CC BY
13
II Игишева, Л. Н. Комплекс ОЙТО-ехре^ как компонент здоровьесберегающих технологий в образовательных учреждениях: методическое руководство / Л. Н. Игишева, А. Р. Галеев. - Кемерово, 2003. - 36 с - Текст: непосредственный.
14. Синдром высоких учебных нагрузок у детей школьного и подросткового возраста / Г. А. Каркашадзе, Л. С. Намазова-Баранова, И. Н. Захарова, С. Г. Макарова, О. И. Маслова. - Текст: непосредственный // Педиатрическая фармакология. -2017. - № 14 (I). - С. 7-23. - 001:10.15690/^141.1697.
15. Кучма, В. Р. Психофизиологическое состояние детей в условиях информатизации их жизнедеятельности и интенсификации образования/В. Р. Кучма, Е. А. Ткачук, И. Ю. Тармаева. - Текст: непосредственный//Гигиена и санитария. - 2016. -Т. 95 (12). - С. 1183-1188. - 001: http://dx.doi.org/I0.I882I/00I6-9900-20I6-95-I2-II83-II88.
® Вклад авторов:
Концепция и дизайн исследования - Сетко А. Г. Сбор и обработка материала - Жданова О. М. Статистическая обработка - Жданова О. М. Написание текста - Терехова Е. А,, Жданова О. М.
Редактирование - Сетко А. Г., Терехова Е. А. Финансирование: исследование не имело спонсорской поддержки.
УДК 616-056.52:641.1
Н. В. ШАРАПОВА, Д. С. КАРМАНОВА, А. А. ПЕТРОВА, Э. А. СУДАКОВА, Е. И. ГЛУШИХИНА, Н. В. ЗОБКОВА, С. И. КРАСИКОВ ОБЕСОГЕННЫЕ И МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ НЕЗНАЧИТЕЛЬНОГО ПОВЫШЕНИЯ КАЛОРИЙНОСТИ ПИЩЕВОГО РАЦИОНА В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный медицинский университет» Минздрава России
N. V. SHARAPOVA, D. S. KARMANOVA, A. A. PETROVA, E. A. SUDAKOVA, E. I. GLUSHIKHINA, N. V. ZOBKOVA, S. I. KRASIKOV OBESOGENNIC AND METABOLIC EFFECTS OF SLIGHT INCREASE IN CALORIE CONTENT OF FOOD DIET IN EXPERIMENT
FSBEI HE «Orenburg State Medical University.» of the Ministry of Health of Russia
ш резюме
В работе изучено влияние незначительного повышения калорийности на массу животных, содержание жировой ткани и метаболические показатели, отражающие обесогенный эффект рациона. Работа выполнена на 36 крысах-самцах линии Вистар, получавших полноценный гранулированный корм «РгоСот» компании БиоПро (г. Новосибирск, Россия).
Животные были поделены на 2 группы. Крысам опытной группы в ежедневный рацион включали маргарин в количестве, увеличивающем калорийность диеты на 9-11 %. Результаты исследования показали, что у животных, получавших диету повышенной калорийности, отмечался быстрый набор веса, и к концу эксперимента их масса была на 12 % выше, чем в контроле.
При этом количество жировой ткани в опытной группе было в 1,8 раза выше, чем в группе сравнения, а уровень маркера жировой ткани - лептина в крови -в 1,7 раза. Метаболические изменения, происходящие под влиянием гиперкалорийной диеты, проявлялись
развитием окислительного стресса, умеренной гипер-ферментемией, а также дислипопротеинемией, характерной для ожирения, что проявлялось увеличением общего холестерина и триацилглицеридов в 1,15 и 1,43 раза, соответственно, и снижением ХС ЛПВП в 1,1 раза, по сравнению с контролем.
ключевые слова: ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ГОМЕОСТАЗ,
-
ОЖИРЕНИЕ, ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ СТРЕСС,
ДИСЛИПОПРОТЕИНЕМИЯ, ИНСУЛИНОРЕЗИСТЕНТНОСТЬ.
и summary
The paper studies the effect of a slight increase in caloric content on the weight of animals, the content of adipose tissue and metabolic parameters that reflect the desogenous effect of the diet. The work was performed on 36 male Wistar rats that received a full-grain granular feed from ProCorn, a company of BioPro (Novosibirsk, Russia).
The animals were divided into 2 groups. The rats of the experimental group were included in the daily diet of margarine in an
И 72 ЯИИИИИИИИИИИИЯЯЯЯ
amount that increases the caloric content of the diet by 9-11 %. The results of the study showed that the animals that received a high-calorie diet had rapid weight gain, and by the end of the experiment, their weight was 12 % higher than in the control.
At the same time, the amount of adipose tissue in the experimental group was 1,8 times higher than in the comparison group, and the level of the marker of adipose tissue - leptin in the blood - was 1,7 times higher. Metabolic changes occurring under the influence of a hypercaloric diet were manifested by the development of oxidative stress, moderate hyperfermentemia, as well as dyslipoproteinemia characteristic of obesity, which was manifested by an increase in total cholesterol and triacylglycerides by 1,15 and 1,43 times, respectively, and a decrease in HDL cholesterol by 1,1 times, compared with the control.
key words: ENERGY HOMEOSTASIS, OBESITY,
LEPTIN, OXIDATIVE STRESS, DYSLIPOPROTEINEMIA,
INSULIN RESISTANCE.
Согласно современным представлениям, одной из основных причин охватившей мир эпидемии ожирения является нарушение баланса между поступающей в организм с пищей энергией и ее расходованием на процессы жизнедеятельности [1]. При этом, несмотря на то, что многочисленными исследованиями поддерживается мнение, что жировая масса подвергается гомеостатической регуляции [2, 3], считается также, что биологические системы, контролирующие энергетический гомеостаз в процессе эволюции, сформировались главным образом для защиты от потери веса, а не для ограничения его увеличения [3]. В свою очередь существующие механизмы, ограничивающие резервирование избытка энергетических субстратов, в основном жира, недостаточно эффективны [4, 5, 6]. Вопрос о том, при каком превышении энергетических потребностей организма системы, регулирующих энергетический гомеостаз, оказываются неэффективными, изучен недостаточно, что послужило поводом для настоящей работы.
цель исследования - оценка влияния незначительного повышения калорийности диеты на массу тела и метаболические показатели у животных, характерные для развития ожирения.
материалы и методы
Работа выполнена на 36 крысах-самцах линии Вистар начальной массой 170 г Животные содержались в условиях вивария с соблюдением циклов день/ночь в соотношении
12/12 часов. В течение суток животные имели свободный доступ к воде и пище. Для кормления животных использовали полноценный гранулированный корм «Прокорм», разработанный компанией БиоПро (г. Новосибирск, Россия) и представляющий собой полностью сбалансированный по витаминно-минеральному составу продукт, при применении которого дополнительного введения в рацион витаминных и минеральных добавок не требуется. Количество потребляемых животными корма и воды фиксировалось ежесуточно. Все животные в начале эксперимента были разделены на 2 группы, идентичные по массе, по 18 голов в каждой. 1-я группа была контрольной, в нее входили ин-тактные животные. Животные 2-й группы были опытными. В пищевой рацион животным этой группы вводили дополнительное количество липидов в виде маргарина, то есть они получали диету повышенной калорийности (ДПК). Количество маргарина подбиралось таким образом, чтобы увеличить суточную энергетическую ценность рациона примерно на 10 %, по сравнению с контролем, и в начале опыта составляло около 1 грамма. По мере естественного роста животных и увеличения количества потребляемого корма количество дополнительно вводимого жира увеличивалось до сохранения 10 % разницы в энергетической ценности рационов животных 1-й и 2-й групп.
Всех животных взвешивали один раз в неделю, в одно и то же время. Продолжительность опыта составляла 7 недель. По окончании опытов животных выводили из эксперимента под легким фторотановым наркозом путем декапитации. За 12 часов перед забоем животных лишали пищи и в клетках оставляли только воду. Часть крови собирали в пробирки, содержащие в качестве антикоагулянта К3ЭДТА, а часть крови - в пробирки, содержащие активатор свертывания. В обоих случаях использовали пробирки фирмы Sarstedt (ФРГ). Для оценки выраженности ожирения взвешивали эпидидимальный жир.
Из проб крови, отобранной в пробирку с антикоагулянтом, выделяли эритроциты путем 3-кратного отмывания в 0,9 % растворе хлорида натрия, после чего подвергали «холодовому шоку». В полученном лизате оценивали анти-оксидантные ферменты по изменению активности суперок-сиддисмутазы (СОД) по методу Т. В. Сирота [7] и каталазы по методу H. Zuck [8]. Пробы крови, содержащие активатор свертывания, центрифугировали 10 мин. при 3000 об/мин. Полученную сыворотку использовали для биохимических исследований, которые выполняли на биохимической станции Cobas-6000 (Швейцария) с использованием стандартных
ау/////////////////////////^^^^^
тест-систем, совместимых с данным анализатором. Содержание диеновых конъюгатов (ДК) и малонового диальдегида (МДА) определяли по методу Z. Placer [9] и H. Ohkawa [10].
результаты исследования
Данные, представленные в таблице 1, отражают массу животных обеих групп в динамике эксперимента.
Видно, что у животных, получавших диету с повышенным содержанием жира, прирост массы тела был выше, чем в контроле, уже начиная с 1-й недели опыта. В последующие сроки эта разница продолжала увеличиваться и к окончанию эксперимента составляла примерно 11 % между контрольными и опытными группами.
В таблице 2 отражены метаболические показатели у крыс контрольной и опытной групп. Видно, что масса эпи-дидимального жира у животных, получавших диету повышенной калорийности, была на 78 % выше, чем в контроле.
Поскольку известно, что масса эпидидимального жира отражает общее количество жировой ткани в организме [11, 12], данный результат свидетельствует о том, что увеличение калорийности диеты на 10 % за счет включения в рацион жира приводило не только к увеличению массы животных, но и повышало содержание жировой ткани у опытных крыс.
Далее из таблицы видно, что под влиянием высококалорийной диеты в сыворотке крови отмечалось увеличение уровня лептина в 2,3 раза по сравнению с контролем. Поскольку хорошо известно, что данный адипокин является одним из маркеров жировой ткани [11], данный результат свидетельствует о повышении массы жировой ткани под влиянием ДПК.
Повышение калорийности диеты приводило к умеренному развитию окислительного стресса. Это проявлялось, во-первых, в повышении в сыворотке крови концентрации продуктов ПОЛ - ДК и МДА на 39 % и 18 % соответственно по сравнению с контролем.
Одновременно с этим активность антиоксидантных ферментов - супероксиддисмутазы и каталазы - у опытных животных была на 40 % и 57 % соответственно ниже, чем в контроле.
Таблица 2 - Влияние диеты повышенной калорийности на метаболические показатели у крыс (М ± т)
Показатели, ед. Интактные, n = 18 ДПК, n = 18 P
Масса эпидидимального жира, г 5,0 ± 0,7 8,9 ± 1,2 0,01
Лептин, мкг/л 0,33 ± 0,05 0,77 ± 0,06 0,001
СОД, у. е. 106 ± 16 63,4 ± 7,6 0,022
Каталаза, у. е. 76,7 ± 6,88 32,7 ± 6,75 0,001
ДК, мкмоль/л 0,07 ± 0,009 0,1 ± 0,008 0,018
МДА, мкмоль/л 63,5 ± 2,8 75,6 ± 3,75 0,014
ЩФ, ед/л 150 ± 8,2 177,6 ± 9,9 0,039
АлАТ, ед/л 51,65 ± 4,48 64,58 ± 4,09 0,041
АсАТ, ед/л 132,5 ± 7,4 154 ± 11,1 0,117
ЛДГ ед/л 499,9 ± 34,3 761,5 ± 96,6 0,016
Холестерин, ммоль/л 1,45 ± 0,07 1,66 ± 0,04 0,014
ХС ЛПВП, ммоль/л 1,19 ± 0,1 0,99 ± 0,07 0,111
ТАГ, моль/л 0,89 ± 0,09 1,27 ± 0,1 0,008
НЭЖК, моль/л 0,68 ± 0,05 0,85 ± 0,06 0,037
Глюкоза, моль/л 6,08 ± 0,43 7,33 ± 0,27 0,019
Мочевая кислота, ммоль/л 107,5 ± 14,6 107,2 ± 15,1 0,989
Общий белок, г/л 59,7 ± 1,67 53,9 ± 1,1 0,007
Альбумин, г/л 33,9 ± 0,98 32,2 ± 0,97 0,226
Мочевина, ммоль/л 5,89 ± 0,22 4,68 ± 0,27 0,001
Креатинин, ммоль/л 35,3 ± 1,6 32,4 ± 2,14 0,286
Са++, ммоль/л 2,46 ± 0,04 2,37 ± 0,08 0,322
№+, ммоль/л 147,9 ± 0,78 146,8 ± 1,0 0,392
К+, ммоль/л 5,65 ± 0,28 5,3 ± 0,2 0,316
Примечание - различия статистически достоверны (р < 0,05).
Таким образом, незначительное повышение калорийности рациона у животных за счет увеличения жиров приводило к развитию умеренно выраженного окислительного стресса.
Незначительное повышение калорийности рациона сопровождалось развитием гиперферментемии: так, активность ЩФ, АлАТ, АсАТ и ЛДГ в сыворотке крови экспериментальных крыс была на 18 %, 25 %, 10 % и 52 % выше, чем у контрольных.
Изменения в липидном спектре крови под влиянием высококалорийной диеты проявлялись в увеличении уровня общего холестерина на 14 % и, напротив, снижении ХС ЛПВП на 20 %, чем в контрольной группе. Одновременно с этим у опытных крыс содержание ТАГ было на 43 %, а НЭЖК на 25 % выше, чем у животных, находящихся на стандартном рационе.
Таблица 1 - Влияние диеты повышенной калорийности на динамику массы тела крыс (Ме, 025-075)
Срок Группа Исходное значение 1-я неделя 2-я неделя 3-я неделя 4-я неделя 5-я неделя 6-я неделя 7-я неделя
Интактные, n = 18 240 (223-245) 256 (237-263) 267 (257-264) 271 (261-280) 282 (260-268) 287 (272-310) 302 (283-322) 313 (297-332)
ДПК, n = 18 241 (217-249) 261 (232-280) 279 (258-298) 285 (265-301) 301 (275-318) 314 (287-335) 330 (301-356) 348 (305-362)
P1-2 - - - - < 0,01 < 0,05 < 0,05 < 0,01
Примечание - различия статистически достоверны (р < 0,05).
И 74
Наконец, как следует из таблицы 2, длительное поступление в организм незначительного избытка жира приводило к повышению уровня глюкозы крови на 20 %, по сравнению с контролем.
Другие изучаемые показатели метаболизма под влиянием ДПК существенно не менялись.
обсуждение результатов
Таким образом, результаты проведенных исследований показали, что незначительное повышение калорийности диеты за счет включения в суточный рацион животных дополнительного количества нейтрального жира в виде маргарина оказывало умеренный обесогенный эффект. Этот эффект проявился, во-первых, в большем, чем в контроле, увеличении массы животных и, во-вторых, в большем накоплении жира при ДПК, нежели чем при стандартном рационе. Кроме того, для получавших высокожировую диету крыс были характерны более высокие концентрации в крови лептина, которые являются безусловными маркерами ожирения [11].
Кроме того, умеренное увеличение калорийности диеты за счет жира сопровождалось развитием окислительного стресса, что в настоящее время рассматривается, с одной стороны, как важнейший патогенетический механизм в развитии ожирения, а с другой стороны - является его следствием [13, 14], и, следовательно, может рассматриваться как один из маркеров. Результатом окислительного стресса является наблюдаемая при ДПК гиперферменте-мия, свидетельствующая о повышении проницаемости клеточных мембран, вследствии активации перекисного окисления липидов.
Изменения в липидном спектре крови характеризовались гиперхолестеринемией с одновременным снижением
уровня ЛПВП, а также более высоким уровнем триацил-глицеринов и НЭЖК. Подобные изменения характерны для дислипопротеинемий, наблюдаемых при ожирении [15, 16].
Наконец, одним из важных результатов эксперимента явилось наличие у крыс, получавших восококалорийную диету, выраженной гипергликемии, что может свидетельствовать о развивающейся на фоне ожирения инсулино-резистентности, которая в свою очередь будет усугублять накопление и задержку жира в организме [17].
В целом полученные результаты, на наш взгляд, имеют два аспекта. Первый из них, теоретический, демонстрирует, что механизмы поддержания энергетического гомеостаза хорошо отлажены с точки зрения запасания энергетических ресурсов и недостаточно эффективны при избыточном поступлении в организм источников энергии. Поэтому даже незначительное превышение энергетических потребностей организма, которое имело место в наших экспериментах, приводило к увеличению массы животного и увеличению запасов жировых депо. При этом направленность изменений была такой же, как и в опытах с высокожировой диетой [19].
Практическая сторона вопроса заключается в том, что один из наиболее эффективных способов как профилактики, так и борьбы с ожирением и его последствиями может заключаться только в жестком самоконтроле за количеством и энергетической ценностью потребляемых продуктов, с одной стороны, и сохранением высокой двигательной активности как наиболее доступного способа избавления от лишней энергии - с другой.
Данное положение находится в полном соответствии с современными подходами для борьбы с избыточной массой тела и ожирением [20].
и литература:
1. Blüher, M. Obesity: global epidemiology and pathogenesis / M. Blüher. - Text: unmediated // Nat Rev Endocrinol. - 2019. - Vol. 15. -P. 288-298.
2. Lund, J. The unidentified hormonal defense against weight gain / J. Lund, C. Lund, T. Morville. - Text: unmediated // Clemmensen C PLoS Biol. - 2020. - Vol. 18 (2). - 3000629. - doi.org/10.1371/journal.pbio.3000629.
3. Schwartz, M. W. Signaling and Biological Defense Against Weight Gain : Absence of Protection or Central Hormone Resistance? / M. W. Schwartz, K. D. Niswender. - Text: unmediated // The Journal of Clinical Endocrinology&Metabolism. - 2004. - Vol. 89 (12). -P. 5889-5897.
4. NDUFAB1 protects against obesity and insulin resistance by enhancing mitochondrial metabolism / R. Zhang, T. Hou, H. Cheng [et ail - Text: unmediated // FASEB J. - 2019. - Vol. 33 (12). - P. 13310-13322.
5. Berthoud, H.-R. The obesity epidemic in the face of homeostatic body weight regulation: What went wrong and how can it be fixed?/ H.-R. Berthoud, C. D. Morrison, H. Münzberg. - Text: unmediated // Physiology&Behavior. - 2020. - Vol. 222. - P. 112959.
6. Muoio, D. M. Metabolic Inflexibility: When Mitochondrial Indecision Leads to Metabolic Gridlock / D. M. Muoio. - Text: unmediated // Cell. - 2014. - Vol. 159 (6). - P. 1253-1262.
7. Сирота, Т. В. Новый подход к исследованию аутоокисления адреналина и использование его для измерения активности супероксиддисмутазы /Т. В. Сирота. - Текст: непосредств енный // Вопросы медицинской химии. -1999. - № 3. - С. 56-58.
8. Zuck, H. Methods of enzymatic analysis / H. Zuck, H. Bergmeger. - Text: unmediated // Pergamon Press. -1963. - P. 885-894.
9. 9 Placer, Z. Die Lipoperoxidation in vivo bei Hungern. Food/Z. Placer. - Text: unmediated//Nahrung. -1968. - Vol. 12. - P. 493-494.
10. Ohkawa, H. Assay for Lipid Peroxides in Animal Tissues by Thiobarbituric Acid Reaction / H. Ohkawa, N. Ohishi, К. Yagi. - Text: unmediated//Analyt. Biochem. -1979. -Vol. 95 (2). - P. 351-358.
11. Handjieva-Darlenska, T. The effect of high-fat diet on plasma ghrelin and leptin levels in rats / T. Handjieva-Darlenska, N. Boyadjieva. -Text: unmediated // J Physiol Biochem. - 2009. - Vol. 65 (2). - P. 157-164.
12. Visceral fat mass determination in rodent: validation of dual-energy x-ray absorptiometry and anthropometric techniques in fat and lean rats / M. Gerbaix, L. Metz, E. Ringot [et al.]. - Text: unmediated // Lipids Health Dis. - 2010. - Vol. 9. - P. 140-149.
13. Tangvarasittichai, S. Oxidative stress, insulin resistance, dyslipidemia and type 2 diabetes mellitus / S. Tangvarasittichai. - Text: unmediated // World J Diabetes. - 2015. - Vol. 6 (3). - P. 456-480.
14. Insulin resistance: Review of the underlying molecular mechanisms / H. Yaribeygi, F. R. Farrokhi, A. E. Butler [et al.]. - Text: unmediated // J Cell Physiol. - 2019. - Vol. 234 (6). - P. 8152-8161.
15. Klop, B. Dyslipidemia in Obesity: Mechanisms and Potential Targets / B. Klop, J. W. F. Elte, M. C. Cabezas. - Text: unmediated // Nutrients. - 2013. - Vol. 5. - P. 1218-1240.
16. Obesity and dyslipidemia/J. Vekic, A. Zeljkovic, Aleksandra Stefanovic[et al.]. - Text: unmediated//Metabolism. - 2019. - Vol. 92. - P. 71-81.
17. Modeling insulin resistance in rodents by alterations in diet: what have high-fat and high-calorie diets revealed?/L. Small, A. E. Brandon, N. Turner [et al.]. - Text: unmediated // J. Physiol Endocrinol Metab. - 2018. - Vol. 314. - P. 251-265.
18. Animal models of obesity and diabetes mellitus / M. Kleinert, C. Clemmensen, S. M. Hofmann [et al.]. - Text: unmediated // Nat Rev Endocrinol. - 2018. - Vol. 14 (3). - P. 140-162.
19. Bastías-Pérez, M. Dietary Options for Rodents in the Study of Obesity / M. Bastías-Pérez, D. Serra, L. Herrero. - Text: unmediated // Nutrients. - 2020. - Vol. 12. - P. 3234.
20. Management of obesity / G. A. Bray, G. Frühbeck, D. H. Ryan [et al.]. - Text: unmediated // The Lancet. - 2016. - Vol. 387, № 10031. -P. 1947-1956.
ЮБИЛЕЙНЫЕ ДАТЫ
# ANNIVERSARY DATES
УДК 61 (091):611
_
И. И. КАГАН, С. В. ЧЕМЕЗОВ
ОСНОВНЫЕ ИТОГИ 60-ЛЕТНЕЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРЕНБУРГСКОЙ НАУЧНОЙ ШКОЛЫ КЛИНИЧЕСКОЙ АНАТОМИИ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ХИРУРГИИ
ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный медицинский университет» Минздрава России
I. I. KAGAN, S. V. CHEMEZOV
MAIN REZULTS OF 60-YEARLY SCIENTIFIC ACTIVITY OF ORENBURG SCIENTIFIC SCHOOL ON CLINICAL ANATOMY AND EXPERIMENTAL SURGERY
FSBEI HE «Orenburg State Medical University.» of the Ministry of Health of Russia
резюме и экспериментальной хирургии и представлены ос-
В статье дана общая характеристика Орен- новные итоги ее 60-летней научно-исследовательской бургской научной школы клинической анатомии деятельности.
