CC BY
119
УДК 574+615.322+615.076.9
АНТИОКСИДАНТНЫЕ И ЭНЕРГОПРОТЕКТОРНЫЕ СВОЙСТВА ПОЛИПРЕНОЛОВ ИЗ ХВОИ ПИХТЫ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ФАКТОРОВ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО НЕБЛАГОПОЛУЧИЯ
© 2009 Е.М. Карпова1, Н.К. Мазина1, П.И. Цапок1, Е.В. Новичков1, В.Г. Хоробрых1, А.В. Кучин2, И.В. Шешунов1 1 Кировская государственная медицинская академия 2 Институт химии Коми НЦ УрО РАН Статья получена 08.10.2009 г.
Полипренолы из хвои пихты обладают антиоксидантным и энергопротекторным действием в условиях моделирования факторов экологического неблагополучия. На основании результатов многофакторного анализа установлено, что способность к фармакологической коррекции разных патологических состояний проявляется у полипренолов в равной мере, как при неблагоприятных воздействиях физической природы, так и при их комбинации с повреждающим химическим фактором.
Ключевые слова: полипренолы, экологическое неблагополучие, многофакторный анализ
В настоящее время известно, что более 4000 известных нозологических форм заболеваний являются производными от экологического напряжения, вызванного естественными и антропогенными факторами [2]. Являясь неотъемлемой частью современного этапа развития общества, сочетанное и непрерывное влияние неблагоприятных воздействий различного происхождения обладает способностью суммировать свои негативные последствия для организма, что ведет к значительному снижению его адаптационных ресурсов. Кроме того, в условиях экологического неблагополучия многие предпатологические и патологические состояния вызваны дизрегуляцией энергетического обмена и чрезмерной активизацией процессов свободно радикального окисления, дополнительно усугубляющих течение заболевания [5, 19, 22]. В связи с этим поиск фармакологически активных соединений, способных корректировать состояния экопатоло-гии, сочетающих адаптогенное действие с ан-тиоксидантным и способностью регулировать энергетический обмен, является весьма актуальным. Перспективны в данном аспекте полипренолы (ПП) из хвои пихты, для которых уже известны многие виды фармакологической активности: адаптогенная, иммуномодулирую-щая, гепатопротекторная, противовирусная и другие [7, 12, 18]. Также для ПП установлен
Карпова Евгения Михайловна, научный сотрудник. E-mail: karpova@kirovgma.ru
Мазина Надежда Константиновна, доктор медицинских наук, заведующая кафедрой фармакологии Цапок Петр Иванович, доктор медицинских наук, заведующий кафедрой медицинской биохимии Новичков Евгений Владимирович, кандидат медицинских наук, заведующий кафедрой патологической анатомии Хоробрых Василий Геннадьевич, ассистент кафедры патологической анатомии
Кучин Александр Васильевич, доктор химических наук, директор
Шешунов Игорь Вячеславович, доктор медицинских наук, ректор
антирадикальный эффект в отношении ал-кильных радикалов [11]. На основании этого предполагается, что реализация перечисленных видов фармакологической активности ПП может осуществляться за счет их антиоксидант-ных свойств и способности оказывать энергопротекторный эффект - защитное действие на системы энергопродукции для поддержания активности процессов энергетического обмена в соответствии с актуальными потребностями организма в зависимости от условий внешней среды.
Цель работы состояла в комплексном изучении антиоксидантных и энергопротекторных свойств ПП из хвои пихты при моделировании комбинаций неблагоприятных факторов в эксперименте.
Материалы и методы исследования. Эксперименты проводились на беспородных половозрелых крысах-самцах весом 200+15 г. по 5 животных в группе сравнения. Сумму ПП, выделенную из нейтральной части эмульсионного экстракта хвои пихты [17], вводили внутри-пищеводно ежедневно за 5 суток до воздействий в максимально эффективной адаптогенной дозе 5 мг/кг [12]. Комбинацию неблагоприятных факторов имитировали путем острого охлаждения при ограничении подвижности [10] с последующей предельной физической нагрузкой в тесте принудительного плавания (ХП) [4]. В качестве химического фактора на фоне охлаждения и принудительного плавания осуществляли токсическое поражение печени по типу острого гепатита (ТХП) [16], являющееся общепринятой моделью свободно радикальной (СР) патологии.
Прооксидантно-антиоксидантный статус крыс оценивали по интенсивности СР-процессов в плазме крови крыс (1тах — максимальной вспышке Бе +-индуцированной хеми-люминесценции и светосумме свечения за 30
сек. (Х30) [23], ее антирадикальной активности (АРА=1тах/Хзо) [13, 23], содержанию малонового диальдегида (МДА) [1], активности ката-лазы крови (Ккр), сердца (Кс), печени (Кп) и почки (К пчк ) [24].
Энергетический статус лимфоцитов периферической крови изучали цитохимически по активности сукцинатдегидрогеназы (СДГ) [20], оценивая суммарную активность СДГ (Ц) в 50 клетках [3] и среднюю площадь депозитов СДГ-реакции (8), характеризующих структурно-функциональную организацию систем энергопродукции лимфоцитов в виде митохондри-ального ретикулума [9]. Процессы окисления энергетических субстратов в тканях внутренних органов (сердца, печени и почки) изучали с помощью закрытого кислородного датчика гальванического типа [14]. Градации метаболических состояниях митохондрий (МХ) имитировали в виде цикла «эндогенное дыхание ^ максимальная активность СДГ» [15] и определяли скорости поглощения 02 при окислении эндогенных субстратов (Уэ) и экзогенной янтарной кислоты (Уя) для каждого вида ткани. По коэффициенту стимуляции дыхания (СД) - соотношению скоростей дыхания в момент перехода (Уя/Уэ) исследовали регулирующее действие экзогенного субстрата на активность «нативных» МХ тканей. Комплексную оценку фармакологической активности ПП осуществляли с использованием многофакторного анализа методом главных компонент (ГК), реализованного в программе 8ТАТ18Т1СА 6.0 [8, 21].
Результаты и их обсуждение. Для оценки антиоксидантных свойств ПП по совокупности разнокачественных показателей прооксидант-но-антиоксидантного статуса массивы данных, состоящие из значений показателей 1тах, Х30, АРА, МДА, Ккр, Кс, Кп и Кпчк, формировали с выделением входящих группирующих факторов «Воздействие» и «Защита», формализовано отражающих действие неблагоприятных факторов на данную гомеостатическую систему и эффективность фармакологической коррекции последствий моделируемых воздействий. После факторизации матриц множественных корреляций выделилось 3 ГК, поглощающих более 70% общей дисперсии массива, что соответствовало критерию адекватности мате-матико-статистической модели [6]. 0б информативности показателей, диапазоне и направлении взаимодействия группирующих факторов судили по величинам их нагрузок на ведущую ГК (Р1), вследствие более значимого ее вклада в общую изменчивость (46%). Все показатели прооксидантно-антиоксидантного статуса (кроме Ккр) отличались высокой информативностью, поскольку оказывали значимые (более 0,5) факторные нагрузки на [8]. При этом показатели 1тах, Х30, МДА в большей степени были ассоциированы с фактором «Воз-
действие», а показатели АРА, Кс, Кп и Кпчк - с фактором «Защита» (рис. 1), что указывало на активизацию прооксидантной системы в ответ на неблагоприятные воздействия и усиление антиоксидантной защиты организма под влиянием ПП. Наряду с этим антиоксидантный эффект ПП, заключающийся в мобилизации каталазы тканей сердца, печени и почки, повышении АРА плазмы крови и противодействии развитию негативных послед-твий в про-оксидантно-антиоксидантной системе в виде чрезмерной инициации СР-процессов и пере-кисного окисления липидов неблагоприятными воздействиями, характеризовала противоположная направленность формализованных векторов «Защита» и «Воздействие» относительно ведущей F1.
Формализованное представление животных по совокупности показателей проокси-дантно-антиоксидантного статуса в виде точек в координатах ГК не привело к четкому разграничению всех групп сравнения. Однако сообщества точек, представляющих крыс контрольных групп (ХП и ТХП), существенно отдалялись от интактной группы в соответствии с направлением вектора «Воздействие» и располагались в области отрицательных проекций по оси F1, что явилось подтверждением негативных изменений в данной системе организма в результате действия комбинаций неблагоприятных факторов. Под влиянием ПП сообщества точек, представляющие соответствующие группы сравнения (ХП ПП и ТХП ПП), «продвигались» по направлению вектора «Защита» в положительную область вдоль F1 к интактной группе. Совпадение локализации «групп» ХП ПП и Инт, разграничение расположения «группы» ТХП ПП от соответствующей контрольной «группы» ТХП с «возвращением» к сообществу точек интактной группы отражает, на наш взгляд, антиоксидантные свойства ПП в равной степени эффективные при обеих комбинациях неблагоприятных воздействий.
Значительное «продвижение» сообщества точек биомоделей с введением ПП в состоянии «нормы» (И ПП) относительно интактной группы вдоль оси F2 (в ее положительную область), указывает на перестройку проокси-дантно-антиоксидантной системы, которая при действии неблагоприятных факторов способствует преодолению гиперактивации СР-процессов и ее последствий в виде перекисно-го окисления липидов. По нашему мнению, установленное позитивное влияние ПП на ключевые компоненты антиоксидантной защиты одновременно в разных системах (крови, сердце, печени, почке) на фоне неблагоприятных факторов свидетельствует о множественности проявления антиоксидантных свойств данного вещества.
Рис. 1. Проявление антиоксидантного действия ПП по совокупности показателей прооксидантно-антиоксидантного статуса.
Обозначения: а) факторные нагрузки показателей-откликов и входящих факторов, Б !_2 - ГК, • - параметры-отклики, ■ - входящие факторы;
б) дифференциация групп сравнения в координатах Б! и Б2. Маркировка групп сравнения: Инт - интакт-ные животные; ХП - контроль (группа охлаждение-плавание); ТХП - контроль (группа токсикант-холод-плавание); для групп с профилактическим введением ПП первые буквы (ХП, ТХП) указывают вид неблагоприятного воздействия или его отсутствие (И); точки представляют животных в группах сравнения; стрелками указаны векторы группирующих факторов
С целью изучения влияния ПП на энергетический обмен массивы, содержащие значения показателей Ц, 8, Уэс, Уяс, СДс, Уш, Уяп, СДп, Уэпчк, Уяпчк и СДпчк группировали по типу комбинации неблагоприятных факторов (ХП или ТХП). При обеих комбинациях первые три ГК удовлетворяли критерию адекватности математико-статистической модели [6]. 0днако вследствие невыполнения условия Р1>Р2+Р3 не удалось определить ведущую ГК, поэтому каждый входящий группирующий фактор был ассоциирован с определенной ГК: «Защита» - с
Б1 , «Воздействие» с Б2, согласно величинам их факторных нагрузок на и Б2 (рис. 2). При сочетании острого охлаждения с предельной физической нагрузкой наименее информативным показателем оказался показатель Уяс (рис. 2а), а при том же сочетании неблагоприятных воздействий на фоне острого гепатита -показатель 8 (рис. 2б), что свидетельствует о менее значимом вкладе соответствующих процессов при формировании ответной реакции систем энергообеспечения на моделируемые воздействия и профилактическое введение ПП.
Рис. 2. Проявление энергопротекторного действия ПП по совокупности показателей энергетического статуса лимфоцитов и сукцинатоксидазной активности тканей внутренних органов при неблагоприятных воздействиях физической природы (а) и их сочетании с химическим фактором (б). 0бозначения - как на рис. 1.
Исходя из реципрокных взаимоотношений факторов «Воздействие» и «Защита», ПП оказывают защитное действие на системы энергопродукции (энергопротекторное) с различной локализацией (МХ иммунокомпетентных клеток, тканей сердца, печени и почки). При этом выраженность энергопротекторного действия ПП не зависит от комбинации неблагоприятных факторов, поскольку в обоих случаях входящие факторы оказывают одинаковые факторные нагрузки на ГК, ассоциированные с «Воздействием» и «Защитой» (таблица).
Таблица. Сопоставление силы энергопротекторного действия ПП в зависимости от комбинаций неблагоприятных воздействий
Кроме того, формализованная «сила» энергопротекторного эффекта ПП, воплощенная в отклике показателей функциональной активности МХ лимфоцитов и тканей внутренних органов, на 15% превышала «силу» неблагоприятных воздействий, что следует из соотношения значений проекций фактора «Защита» на и фактора «Воздействие» на Б2. Следовательно, ПП обладают способностью полностью нивелировать негативные последствия для процессов энергетического обмена, как при неблагоприятных воздействиях физической природы, так и при их комбинации с патогенным фактором.
Выводы: на основании результатов многофакторного анализа показателей прооксидант-но-антиоксидантной системы и энергетического обмена в крови и тканях внутренних органов экспериментальных животных показано, что ПП сочетают антиоксидантные и энергопротекторные свойства. Благодаря этому ПП способны в равной мере эффективно нивелировать негативные последствия неблагоприятных воздействий физической и химической природы. Установленный тип фармакологической активности позволяет рекомендовать ПП в качестве фармацевтических субстанций для разработки лекарственных форм лечебно-профилактических средств коррекции экологического неблагополучия.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Андреева, Л.И. Модификация метода определения перекисей липидов в тесте с тиобарбитуровой кислотой / Л.И. АНдреева, Л.А. Кожемякин, А.А. Кимкун // Лаб. дело. - 1988. - №11. - С. 41-43.
2. Афонин, Д.Г. Особенности адаптации организма человека к техногенным факторам современного мегаполиса / Д.Г. Афонин, М.В. Рагульская // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника.
- 2003. - №5. - С. 29-40.
3. Василев, С.Ц. Возможности цитоморфометриче-ского анализа лимфоцитов в диагностике и лечении митохондриальных кардиомиопатий / С.Ц. Василев, С.В. Петричук, И.А, Себелева и др. // Митохондрии в патологии. Материалы всероссийского совещания. - Пущино, 2001. - С. 32-35.
4. Волчегорский, И.А. Экспериментальное моделирование и лабораторная оценка адаптивных реакций организма / И.А. Волчегорский, И.И. Долгушин, О.Л. Колесников, В.Э. Цейликман. - Челябинск, 2000. - 167 с.
5. Величковский, Б.Т. О патогенетическом направлении изучения влияния факторов окружающей среды на здоровье населения // Вестн. РАМН. -2003. - №3. - С. 3-12.
6. Григорьев, С.Г. Многомерное математико-статистическое моделирование сложных медицинских систем: Автореф. дис. ... д-ра мед. наук. - СПб., 2003. - 42 с.
7. Деева, А.В. Фоспренил-противовирус-ный препарат широкого спектра действия / А.В. Деева, С.В. Ожерелков, А.Ю. Новиков и др. // Ветеринария.
- 1998. - №3. - С. 15-21.
8. Жуковская, В.М. Факторный анализ в социально-экономических исследованиях / В.М. Жуковская, ИБ. Мучник. - М.: Статистика, 1976. - 151 с.
9. Жукоцкий, А.В. О проблеме объективизации цитологической диагностики с помощью оптоэлек-тронных систем / А.В. Жукоцкий, А.С. Строгалов, Э.М. Коган и др. // Интеллектуальные системы. -1998. - №3, вып. 3-4. - С. 233-259.
10. Иванов, К.П. Основы энергетики организма: Теоретические и практические аспекты. Т.3. Современные проблемы, загадки и парадоксы регуляции энергетического баланса. - СПб.: Наука, 2001. -278 с.
11. Карпицкий, В.И. Состав и антиоксидантная активность ацетатов полипренолов, выделенных из древесной зелени хвойных пород / В.И. Карпицкий, Л.Г. Карпицкая // Материалы IV Всероссийской конференции «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья». -Барнаул, 2009. - С. 124-125.
12. Карпова, Е.М. Оценка адаптивных свойств экстрактивных веществ древесной зелени пихты по параметрам функциональной активности гомео-статических систем in vivo и in vitro / Е.М. Карпова, Н.К. Мазина, О.Г. Новоселова и др. // Вятский медицинский вестник. - 2008. - №1. - С 3541.
13. Клебанов, Г.И. Антиоксидантная активность сыворотки крови / Г.И. Клебанов, Ю.О. Теселкин, И.В. Бабенкова и др. // Вестн. РАМН. - 1999. -№2. - С. 15-22.
14. Коваленко, Е.А. Полярографическое определение кислорода в организме / Е.А. Коваленко, В.А. Березовский, ИМ. Эпштейн. - М.: Медицина, 1975.
- 231 с.
Вид комбинации неблагоприятных воздействий Модули проекций входящих факторов
абсолютные значения проекции «Воздействие» на F2 абсолютные значения проекции «Защита» на F1
ХП 0,72 0,83
ТХП 0,72 0,83
15. Кондрашова, М.Н. Обследование состояния выде- 20. ленных митохондрий / М.Н. Кондрашова, A.A. Ананенко // В кн.: Руководство по изучению биологического окисления полярографическим методом. - М.: Наука, 1973. - С. 106-129.
16. Косых, A.A. Соединительная ткань печени в норме, при хроническом гепатите и циррозе в усло- 21. виях регенерации: Дис. ... д-ра мед. наук. - Киров,
1992. - 475 с.
17. Кучин A.B., Карманова Л.П., Хуршкайнен Т.В. Способ выделения биологически активной суммы 22. кислот из древесной зелени пихты. Патент РФ № 2161149. Бюлл. изобрет. - 2000. - №36.
18. Лаптева, Е.Н. Специфическая активность поли-пренольного препарата "Ропрен" при токсическом поражении печени в эксперименте / Е.Н. Лаптева, 23. В.И. Рощин, B.C. Султанов // Клиническое питание. - 2007. - № 3. - С. 28-32.
19. Меньщикова, Е.Б. Окислительный стресс. Проок-сиданты и антиоксиданты / Е.Б. Меньщикова,
В.З. Ланкин, Н.К Зенков и др. - М.: «Слово», 24. 2006. - 556 с.
Нарциссов, Р.П. Цитохимическая экспертиза качества жизни - вчера, сегодня, завтра / Р.П. Нарциссов, С.В. Петричук, З.Н. Духова и др. // Янтарная кислота в медицине, пищевой промышленности и сельском хозяйстве.-Пущино, 1997. - С. 155-164.
Реброва, О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ STATISTIC A. - М.: МедиаСфера, 2002.-312 с.
Хазанов, В.А. Регуляторы энергетического обмена - новый класс препаратов //Регуляторы энергетического обмена. Материалы симпозиума X Российского национального конгресса «Человек и ле-карство».-Томск. - 2003. - С. 3-18. Цапок, П.И. Хемилюминесцентный метод определения продуктов перекисного окисления липидов в сыворотке крови / П.И. Цапок, А.А. Галкин // Инф. листок № 175-98 Кировского ЦНТИ. - Киров. - 1998. - 3 с.
Lessler, M.A. Adaptation of polarographic oxygen sensors for biochemical assays // Methods of biochemical analysis. - 1980. - V. 28. - Р. 175-199.
ANTIOXIDANT AND ENERGYPROTECTIVE PROPERTIES OF POLYPRENOLS FROM FIR NEEDLES AT MODELLING FACTORS OF
ECOLOGICAL TROUBLE
© 2009 E.M. Karpova1, N.K. Mazina1, P.I. Tsapok1, E.V. Novichkov1, V.G. Horobryh1, A.V. Kuchin2, I.V. Sheshunov1
1 Kirov State Medical Academy 2 Institute for Chemistry of Komi SC UB RAS Article is received 10/8/2009
Polyprenols from fir needles possess antioxidant and energyprotective action in conditions of modelling factors of ecological trouble. On the basis of results of the multifactorial analysis it is established, that ability to pharmacological correction of different pathological conditions is shown at polyprenols in equal measure, both at adverse influences of the physical nature, and at their combination with the damaging chemical factor.
Key words: polyprenols, ecological trouble, multifactorial analysis
Elena Karpova, Research Fellow. E-mail karpova@kirovgma.ru Nadezhda Mazina, Doctor of Medicine, Head of the Pharmacology Deportment
Petr Tsapok, Doctor of Medicine, Head of the Medical Biochemistry Department
Evgeniy Novichkov, Candidate of Medicine, Head of the Pathological Anatomy Department
Vasiliy Horobryh, Assistant at the Pathological Anatomy Department
Alexander Kuchin, Doctor of Chemistry, Director Igor Sheshunov, Doctor of Medicine, Rector
