1. Введение
Гипоксия – типовой патологический процесс, характеризующийся снижением содержания кислорода в крови и тканях, развитием комплекса вторичных неспецифических метаболических и функциональных расстройств, а также реакцией адаптации [1], [2].
Важным патогенетическим механизмом развития гипоксических состояний служит активация процессов перекисного окисления липидов и снижение активности ферментов антиоксидантной защиты. Все это приводит к нарушению структуры клеточных мембран и липидного обмена, и, как следствие, токсическому действию образующихся в организме метаболитов на ткани [3], [4].
При гипоксии интенсивность окисления субстратов цикла Кребса в митохондриях снижена, поэтому в тканях возрастает концентрация восстановленного никотинамидадениндинуклеотидфосфата и восстановленного никотинамидадениндинуклеотида, что увеличивает одноэлектронное восстановление кислорода. И поэтому в организме возникает парадоксальная ситуация, состоящая в том, что снижение концентрации кислорода приводит к увеличению количества кислородных радикалов и других активных форм кислорода [4], [5].
Также оксидантный стресс, повреждая наружную мембрану митохондрий, может являться причиной их дисфункции, с другой стороны – именно в поврежденных митохондриях с нарушенной АТФ-синтетической способностью происходит активация продукции активных форм кислорода и формируется «порочный круг» взаимоусиления оксидантного и гипоксического повреждения клеток [6].
Множественность патофизиологических изменений в организме при гипоксии требует поиска эффективных антигипоксантов [6], [7].
Перспективными антигипоксантами являются экстракты смородины черной и малины лекарственной, так как эти экстракты обладают широким спектром биофлавоноидов, алкалоидов, микроэлементов и других биологически активных веществ. Проявление ими антигипоксического эффекта осуществляется за счет усиления процесса отдачи кислорода тканям посредством снижения сродства гемоглобина кислороду; путем предупреждения разобщения окисления и фосфорилирования за счет мембранопротекторного действия; посредством повышения эффективности цикла трикарбоновых кислот и шунтирования зон гипоксической блокады транспорта электронов в дыхательной цепи с помощью искусственных переносчиков электронов и восстановления фонда окисленных коферментов [8].
Цель исследования – изучить особенности перекисного окисления липидов в сыворотке крови крыс на фоне гемической гипоксии при применении антигипоксантов.
2. Методы и принципы исследования
Исследования произведены на 180 белых беспородных крысах, массой 240-260 г. Животные были разделены поровну на 6 групп. Одна группа – интактные крысы (нулевая группа). Животные 1 группы получали в течение недели до моделирования гипоксии экстракт смородины черной в дозе 100 мг/кг массы; животные 2 группы получали в аналогичный период и в той же дозе экстракт малины лекарственной; животные 3 группы – цитохром С (в качестве эталонного антигипоксанта) в рекомендуемой дозе; животные 4 группы – получали смесь экстрактов смородины черной и малины лекарственной в соотношении 1:1 в дозе 200 мг/кг массы, а животные 5 группы – контроль, получавшие дистиллированную воду по аналогичной схеме в эквивалентном объеме. Антигипосакнты вводили в течение 15 дней внутрижелудочно до моделирования гипоксии [9].
Цитохром С разводили физиологическим раствором и вводили крысам внутримышечно также в течение 15 суток в дозе 0,1 мг/кг живой массы активного вещества.
Антигипоксическое действие растительных экстрактов исследовали на модели гемической гипоксии, которую воспроизводили путем однократного внутрибрюшинного введения нитрита натрия в дозе DL100 (200 мг/кг) [9].
Активность каталазы, СОД, ГП и ГР, а также концентрации МДА и диеновых конъюгатов (ДК) изучали в сыворотке крови крыс стандартными методами с использованием тестовых наборов фирмы BSBE (Китай) [10].
ДляинтегральнойоценкиокислительногогомеостазауиспользоваликоэффициентыоксидативногострессаантиоксидантнопрооксидантныйиндексАПИкоторыйсоотношениеактивностикаталазыкконцентрацииМДАилокальныйантиоксидантныйиндексЛАИотношениемпроизведенияактивностейкаталазыиСОДкконцентрацииМДА[11]
ЦифровойматериалэкспериментовподвергалистатистическойобработкеспомощьюпакетапрограммSTATISTICAApplication10010110Висследованиинепараметрическиеметодыанализа
3. Основные результаты
На фоне гемической гипоксии и ее коррекции антигипоксанатами произведено исследование изменений активности и концентрации ферментов системы перекисного окисления липидов в сыворотке крови крыс и результаты эксперимента отражены в таблице 1, а в таблице 2 представлен анализ этих изменений.
Ферменты системы перекисного окисления липидов в сыворотке крови на фоне острой гемической гипоксии и ее коррекции антигипоксантами
| Показатель | ||||||
| Каталаза, мкат/л | СОД | ГП | ГР | МДА | ДК | |
| 0 | 20,24±0,77 | 31,06±1,18 | 129,47±4,53 | 74,51±2,68 | 6,51±0,25 | 35,93±1,26 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 69,04±2,78 | 1 | 38,01±1,48 |
| 2 | 1 | 1 | 1 | 68,41±2,37 | 1 | 1 |
| 3 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 38,55±1,51 |
| 4 | 2 | 1 | 1,2 | 2 | 2 | 2 |
| 5 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Анализ соотношений активности и концентрации ферментов системы перекисного окисления липидов в сыворотке крови крыс при острой гемической гипоксии на фоне нагрузки антигипоксантами растительного происхождения, интактных животных и животных контрольной группы
| Группы | Показатель | |||||||
| Каталаза, % | СОД, % | ГП, % | ГР, % | МДА, % | ДК, % | ЛАИ, % | Каталаза/МДА, % | |
| Антигипоксант – экстракт смородины черной | ||||||||
| 1 | <0 на 9,2 | <0 на 9,8 | <0 на 14,7 | <0 на 7,3 | > 0 на 9,2 | >0 на 5,8 | <0 на 25,1 | <0 на 16,9 |
| >5 на 5,2 | >5 на 4,6 | >5 на 7,5 | >5 на 8,2 | <13 на 6,6 | <5 на 7,8 | >5 на 17,8 | >5 на 12,6 | |
| Антигипоксант – экстракт малины лекарственной | ||||||||
| 2 | <0 на 9,8 | <0 на 12,6 | <0 на 16,8 | <0 на 8,2 | >0 на 11,8 | > 0на 8,4 | <0 на 29,5 | <0 на 19,3 |
| >5 на 4,6 | ≈5 | >5 на 4,9 | >5 на 7,3 | <5 на 4,3 | <5 на 5,4 | >5 на 10,9 | >5 на 9,3 | |
| Антигипоксант – цитохром С | ||||||||
| 3 | <0 на 11,0 | <0 на 11,7 | <0 на 15,6 | <0 на 8,9 | > 0на 12,7 | > на 7,3 | <0 на 30,3 | <0 на 21,1 |
| >5 на 3,2 | ≈5 | >5 на 6,4 | >5 на 6,4 | <5 на 3,5 | <5 на 6,5 | >13 на 9,6 | >5 на 6,9 | |
| Антигипоксант – смесь экстрактов смородины черной и малины лекарственной | ||||||||
| 4 | <0 на 6,5 | <0 на 8,7 | <0 на 12,6 | <0 на 6,6 | >0 на 7,1 | >0 на 2,1 | <0 на 20,2 | <0 на 12,6 |
| >5 на 8,4 | >5 на 5,9 | >5на 10,2 | >5 на 9,1 | <5 на 8,4 | <5 на 11,0 | >5 на 25,4 | >5на 18,4 | |
| Контроль | ||||||||
| 5 | <0 на 13,7 | <0 на 13,8 | <0 на 20,7 | <0 на 14,4 | > 0 на 16,9 | > 0 на 14,7 | <0 на 36,4 | <0 на 26,2 |
Порезультатампредставленнымвтаблицахчтовсывороткекровинафонеактивацияокислительныхпроцессовотражаетсяповышениемконцентрациималоновогодиальдегидаидиеновыхконъюгатоввтканяхатакжеснижениемвосстановительныхпроцессовчтоснижениемактивностиантиоксидантныхферментоввозникновенииоксидативногостресса
Для интегральной оценки окислительного гомеостаза сыворотки крови крыс на фоне острой гемической гипоксии произведен расчет локального антиоксидантного индекса крыс и отношения каталазы к малоновому диальдегиду (рис. 1 и 2).
Локальный антиоксидантный индекс сыворотки крови крыс на фоне гемической гипоксии и ее коррекции антигипоксантами
даннымна установлено снижение ЛАИ в сыворотке крови крыс на фоне острой гемической гипоксии. Так, у животных 5 группы ЛАИ был меньше, чем у интактных крыс на 36,4%, при этом у крыс, получавших антигипоксанты этот индекс также был меньше, чем у интактных животных: в 1 группе – на 25,1%; в 2 группе – на 29,5%, в 3 группе – на 30,3%, а в 4 группе – на 20,2%, но существенно выше, чем у крыс контрольной группы: в 1 группе – выше на 17,8%; в 2 группе – на 10,9%, в 3 группе – на 9,6%, а в 4 группе – на 25,4%.
Антиоксидантно-прооксидантный коэффициент сыворотки крови крыс на фоне гемической гипоксии и ее коррекции антигипоксантами
Согласно данным, показанным на рисунке 2, установлено снижение коэффициента каталаза/МДА в сыворотке крови крыс на фоне острой гемической гипоксии. Так, у животных 5 группы он был меньше, чем у интактных крыс на 26,2%, при этом у крыс, получавших антигипоксанты этот индекс также был меньше, чем у интактных животных: в 1 группе – на 16,9%; в 2 группе – на 19,3%, в 3 группе – на 21,1%, а в 4 группе – на 12,6%, но существенно выше, чем у крыс контрольной группы: в 1 группе – выше на 12,6%; в 2 группе – на 9,3%, в 3 группе – на 6,9%, а в 4 группе – на 18,4%.
4. Обсуждение
В настоящее время доказан факт активации ПОЛ в условиях гипоксии и полученные нами результаты это подтверждают. Активация ПОЛ при гипоксии осуществляется за счет нескольких причин, ведущими из которых являются восстановление ионов железа, выход цитохрома С из митохондрий в результате набухания последних, а также активация мембранных фосфолипаз, сопровождающихся накоплением неэстерифицированных жирных кислот.
Изменение активности СОД при гипоксии имеет большое физиологическое значение, так как при недостатке кислорода формируются условия для усиления окислительного повреждения переносчиков дыхательной цепи и тем самым создаются предпосылки для усиления генерации активных форм кислорода (супероксид-радикала, пероксида водорода).
Полученные нами результаты согласуются с работами [12], [13], в которых изложено, что при терминальных состояниях вследствие гипоксической гипоксии на 24-м часе постреанимационного периода резко повышается содержание первичных продуктов ПОЛ, что является показателем необратимости процессов, развивающихся в центральной нервной системе.
Аналогичные нашим исследованиям изменения в картине ПОЛ отмечает в своих работах М.М. Мелконян и др. [14], который установил, что при гипоксии происходит повышение концентрации МДА в крови и возрастание концентрации продуктов свободнорадикального окисления на фоне гипоксии [15] и объясняет это начинающимся срывом адаптационных резервов.
Повышение уровня МДА при кислородной недостаточности отмечали в своих исследованиях и другие авторы. Так, по данным Е. Roth и др. [16], в эксперименте кислородная недостаточность при ишемическом повреждении миокарда вызывает повышение уровня МДА в зоне миокарда уже к 3-му часу после перевязки артерии, что сопровождалось выраженным нарушением функции и структуры мембран клеток миокарда. Особенно резкое образование продуктов ПОЛ отмечается после восстановления кровотока в ишемизированных органах, при переходе из состояния гипоксии к нормоксии [17], [18].
Полученные нами данные экспериментального исследования согласуются с результатами
[19][19][16][20]
Таким образом, острая гипоксия приводит к активации перекисного окисления в тканях, что отражается нарушениями окислительного гомеостаза, приводящими к истощению антиоксидантных средств защиты организма и метаболическим нарушениям, что подтверждается в опытах по изучению липидного обмена.
5. Заключение
Применение антигипоксантов на фоне гипоксии позволяет наиболее эффективно нормализовать окислительный гомеостаз и наиболее выраженный положительный эффект наблюдается при использовании смеси растительных экстрактов в соотношении 1:1, что подтверждается стабилизацией концентраций и активностей ферментов системы перекисного окисления липидов.