой кислоты 5.5 мг на кг массы тела соответствует суточной потребности по результатам теоретического расчета с использованием данных о содержании витамина С в пищевых продуктах. Аскорбиновую кислоту разрушали в пище для животных, используя приемы автоклавирования и кипячения. При приготовлении С-гиповитаминного рациона использовали питание без аскорбата, добавляя в него возрастающее количество аскорбиновой кислоты, необходимой для потребления в сутки, ежедневно. При изучении эффекта витамина С, превышающие суточную потребность в 2, 3, 4, 8 и 16 раз, в виде водного раствора per os глазной пипеткой в утреннее время.

Для оценки состояния липидпероксидации и антиоксидантного потенциала использовали способ экстракции липидов и продуктов их первичного и вторичного окисления из биологических мембран избытком изопропилгептановой смеси. В экстракте определяли содержание сопряженных диеновых пероксидов (ДК) спектрофотометрическим методом при длине волны 232 нм. О концентрации вторичных продуктов окисления липидов, полиеновых гидропероксидов (ТБК),  судили по величине интенсивности флуоресценции, зависящей от количества продукта взаимодействия малонового альдегида и 2-тиобарбитуровой кислоты при длине волны 535 нм.

Для оценки состояния антиоксидантного потенциала судили по тенденциям изменения значений периода индукции (ПИ) и скорости окисления (СО), характеризующей  быструю и медленную стадии антиоксидантного потенциала, соответственно.

Выявили изменения уровня первичных (ДК) и вторичных (ТБК) продуктов липидпероксидации у животных, не синтезирующих витамин С, получавших рацион без аскорбиновой кислоты и с ее возрастающим  количеством, составляющим 1.375, 2.75 и 4.125 мг/кг, что соответствует 25, 50 и 75 % от дозы аскорбата, необходимой организму в сутки (таблица 1). Полученные нами данные показывают, что при содержании морских свинок на рационе питания, не содержащим витамина С, в течение первой недели значимых изменений не происходит. Однако начиная со второй недели, растет концентрация липидпероксидов (ДК и ТБК) в тромбоцитах, а через 4 недели сокращается период индукции (ПИ), и растет скорость индуцированного окисления (СО), и это становится более выраженно через 6 и 8 недель.

Таблица 1 - Значения показателей ДК, ТБК, ПИ и СО в тромбоцитах морских свинок,  получавших аскорбиновую кислоту в дозах, равных потребности (контроль); не получавших;  получавших аскорбиновую кислоту  в дозах ниже потребности на 75, 50, 25% (строки 1, 2, 3 и 4 - соответственно после 2, 4, 6 и 8 недель)

Примечание: знак * - достоверное отличие от контроля (р<0.05)  

При поступлении с рационом витамина С в количестве, составляющим 25% от суточной потребности, динамика сдвигов липидпероксидации сохраняется. Однако,  прирост содержания сопряженных диеновых пероксидов менее выражен, составляет 16,0%, а полиеновых гидропероксидов – 29,8% через 8 недель. С увеличением количества витамина С до 50% и особенно до 75% от суточной потребности изменения в системе антиоксидантной защиты организма проявляются в меньшей степени, чем при 25% содержании аскорбиновой кислоты в пищевом рационе животных.

Видно также, что при наличии в рационе витамина С в количествах, составляющих лишь часть потребности в нем, сохраняется направленность сдвигов липидпероксидации и антиоксидантного потенциала, хотя степень изменений уменьшается. Ограничение сдвигов становится выразительнее с увеличением количества витамина С до 50% от потребности, а при увеличении до 75% от потребности сдвиги оказываются заметно меньшими и об­на­руживаются лишь через 8 недель, будучи к этому сроку менее выраженными, чем на 2-й неделе при использовании рациона питания, не содержащего витамина С.

Таблица 2 - Значения показателей ДК, ТБК, ПИ и СО в тромбоцитах морских свинок, получавших аскорбиновую кислоту в дозах, равных потребности (контроль); получавших аскорбиновую кислоту в дозах, превышающих потребность в 2, 4, 8 и 16 раз (строки 1, 2, 3 и 4 - соответственно после 2, 4, 6 и 8 недель)

Примечание: знак * - достоверное отличие от контроля (р<0.05)  

С двукратным увеличением количества витамина С в составе рациона, составляющим 11.0 мг/кг, уже через 4 недели снижается в тромбоцитах уровень сопряженных диеновых пероксидов на 12,7%%, полиеновых гидропероксидов на 8,5%, скорость окисления на 8,8%, а также удлиняется период индукции на 11,1%. После 6 недель уровень ДК снижается на 20,3%, ТБК – на 14,9%, удлиняется ПИ на 17,8%, уменьшается скорость окисления на 19,1%. А через 8 недель от начала опыта сдвиги в том же нап­равлении усиливаются (таблица 2).

С увеличением количества аскорбиновой кислоты в 4 раза выше потребности до 6-й недели отклонения не выявлялись, а через 8 недель уровень количества липидпероксидов ДК и ТБК оказался выше, чем в контрольной группе, уменьшился период индукции, и ускорился процесс перекисного окисления липидов. При введении витамина С в дозах, превышающих суточную потребность в 8 раз, тенденция роста содержания липидпероксидов и роста скорости окисления, наряду с тенденцией к укорочению периода индукции, выявилась через 6 недель, и отклонение в этом случае оказалось выше, чем при 4-кратной дозе аскорбиновой кислоты после 8 недель введения.

Установили, что увеличение дозы витамина С в 16 раз по сравнению с дозой, применяемой в контрольной группе, привело к  тому, что значительнее проявились сдвиги показателей липидпероксидации и показателей антиоксидантного потенциала, появлялись они уже после 6 недель, однако  сдвиг значений периода индукции был обнаружен лишь после 8 недель эксперимента.

Снижение ан­тиоксидантного потенциала при С-ави­­­та­ми­нозе является доказательством того, что аскорбиновая кислота способна активизировать энзимы антиоксидантной защиты организма, находящегося в состоянии оксидативного стресса – важнейшего составляющего компонента недостаточности витамина С.

Изменения, вызываемые дефицитом или отсутствием витамина С в питании в течение первых 2-6 недель практически предупреждаются введением в рацион 25, 50 и 75% от потребности витамина С, но при количествах, превы­шающих потребность в 4-16 раз, через шесть недель наблюдается ускорение липидпероксидации и ослабление антиокидантной защиты организма. Изменения ускорения процессов перекисного окисления липидов и снижения антиоксидантного потенциала, вызванные гиповитаминозом при количестве аскорбиновой кислоты, составляющим 25% от суточной потребности и 8-16 кратным избытком этого витамина, аналогичны по направленности и сопоставимы по степени на протяжении 2-6 недель от начала опыта.

Список литературы / References

1. Витамин С (аскорбиновая кислота) и гемостаз (обзор) / Р. Г. Алборов, Л. А. Ва­сильев, В. В. Кондаков и др. // Медицинская наука и образование Урала. – 2009. – Т. 10. - № 2. – С. 143-146.
2. Шаповалова, Е. М. Липидпероксидация и гемостаз у аскорбатзависимых животных при их содержании на рационе без аскорбата, с его дефицитом и избытком / Е. М. Шаповалова // Известия Самарского научного центра Российской Академии Наук. – 2009. - Т. 11. - № 1 (4). – С. 758-764.
3. Byshevsky, A. S. The connection between lipid peroxidation and thrombin-fibrinogen interaction / A. S. Byshevsky, A. Y. Rudzevich, E. M. Shapovalova and others // European Journal of Natural History. – 2017. - № 2. – P. 43-46.
4. Бышевский, А. Ш. Интенсивность взаимодействия тромбин-фибриноген, липидпероксидация и толерантность к тромбину при дефиците витамина С / А. Ш. Бышевский, Е. М. Шаповалова, А. Ю. Рудзевич // Гематология и трансфузиология. - 2008. – Т. 53. - № 4. - С. 41-45.
5. Витамины, липидпероксидация и гемостаз / А. Ш. Бышевский, Е. А. Винокурова, С. Л. Галян и др. // Фундаментальные исследования. – 2008. - № 3. – С. 80-81.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Vitamin С (askorbinovaya kislota) i gemostaz (obzor) [Vitamin C (ascorbic acid) and Hemostasis (review)] / R.G. Alborov, L.A. Vassiliev, V.V. Kondakov and others // Meditsinskaya nauka i obrazovaniye Urala [Medical Science and Education of the Urals] – 2009. – V. 10. – No. 2. – P. 143-146. [In Russian]
2. Shapovalova, E.M. Lipidperoksidatsiya i gemostaz u askorbatzavisimykh zhivotnykh pri ikh soderzhanii na ratsione bez askorbata, s ego defitsitom i izbitkom [Lipid Peroxidation and Hemostasis among Ascorbate-dependent Animals with the Diet without Ascorbate, with its Deficiency and Excess] / E.M. Shapovalova // Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy Akademii Nauk [Proceedings of the Samara Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences] – 2009. – V. 11. – No. 1 (4). – P. 758-764. [In Russian]
3. Byshevsky, A. S. The connection between lipid peroxidation and thrombin-fibrinogen interaction / A. S. Byshevsky, A. Y. Rudzevich, E. M. Shapovalova and others // European Journal of Natural History. – 2017. - № 2. – P. 43-46.
4. Byshevsky, A. Sh. Intensivnost vzaimodeuystviya thrombin-fibrinogen, lipidperoksidatsiya i tolerantnost k trombinu pri defetsite vitamina С [Intensity of Thrombin-fibrinogen Interaction, Lipid Peroxidation and Tolerance to Thrombin by Vitamin C] / A Deficiency. Sh. Byshevsky, E.M. Shapovalova, A. Yu. Rudzevich // Gematologiya i transfuziologiya [Hematology and Transfusiology] – 2008. – V. 53. – No. 4. – P. 41-45. [In Russian]
5. Vitaminu, lipidperoksidatsiya i gemostaz [Vitamins, Lipid Peroxidation and Hemostasis] / A. Sh. Byshevsky, E.A. Vinokurova, S.L. Galyan and others // Fundamentalniye issledovaniya [Fundamental Research] – 2008. – No. 3. – P. 80-81. [In Russian]