CC BY
61
БИОХИМИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ ПИТАНИЯ
Для корреспонденции
Сидорова Юлия Сергеевна - научный сотрудник лаборатории пищевых биотехнологий и специализированных продуктов ФГБНУ «НИИ питания»
Адрес: 109240, г. Москва, Устьинский проезд, д. 2/14 Телефон: (495) 698-53-30 E-mail: [email protected]
Ю.С. Сидорова, С.Н. Зорин, Н.А. Петро в, М.А. Макаренко, В.А. Саркисян, В.К. Мазо, В.М. Коденцова, В.В. Бессонов, А.А. Кочеткова
Физиолого-биохимическая оценка обогащения рациона крыс докозагексаеновой кислотой и астаксантином
#
Enrichment of the rats diet with docosahexaenoic acid and astaxanthin: physiological and biochemical efficiency
Yu.S. Sidorova, S.N. Zorin, N.A. Petrov, M.A. Makarenko, V.A. Sarkisyan, V.K. Mazo, V.M. Kodentsova, V.V. Bessonov, A.A. Kochetkova
46
ФГБНУ «НИИ питания», Москва Institute of Nutrition, Moscow
Цель работы - в 30-суточном эксперименте исследовать влияние обогащения рациона крыс полиненасыщенными жирными кислотами (ПНЖК) семейства а-3 [докозагексаеновой кислотой (ДГК) 220 мг/сут на 1 кг массы тела животного] и астаксантином (5 мг на 1 кг массы тела) на уровень тревожности крыс, их физическую утомляемость после истощающей физической нагрузки и концентрацию кортикосте-рона в сыворотке крови при развитии общего адаптационного синдрома (ОАС) в результате повторной истощающей нагрузки. Крысы опытной группы получали рацион, в котором обычный жировой компонент, содержащий подсолнечное масло и лярд (1:1), был полностью заменен на липидный модуль, представляющий смесь масел [высокоолеиновое подсолнечное (89%), кокосовое (6%) и масло из морских микроводорослей БсЫгосНуЫит зр. (5%) с высоким содержанием ДГК с добавлением астак-сантина]. Соотношение ПНЖК а-6/а-3 в липидном компоненте рациона крыс опытной группы (п=12) составило 5,2:1,0 против 135:1 в рационе крыс контрольной группы (п=12). Обогащение рациона ДГК привело к достоверному увеличению в 10 раз в печени содержания ДГК при одновременном уменьшении содержания ПНЖК семейства а-6, в частности линолевой кислоты в 2,7 раза. Достоверных различий между группами по уровню тревожности, оцениваемому на приподнятом крестообразном лабиринте в начале эксперимента и на 24-е сутки эксперимента, не выявлено. На 25-е сутки, по результатам истощающей нагрузки на беговой дорожке, у крыс опытной группы выявлено достоверное снижение физической утомляемости по сравнению с показателем крыс контрольной группы по количеству контактов с электрической решеткой (4,2±0,9 и 19,7±4,4) и полному времени шока (0,9±0,2 и 3,3±0,8 с). В сыворотке крови вторично подвергнутых истощающей физической нагрузке на 29-е сутки животных, которые получали липидный модуль, концентрация кортикостерона - биомаркера ОАС (15,0±3,9 нг/мл) - была достоверно ниже по сравнению с показателем животных контрольной группы (31,0±5,4 нг/мл). Таким образом, модификация липидного компонента рациона путем его обогащения ДГК и астаксантином приво-
Ю.С. Сидорова, С.Н. Зорин, Н.А. Петров и др.
дила к снижению утомляемости крыс в ходе истощающей физической нагрузки и препятствовала повышению уровня кортикостерона, что свидетельствовало об определенной адаптации животных к стрессу. Ключевые слова: липидный модуль, докозагексаеновая кислота, астак-сантин, истощающая физическая нагрузка, тревожность, физическая утомляемость, кортикостерон
To investigate the effect of enrichment of the rats diet with polyunsaturated fatty acids (PUFA) a-3 (220 mg docosahexaenoic acid per 1 kg of animal body weight per day) and astaxanthin (5 mg/kg body weight) on serum corticosterone concentration, physical fatigue, anxiety of rats after exhausting the load. During 30 days the rats of the test group received the diet in which the usual fat component comprising sunflower oil and lard (1:1) was completely replaced by the mixture of oils (high oleic sunflower (89%), coconut (6%), and marine oil from microalgae Schizochytrium sp. (5%) with a high content of docosahexaenoic acid with the addition of astaxanthin). Ratio of a-6 and a-3 PUFA in the lipid component of the experimental diet was 5.2:1 (n=12) and 135:1 in the diet of rats in the control group (n=12). DHA enrichment of the diet resulted in a significant 10-fold increase of the DHA liver content and a-6 PUFA reducing (in particular of linoleic acid in 2.7-fold). No significant differences have been identified between the groups in terms of anxiety, estimated on the elevated plus maze at the beginning and on 24th day of the experiment. Results of the exhausting load on a treadmill (25th day) showed a significant reduction in physical fatigue in rats of the experimental group compared with the control group of rats: the number of contacts with the electrical grid was 4.2±0.9 versus 19.7±4.4, fulltime shock was 0.9±0.2 versus 3.3±0.8 sec. Significantly lower serum corticosterone concentration took place in the subjected to exhausting exertion animals receiving lipid module (15.0±3.9 ng/ml) compared to control animals (31.0±5.4 ng/ml). Thus, modification of the lipid component of the diet by its enrichment with DHA and astaxanthin led to decrease of the rat fatigue during exercise training (test treadmill) and prevent from the serum corticosterone raise, that indicates animal stress adaptation ability.
Keywords: lipid module, docosahexaenoic acid, astaxanthin, forced running stress, anxiety, physical fatiguability, corticosteron
Рацион современного человека характеризуется избытком насыщенных жиров и ш-6 полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), не обеспечивая в полной мере потребности организма в длинноце-почечных ПНЖК семейства ш-3 [1]. Неоптимальное соотношение ш-6 и ш-3 жирных кислот в рационах обусловлено высоким потреблением растительных масел (преимущественно подсолнечного масла), являющихся основным источником альфа-линоленовой кислоты, лишь незначительная часть которой превращается в организме в докозагекса-еновую (ДГК) и эйкозапентаеновую (ЭПК) кислоты, и недостаточным потреблением рыбы и морепродуктов с высоким содержанием ПНЖК [1].
Докозагексаеновая кислота (22:6 ш-3) необходима для нормального функционирования мозга, она является основной ПНЖК в клеточных мембранах нервных клеток, а также сетчатки глаза (в фоторецепторах) [2, 3]. ДГК обладает антиокси-дантными свойствами, обеспечивая защиту нерв-
ной ткани от окислительного стресса, апоптоза, а также она оказывает противовоспалительное действие при неврологических заболеваниях [3-5]. При недостаточном поступлении ДГК с пищей ее концентрация в мозге уменьшается [5]. Показано, что низкое содержание в рационе ДГК приводит к изменению плотности дофаминовых рецепторов в мозге самок крыс [2]. Недостаток ДГК рассматривают в качестве одного из факторов в этиологии депрессивных расстройств [6]. Пищевым источником ДГК обычно служат морепродукты, особенно рыба жирных сортов, однако в последние годы значительное внимание уделяется и альтернативным источникам этой эссенциальной жирной кислоты, в частности морским микроводорослям [7].
Принимая во внимание данные о том, что недостаточное потребление ПНЖК семейства ш-3 является фактором риска многих алиментарно-зависимых заболеваний, очевидна перспективность модификации жирового компонента рациона путем
47
#
включения в его состав ДГК в сочетании с природным антиоксидантом. Таким антиоксидантом природного происхождения является астаксантин (АСТА) - каротиноид, содержащийся в различных микроорганизмах, морских рыбах (лососевые) и морепродуктах (креветки). Антиоксидантная активность АСТА существенно выше, чем у других каротиноидов (лютеин, ликопин, а- и р-каротин) [8]. Этим обусловлено применение АСТА в технологических целях для предотвращения окислительной порчи жиров. Кроме того, поскольку воспаление и окислительный стресс являются звеньями в развитии сердечно-сосудистых заболеваний, АСТА применяют и для профилактики многих заболеваний [8]. Имеются данные о том, что АСТА оказывает благоприятные воздействия на организм человека. К ним относятся ингибирование окисления ПНЖК в биологических мембранах, защита от фотоокисления в клетках кожи под действием ультрафиолетового облучения, модуляция воспалительных реакций, контроль некоторых канцерогенных процессов, профилактика/регрессия язвы желудка, вызванной Helicobacter pylorii, замедление процессов старения и возрастных заболеваний, поддержание функций печени, сердца, глаз, суставов и простаты [9-12].
Обогащение рациона ПНЖК, особенно при несбалансированном соотношении ш-3/ш-6 ПНЖК, усиливает окислительный стресс, сопровождается снижением уровня антиоксидантов (токоферолов, восстановленного глутатиона), особенно если не происходит одновременно с обогащением рациона пищевыми антиоксидантами [13-15]. Именно поэтому в последние годы все чаще высказывается мнение о целесообразности комбинированного применения природных биологически активных веществ [14, 16, 17]. К тому же имеются данные, согласно которым вопреки ожидаемому антиокси-дантному действию некоторые природные антиок-сиданты (например, кверцетин) могут выступать в качестве прооксидантов [18]. В связи с этим экспериментальная проверка сочетанного применения биологически активных веществ является актуальной задачей.
Поскольку в рационе современного человека содержится недостаточное количество ПНЖК семейства ш-3, а также учитывая, что прием ПНЖК может усиливать процессы перекисного окисления в организме, представлялось целесообразным провести модификацию липидного компонента рациона путем сочетанного применения ДГК и АСТА и исследовать влияние такого обогащения рациона на состояние животных в условиях окислительного стресса, вызванного изнуряющей физической нагрузкой (бег).
Цель работы - исследовать влияние обогащения рациона крыс ПНЖК семейства ш-3 (ДГК) в сочетании с природным антиоксидантом АСТА на
физическую утомляемость, уровень тревожности крыс и концентрацию кортикостерона в сыворотке крови после истощающей нагрузки.
Материал и методы
Эксперимент проведен с использованием 33 самцов крыс линии Вистар с исходной массой тела 114,1±1,4 г, полученных из питомника «Столбовая». Животных содержали по 2 в клетке. Исследования на животных выполнены в соответствии с приказом Минздравсоцразвития России от 23 августа 2010 г. № 708н «Об утверждении Правил лабораторной практики» и требованиями, изложенными в Национальном стандарте РФ ГОСТ Р 53434-2009 «Принципы надлежащей лабораторной практики».
После 7-дневного карантина животные контрольной группы в течение 30 сут получали изо-калорийный и изоазотистый полусинтетический рацион (381 ккал/100 г сухого корма, 20,1% казеина по калорийности, 10% жира (смесь лярда и подсолнечного масла в массовом соотношении 1:1). В рационе крыс опытной группы жировой компонент был полностью заменен на липидный модуль, содержащий ПНЖК семейства ш-3 и АСТА (табл. 1). Животные получали корм ad libitum, через день проводили учет поедаемости корма.
Липидный модуль - смесь высокоолеинового подсолнечного, кокосового масла и масла, полученного из морских микроводорослей Schizochytrium sp, с гарантированным содержанием ДГК, в которую дополнительно вносили антиоксидант АСТА в виде 10% суспензии микрокристаллического АСТА в подсолнечном масле (из расчета 5 мг/сут на 1 кг массы тела животного, что соответствует большинству используемых дозировок в экспериментах на крысах).
Соотношение индивидуальных масел в липид-ном модуле было подобрано таким образом, чтобы максимально соответствовать рекомендациям экспертного совета Всемирной продовольственной организации (ФАО) [Fats and fatty acids in human nutrition Report of an expert consultation, 2010. Food and Agriculture Organization Of The United Nations, Rome. ISSN 0254-4725]. В соответствии с рекомендациями ФАО в суточном рационе человека общее содержание ПНЖК должно обеспечивать поступление энергии на уровне 6-11°%, из них содержание ш-6 жирных кислот на уровне 2,5-9°% и ш-3 жирных кислот - 1,5-2%; содержание ДГК не менее 80% от общего количества ш-3 жирных кислот.
Отношение ПНЖК ш-6 к ш-3 в контрольном рационе составило 135:1 (табл. 2). Соотношение ПНЖК ш-6/ш-3 в липидном компоненте рациона крыс опытной группы составило 5,2:1,0 и при незна-
48
Ю.С. Сидорова, С.Н. Зорин, Н.А. Петров и др.
Таблица 1. Состав экспериментальных рационов крыс
Компонент Содержание на 100 г корма, г
базовый рацион опытный рацион с липидным модулем
Казеин 25,0 25,0
Лярд 5,0 -
Масло подсолнечное нерафинированное 5,0 -
Масло подсолнечное высокоолеиновое - 8,9
Масло микроводорослей - 0,5
Астаксантин - 0,05
Масло кокосовое - 0,6
Крахмал 58,0 58,0
Минеральная смесь* 4,0 4,0
Жирорастворимые витамины** (мл) 1,0 1,0
Водорастворимые витамины*** 0,1 0,1
П р и м е ч а н и е. * - состав минеральной смеси (в граммах на 1 кг смеси): натрий хлористый N30! - 139; калий фосфорнокислый однозамещенный К2НР04 - 388,8; магний сернокислый гидрат М^04-7Н20 - 57,4; кальций углекислый СаСО3 - 381,4; железо (II) сернокислое ГвВ04-7Н20 - 26,4; йодистый калий К1 - 0,77; марганец сернокислый МпЭ04-2Н20 - 4,45; медь сернокислая гидрат 0иЭ04-5Н20 - 0,48; кобальт хлористый гидрат, 0о0!2-6Н20 - 0,024; фтористый натрий NaF - 0,5; алюминиево-калиевые квасцы А!К(Э04)2-12Н20 - 0,11; ** - состав раствора жирорастворимых витаминов (в миллилитрах на 100 мл раствора): витамин Е (а-токо-ферол 50 мг/мл) -10; витамин А (ретинол 100 000 МЕ/мл) - 0,8; витамин й3 (холекальциферол 50 000 МЕ/мл) -1,4; подсолнечное масло до 100 мл; *** - состав смеси водорастворимых витаминов (в миллиграммах на 100 г смеси): витамин В± (тиамин) - 500; витамин В2 (рибофлавин) - 500; В6 (пиридоксин) - 500; пантотенат кальция - 2800; никотиновая кислота - 2000; фолиевая кислота - 200; В12 - 4; викасол - 100; глюкоза - 93 600.
Таблица 2. Жирнокислотный состав и содержание ю-3 и ю-6 полиненасыщенных жирных кислот в жировом компоненте рационов
Кислота Формула Содержание, %
базовый жировой компонент липидный модуль
Каприловая (октановая) 8:0 0 0,41
Каприновая (декановая) 10:0 0,05 0,38
Лауриновая (додекановая) 12:0 0,07 3,1
Миристиновая (тетрадекановая) 14:0 0,79 1,62
Пальмитиновая (гексадекановая) 16:0 16,6 4,69
Пальмитолеиновая (гексадеценовая) 16:1 0,17 0,02
Пальмитолеиновая (гексадеценовая) 16:1 9-цис 1,09 0,25
Маргариновая (гептадекановая) 17:0 0,04 0,03
Гептадеценовая 17:1 0,11 0,04
Стеариновая (октадекановая) 18:0 7,88 2,61
Олеиновая (октадеценовая) 18:1 9-цис 32,38 71,87
Октадеценовая 18:1 11-цис 0,04 0,03
Вакценовая 18:1 11-транс 1,23 0,53
Линолевая (октадекадиеновая) 18:2 ю6 37,74 10,95
а-Линоленовая (октадекатриеновая) 18:3 ю3 0,28 0,04
у-Линоленовая (октадекатриеновая) 18:3 ю6 0,02 0,01
Арахиновая (эйкозановая) 20:0 0,21 0,21
Гондоиновая 20:1 0,36 0,17
Эйкозадиеновая 20:2 ю-6 0,19 0
Бегеновая (докозановая) 22:0 0,25 0,66
Эруковая (докозеновая) 22:1 ю-13 0,01 0
Лигноцериновая (тетракозановая) 24:0 0,06 0,19
Докозапентаеновая 22:5 ю-3 0 0,03
Докозагексаеновая 22:6 ю-3 0 2,04
Сумма ю-3 ПНЖК - 0,28 2,11
Сумма ю-6 ПНЖК - 37,95 10,96
ДГК от суммы ю-3 ПНЖК - 0 96,7
49
#
чительном избытке общих ПНЖК удовлетворяло рекомендациям ФАО и практически соответствовало рекомендациям по оптимальному составу жирового компонента для крыс [19]. Поступление ДГК составило 220 мг/сут на 1 кг массы тела животного. Количество токоферолов в рационе обеих групп животных за счет содержащихся в натуральных маслах отличалось незначительно и не могло отразиться на концентрации витамина Е в плазме крови и печени, а также биомаркерах антиокси-дантного статуса [20, 21].
Истощающую беговую нагрузку моделировали, используя 5-полосную беговую дорожку «Treadmill LE8710R» («Panlab Harvard Apparatus», Испания) с регулируемой скоростью и наклоном. В ходе эксперимента животные принуждаются к бегу воздействием электрического тока при помощи электрода, помещенного в нижнем конце дорожки на электрической решетке (сила тока может варьировать от 0 до 2 мА). Измеряемые параметры - общая протяженность пройденного расстояния, полное время шока для каждого животного, количество контактов с электрической решеткой. Система включает программное обеспечение «SeDaCom» (Испания), позволяющее не только выводить результаты на экран компьютера, но и контролировать ход эксперимента.
На протяжении 5 дней животных в течение 10 мин тренировали на беговой дорожке при наклоне 0°. Первые 2 дня минимальная скорость движения ремня беговой дорожки составляла 8 см/с, максимальная - 17 см/с, последующие 3 дня минимальная скорость составила 12 см/с, а максимальная оставалась неизменной (17 см/с).
По результатам предварительных тренировок в дальнейший эксперимент продолжительностью 30 сут было отобрано 24 животных, которые продемонстрировали способность к обучению. Остальные животные были отбракованы и в последующем эксперименте не участвовали. По результатам тренировок, с учетом массы тела, животные были разделены на 2 группы - контрольную и опытную (n=12). Средняя масса тела животных контрольной (155,8±3,4 г) и опытной групп (154,7±4,3 г) достоверно не различалась. Животные контрольной и опытной групп подвергались физической нагрузке 5 дней в неделю. Продолжительность тренировок составляла 10 мин. Минимальная скорость движения ремня беговой дорожки соответствовала 12 см/с, максимальная - 24 см/с. Минимальную и максимальную скорости постепенно увеличивали на 3 см/с каждую неделю, угол наклона беговой дорожки был равен нулю.
Уровень тревожности животных оценивали в тесте «Приподнятый крестообразный лабиринт» («Panlab», Испания). Рабочая поверхность лабиринта приподнята на 65 см от пола. Ширина рукавов составляет 10 см, длина - 100 см. Два рукава,
именуемые далее открытыми, были ограничены прозрачными стенками высотой 3 см. Два других рукава, далее именуемые закрытыми, были ограничены черными непрозрачными стенками высотой 50 см. Перемещение крыс регистрировали с помощью системы видеонаблюдения «Smart 3.0.04» («Panlab Harvard Apparatus», Испания). В качестве источника видеоряда использовали камеру Sony SSC-G118, закрепленную на штативе. Тестирование проводили до начала кормления животных липидным модулем и на 24-й день эксперимента, чтобы оценить влияние липидного модуля на данный показатель физиологического состояния животных. Время пребывания крысы в лабиринте составило 5 мин. Фиксировали количество переходов из одной зоны в другую, процент посещений зон и время, проведенное в рукавах.
На 25-е сутки эксперимента животных первый раз подвергали истощающей нагрузке в течение 20 мин. Максимальная скорость движения ремня беговой дорожки на 5-й минуте была увеличена до 25 см/с и оставалась неизменной до конца тренировки, наклон беговой дорожки составил 20°. Для каждого животного измеряли полное время шока и количество контактов с электрической решеткой.
На 29-е сутки для моделирования стрессорно-го воздействия животных вторично подвергали истощающей физической нагрузке. Время тренировки составило 30 мин, максимальная скорость вращения ремня беговой дорожки на 5-й минуте испытания была увеличена до 25 см/с, затем на 25-й минуте тренировки - до 32 см/с, наклон беговой дорожки составил 20°, измеряемые параметры: полное время шока для каждого животного; количество контактов с электрической решеткой.
Через 24 ч предварительно анестезированных эфиром крыс выводили из эксперимента путем декапитации и подвергали патологоанатомичес-кому вскрытию для извлечения образцов печени. Собранную после декапитации животного кровь центрифугировали в течение 15 мин при 500g, сыворотку хранили при -20 °С. Содержание кор-тикостерона в сыворотке крови определяли с использованием набора «Corticosterone EIA kit» («Immunodiagnostic System», Великобритания).
В печени крыс методом газожидкостной хроматографии определяли состав жирных кислот в соответствии с ГОСТ Р 31663-2012 с некоторыми модификациями. Разделение смеси осуществляли на газовом хроматографе («Carlo Erba, HRGC 5300 Mega series», Италия), оснащенном 100-миллиметровой капиллярной колонкой («Agilent J&W GC Colums Select FAME», 0,25 мм x 0,25 мкм, Нидерланды), PTV инжектором и плазменно-ионизацион-ным детектором. Анализировали пробы объемом
50
Ю.С. Сидорова, С.Н. Зорин, Н.А. Петров и др.
1 мкл каждого образца (деление потока в соотношении 1/50); условия разделения: начальная температура 80 °С (изотерма в течение 10 мин), затем увеличение со скоростью 5 °С/мин до 175 °С, после 15 мин изотермы увеличение до 200 °С со скоростью 4 °С/мин, после 5 мин изотермы увеличение до 225 °С (3 °С/мин, изотерма 70 мин). Пики идентифицировали в соответствии со стандартной смесью (Supelco, F.A.M.E. Mix C4-C24 18919-1AMP, США). Сбор и обработку данных осуществляли с помощью программного обеспечения Мульти-Хром 1.5 и Microsoft Excel соответственно.
Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием пакета программ SPSS Statistics 20, используя непараметрический ранговый критерий Манна-Уитни и критерий Стьюдента. Критический уровень значимости нулевой статистической гипотезы (p) принимали равным 0,05.
Результаты и обсуждение
Общее состояние всех животных по внешнему виду, качеству шерстного покрова, потреблению корма и воды, поведению и скорости роста при ежедневном осмотре на протяжении всего эксперимента было удовлетворительным. Отличий между животными, потреблявшими липидный модуль, по сравнению с животными контрольной группы не выявлено.
Прирост массы тела крыс обеих групп соответствовал скорости роста, характерной для животных данного вида и возраста. Прирост массы тела животных контрольной и опытной групп между группами достоверно не различался и составил соответственно 99,1±3,2 и 96,1±2,4%.
В табл. 3 представлены данные об общем жирно-кислотном составе клеток печени животных.
Как следует из табл. 3, обогащение рациона ДГК приводило к достоверному увеличению
в 10 раз в печени содержания ДГК при одновременном уменьшении содержания ПНЖК семейства ю-6, в частности линолевой кислоты в 2,7 раза. Соотношение ПНЖК ю-6 и ю-3 при этом резко (в 26,7 раза) уменьшилось по сравнению с таковым в печени крыс контрольной группы.
Результаты, отражающие влияние обогащения рациона ДГК и АСТА на показатели, которые характеризуют физическую выносливость лабораторных животных, представлены на рис. 1.
Как видно из представленных данных, в день проведения предварительной истощающей нагрузки животные опытной группы показали достоверно более высокий уровень физической выносливости по сравнению с животными контрольной группы. Полученные результаты согласуются с данными
0 том, что после долгосрочного (в течение 45 дней) обогащения рациона крыс Вистар АСТА в дозе
1 мг/кг массы тела в тесте принудительное плавание с грузом (5% от массы тела) у животных наблюдалось значительное (на 29%) увеличение времени до истощения по сравнению с показателем контрольных животных, не получавших АСТА [22].
На рис. 2 приведены результаты определения концентрации кортикостерона в сыворотке крови животных после стрессорного воздействия вторичной истощающей нагрузки.
Известно, что умеренная физическая нагрузка служит психоэмоциональным стрессом для крыс, истощающая - физическим стрессом [23]. У получавших липидный модуль в течение 30 сут крыс, подвергнутых стрессу путем истощающей нагрузки, был выявлен достоверно меньший уровень кортикостерона в сыворотке крови по сравнению с аналогичным показателем у подвергнутых физическому стрессу животных контрольной группы. Таким образом, потребление липидного модуля, содержащего в своем составе ДГК и АСТА, оказывало благоприятное адаптогенное действие, снижая уровень основного биомаркера ОАС -кортикостерона.
Таблица 3. Содержание основных жирных кислот в печени животных, %
Кислота Формула Содержание в печени, %
контроль опыт
Пальмитиновая 16:0 25,02±0,73 22,44±0,70*
Гексадеценовая 16:1 0,66 ±0,03 1,19 ±0,06*
Олеиновая 18:1 9-цис 28,64±0,65 45,33±1,24*
Вакценовая 18:1 11-транс 3,62±0,2 3,20±0,21
Линолевая 18:2 ю-6 23,52±0,66 8,82±0,30*
у-Линоленовая 18:3 ю-6 0,41 ±0,03 0,10±0,01*
а-Линоленовая 18:3 ю-3 0,12±0,01 0,06±0,01*
Докозагексаеновая 22:6 ю-3 0,29±0,02 2,89±0,16*
ПНЖК Ю-6/Ю-3 82,9 3,1
П р и м е ч а н и е. * - достоверность различий (р<0,05) по сравнению с показателем контрольной группы согласно критерию Стьюдента и непараметрическому ранговому критерию Манна-Уитни.
Вопросы питания. Том 84, № 5, 2015 51
БИОХИМИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ ПИТАНИЯ
Физиолого-биохимическая оценка обогащения рациона крыс докозагексаеновой кислотой и астаксантином
3,5-,--25-
3 2,5
о 2 cd
^ 1,5
CK
S at
m 1
0,50
■ Время тока, с
Контроль
3,3±0,8
Опыт
0,9±0,2*
20
15
10
■ Количество ударов током
Контроль
19,7±4,4
Опыт
3,3±0,7*
1
*
5
0
Рис. 1. Результаты истощающей физической нагрузки на беговой дорожке
Здесь и на рис. 2: * - достоверность различий (р<0,05) по сравнению с показателем контрольной группы согласно критерию Стьюдента и непараметрическому ранговому критерию Манна-Уитни.
#
45,0
40,0
35,0
г /м г/ 30,0
н н, 25,0
1— О О 20,0
S
С^ О 15,0-
10,0-
5,0
0,0
■ Кортикостерон,
нг/мг
41,0
17,6
Контроль
41,0±4,7
Опыт
17,6±4,6*
Рис. 2. Уровень кортикостерона в сыворотке крови животных
В табл. 4 представлены данные об уровне тревожности, основанные на сравнении времени, проведенного животными в закрытых и открытых зонах крестообразного лабиринта.
Как видно из табл. 4, временные интервалы, характеризующие период, проведенный животными в зонах лабиринта, не имеют достоверных отличий для животных обеих групп. Полученные результаты показывают, что потребление липидного модуля не оказало влияния на уровень тревожности животных. Сходные данные были получены в экспериментах на крысах при комбинированном включении в их рацион рыбьего жира (10 мг ЭПК и 7 мг ДГК на 1 кг массы тела) и АСТА (1 мг/кг массы тела) [24].
Заключение
Обобщая результаты, полученные с использованием крыс-самцов линии Вистар, которые известны своей устойчивостью к стрессу [25], можно
*
Таблица 4. Результаты тестирования уровня тревожности
Группа Время пребывания, с
животных в открытых рукавах в закрытых рукавах в центре
1 2 1 2 1 2
Контрольная группа (л=12) 36,9±6,7 33,4±6,0 227,7±10,5 225,0±9,4 35,1 ±4,6 41,4±8,0
Опытная группа (n=12) 32,40±5,3 25,3±4,5 234,18±14,41 242,9±10,0 33,4±10,3 31,7±7,1
П р и м е ч а н и е. 1 - тестирование до начала кормления липидным модулем животных опытной группы; 2 - тестирование по окончании эксперимента.
52 Вопросы питания. Том 84, № 5, 2015
Ю.С. Сидорова, С.Н. Зорин, Н.А. Петров и др.
констатировать, что потребление липидного модуля, содержащего в качестве биологически активных компонентов ПНЖК (ДГК) в сочетании с АСТА, повышало физическую работоспособность и выносливость лабораторных животных, не оказывая влияния на уровень тревожности крыс. Кроме того, было продемонстрировано, что введение в рацион животных липидного модуля взамен базового жирового компонента ограничило напряженность протекания у этих животных ОАС, вызываемого стрессорным воздействием, о чем свидетельствует более низкое содержание в сыворотке крови основного медиатора стресса -кортикостерона.
Полученные результаты с учетом данных литературы о том, что сочетанное воздействие ПНЖК и АСТА оказывает гиполипидемическое (гипохолестеринеми-ческое) действие, приводит к увеличению фагоцитарной активности нейтрофилов, поддерживает антиок-сидантный статус организма [16, 22], свидетельствуют о перспективности использования разработанного липидного модуля, обогащенного ДГК и АСТА, при производстве специализированных и функциональных пищевых продуктов адаптогенного действия.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 14-16-00055).
Сведения об авторах
ФГБНУ «НИИ питания» (Москва):
Сидорова Юлия Сергеевна - научный сотрудник лаборатории пищевых биотехнологий и специализированных продуктов E-mail: [email protected]
Зорин Сергей Николаевич - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории пищевых биотехнологий и специализированных продуктов E-mail: [email protected]
Петров Никита Александрович - студент-практикант лаборатории пищевых биотехнологий и специализированных продуктов E-mail: [email protected]
Макаренко Мария Андреевна - лаборант-исследователь лаборатории химии пищевых продуктов E-mail: [email protected]
Саркисян Варужан Амбарцумович - научный сотрудник лаборатории пищевых биотехнологий и специализированных продуктов E-mail: [email protected]
Мазо Владимир Кимович - доктор биологических наук, профессор, ведущий научный сотрудник лаборатории пищевых биотехнологий и специализированных продуктов E-mail: [email protected]
Коденцова Вера Митрофановна - доктор биологических наук, профессор, заведующая лабораторией витаминов и минеральных веществ E-mail: [email protected]
Бессонов Владимир Владимирович - доктор химических наук, заведующий лабораторией химии пищевых продуктов E-mail: bessonov@ ion.ru
Кочеткова Алла Алексеевна - доктор технических наук, профессор, заведующая лабораторией пищевых биотехнологий и специализированных продуктов E-mail: [email protected]
Литература
Коденцова В.М., Кочеткова А.А., Смирнова Е.А., Саркисян В.А. и др. Состав жирового компонента рациона и обеспеченность организма жирорастворимыми витаминами // Вопр. питания. 2014. Т. 83. № 6. С. 4-17.
Davis P.F., Ozias M.K., Carlson S.E., Reed G.A. et al. Dopamine receptor alterations in female rats with diet-induced decreased brain docosahexaenoic acid (DHA): interactions with reproductive status // Nutr. Neurosci. 2010. Vol. 13, N 4. P. 161-169. Rapoport S.I., Igarashi M. can the rat liver maintain normal brain DHA metabolism in the absence of dietary DHA? // Prostaglandins Leukot. Essent Fatty Acids. 2009. Vol. 81, N 2-3. Р. 119-123.
Begum G., Harvey L., Dixon C. E., Sun D. ER stress and effects of DHA as an ER stress inhibitor // Transl. Stroke Res. 2013. Vol. 4, N 6. P. 635-642. doi: 10.1007/s12975-013-0282-1. McNamara R.K., Sullivan J., Richtand N.M. Omega-3 fatty acid deficiency augments amphetamine-induced behavioral sensitization in adult mice: prevention by chronic lithium treatment // J. Psychiatr. Res. 2008. Vol. 42, N 6. P. 458-468.
Levant B., Ozias M.K., Davis P.F., Winter M. et al. Decreased brain docosahexaenoic acid content produces neurobiological effects associated with depression: interactions with reproductive status in female rats // Psychoneuroendocrinology. 2008. Vol. 33, N 9. P. 1279-1292.
53
2
6
3.
БИОХИМИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ ПИТАНИЯ
#
7. Martins D.A., Custodio L., Barreira L., Pereira H. et al. Alternative 17. sources of n-3 long-chain polyunsaturated fatty acids in marine microalgae // Marine Drugs. 2013. Vol. 11, N 7. P. 2259-2281.
8. Ambati R.R., Moi P.S., Ravi S., Aswathanarayana R.G. Astaxanthin: 18. sources, extraction, stability, biological activities and its commercial applications - a review // Marine Drugs. 2014. Vol. 12, N 1.
P. 128-152.
9. Barros M.P., Poppe S.C., Souza-Junior T.P. Putative benefits 19. of microalgal astaxanthin on exercise and human health. // Braz.
J. Pharmacognos. 2011. Vol. 21. P. 283-289. 20.
10. Chan K.C., Pen P.J., Yin M.C. Anticoagulatory and antiinflammatory effects of astaxanthin in diabetic rats // J. Food Sci. 2012. Vol. 77, N 2. P. 76-80.
11. Yuan J.P., Peng J., Yin K., Wang J.H. Potential health-promoting effects of astaxanthin: a high-value carotenoid mostly from microal- 21. gae // Mol. Nutr. Food Res. 2011. Vol. 55, N 1. P. 150-165.
12. Zhao Z.W., Cai W., Lin Y.L., Lin Q.F. et al. Ameliorative effect of astaxanthin on endothelial dysfunction in streptozotocin-induced diabetes in male rats // Arzneimittelforschung. 2011. Vol. 61, N 4.
P. 239-246. 22.
13. Гладышев М.И. Незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты и их пищевые источники для человека // Журн. Сибир. федер. ун-та. Биология. 2012. Т. 4, № 5. С. 352-386.
14. Barros M.P., Poppe S.C., Bondan E.F. Neuroprotective properties 23. of the marine carotenoid astaxanthin and omega-3 fatty acids, and perspectives for the natural combination of both in krill oil // Nutrients. 2014, Vol. 6, N 3. P. 1293-1317.
15. Corsinovi L., Biasi F., Poli G., Leonarduzzi G. et al. Dietary lipids and 24. their oxidized products in Alzheimer's disease // Mol. Nutr. Food Res. 2011. Vol. 55. P. S161-S172.
16. Barros M.P., Marin D.P., Bolin A.P., de Cassia Santos Macedo R. et
al. Combined astaxanthin and fish oil supplementation improves 25. glutathione-based redox balance in rat plasma and neutrophils. // Chem. Biol. Interact. 2012. Vol. 197, N 1. P. 58-67.
Xu J., Gao H., Zhang L., Chen C. et al. A combination of flaxseed oil
and astaxanthin alleviates atherosclerosis risk factors in high fat diet
fed rats // Lipids Health Dis. 2014. Vol. 13. P. 63.
Новожилов А.В., Тавровская Т.В., Войтенко Н.Г., Гончаров Н.В.
и др. Влияние антиоксидантов на состояние эритроцитов крыс
в условиях истощающей беговой нагрузки // Рос. физиол. журн.
им. И.М. Сеченова. 2013. Т. 99, № 10. С. 1223-1232.
Reeves P.G. Components of the AIN-93 diets as improvements in the
AIN-76A diet // J. Nutr. 1997. Vol.127. P. 838S-841S.
Бекетова Н.А., Вржесинская О.А., Коденцова В.М. и др. Коррекция
полигиповитаминоза у крыс различными дозами витаминов
на фоне обогащения рациона полиненасыщенными жирными
кислотами семейства ю-3 // Вопр. питания. 2013. Т. 82, № 4.
С. 39-47.
Вржесинская О.А., Бекетова Н.А., Коденцова В.М., Перевер-зева О.Г. и др. Влияние обогащения витаминдефицитного рациона крыс полиненасыщенными жирными кислотами семейства ю-3 на биомаркеры витаминного и антиоксидантного статуса // Вопр. питания. 2013. Т. 82, № 1. С. 45-52. Polotow T.G., Vardaris C.V., Mihaliuc A.R., Goncalves M.S. et al. Astaxanthin supplementation delays physical exhaustion and prevents redox imbalances in plasma and soleus muscles of Wistar rats // Nutrients. 2014. Vol. 6, N 12. P. 5819-5838. Шпак А.Н., Корочкина Е.А. Динамика уровня гормонов тестостерона и кортизола в сыворотке крови крыс при длительной нагрузке разной интенсивности // Международ. вестн. ветеринарии. 2012. № 2. С. 54-57. Mattei R., Polotow T.G., Vardaris C.V., Guerra B.A. et al. Astaxanthin limits fish oil-related oxidative insult in the anterior forebrain of Wistar rats: Putative anxiolytic effects? // Pharmacol. Biochem. Behav. 2011. Vol. 99. P. 349-355.
Сергутина А.В., Герштейн Л.М. Влияние L-ДОФА на мозг в зависимости от индивидуальных особенностей поведения // Журн. неврол. и психиатр. 2014. № 12. С. 56-59.
References
1. Kodentsova V.M., Kochetkova A.A., Smirnova E.A., Sarkisyan V.A. 10. et al. Fat component in the diet and providing with fat-soluble vitamins. Vopr Pitan [Probl Nutrition]. 2014; Vol. 83 (6): 4-17.
(in Russian) 11.
2. Davis P.F., Ozias M.K., Carlson S.E., Reed G.A. et al. Dopamine receptor alterations in female rats with diet-induced decreased brain docosahexaenoic acid (DHA): interactions with reproductive status. 12. Nutr Neurosci. 2010; Vol. 13 (4): 161-9.
3. Rapoport S.I., Igarashi M. can the rat liver maintain normal brain DHA metabolism in the absence of dietary DHA? Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. 2009; Vol. 81 (2-3): 119-23. 13.
4. Begum G., Harvey L., Dixon C. E., Sun D. ER stress and effects of DHA as an ER stress inhibitor. Transl Stroke Res. 2013; Vol. 4 (6): 635-42.
5. McNamara R.K., Sullivan J., Richtand N.M. Omega-3 fatty acid defi- 14. ciency augments amphetamine-induced behavioral sensitization in adult mice: prevention by chronic lithium treatment. J Psychiatr Res. 2008; Vol. 42 (6): 458-68.
6. Levant B., Ozias M.K., Davis P.F., Winter M. et al. Decreased brain 15. docosahexaenoic acid content produces neurobiological effects associated with depression: interactions with reproductive status in female
rats. Psychoneuroendocrinology. 2008; Vol. 33 (9): 1279-92. 16.
7. Martins D.A., Custodio L., Barreira L., Pereira H. et al. Alternative sources of n-3 long-chain polyunsaturated fatty acids in marine microalgae. Marine Drugs. 2013; Vol. 11 (7): 2259-81.
8. Ambati R.R., Moi P.S., Ravi S., Aswathanarayana R.G. Astaxanthin: 17. sources, extraction, stability, biological activities and its commercial applications - a review. Marine Drugs. 2014; Vol. 12 (1): 128-52.
9. Barros M.P., Poppe S.C., Souza-Junior T.P. Putative benefits 18. of microalgal astaxanthin on exercise and human health. Braz J Pharmacognos. 2011; Vol. 21: 283-9.
Chan K.C., Pen P.J., Yin M.C. Anticoagulatory and antiinflammatory effects of astaxanthin in diabetic rats. J Food Sci. 2012; Vol. 77 (2): 76-80.
Yuan J.P., Peng J., Yin K., Wang J.H. Potential health-promoting effects of astaxanthin: a high-value carotenoid mostly from microal-gae // Mol. Nutr. Food Res. 2011. Vol. 55, N 1. P. 150-165. Zhao Z.W., Cai W., Lin Y.L., Lin Q.F. et al. Ameliorative effect of astaxanthin on endothelial dysfunction in streptozotocin-induced diabetes in male rats. Arzneimittelforschung. 2011; Vol. 61 (4): 239-46.
Gladyshev M.I. Essential polyunsaturated fatty acids and their dietary sources for man. Zhurnal Sibirskogo Federal'nogo Univer-siteta. Biologiya [Journal of Siberian Federal University. Biology]. 2012; Vol. 4 (5): 352-86. (in Russian)
Barros M.P., Poppe S.C., Bondan E.F. Neuroprotective properties of the marine carotenoid astaxanthin and omega-3 fatty acids, and perspectives for the natural combination of both in krill oil. Nutrients. 2014; Vol. 6 (3): 1293-317.
Corsinovi L., Biasi F., Poli G., Leonarduzzi G. et al. Dietary lipids and their oxidized products in Alzheimer's disease. Mol Nutr Food Res. 2011; Vol. 55: S161-72.
Barros M.P., Marin D.P., Bolin A.P., de Cassia Santos Macedo R. et al. Combined astaxanthin and fish oil supplementation improves gluta-thione-based redox balance in rat plasma and neutrophils. Chem Biol Interact. 2012; Vol. 197 (1): 58-67.
Xu J., Gao H., Zhang L., Chen C. et al. A combination of flaxseed oil and astaxanthin alleviates atherosclerosis risk factors in high fat diet fed rats. Lipids Health Dis. 2014; Vol. 13: 63. Novozhilov A.V., Tavrovskaya T.V., Voytenko N.G., Goncharov N.V. et al. Effect of antioxidants on the state of erythrocytes of rats in a draining running load. Rossiyskiy Fiziologicheskiy Zhurnal
54
Ю.С. Сидорова, С.Н. Зорин, Н.А. Петров и др.
im I.M. Sechenova [Russian Journal of Physiology (Formely I.M. 22. Sechenov Physiological Journal)]. 2013; Vol. 99 (10): 1223-32. (in Russian)
19. Reeves P.G. Components of the AIN-93 diets as improvements in the AIN-76A diet. J Nutr. 1997; Vol.127: 838S-41S. 23.
20. Beketova N.A., Vrzhesinskaya O.A., Kodentsova V.M. et al. Correction of polyhypovitaminosis in rats with different doses of vitamins on a background enrich the diet with polyunsaturated fatty acids family of ra-3. Vopr Pitan [Probl Nutrition]. 2013; Vol. 82 (4): 39-47. 24. (in Russian)
21. Vrzhesinskaya O.A., Beketova N.A., Kodentsova V.M. et al. Effect of enrichment of the vitamindeficit diet of rats with polyunsaturated
fatty acids ro-3 family on biomarkers of vitamins and antioxidant 25. status. Vopr Pitan [Probl Nutrition]. 2013; Vol. 82 (1): 45-52. (in Russian)
Polotow T.G., Vardaris C.V., Mihaliuc A.R., Goncalves M.S. et al. Astaxanthin supplementation delays physical exhaustion and prevents redox imbalances in plasma and soleus muscles of Wistar rats. Nutrients. 2014; Vol. 6 (12): 5819-38.
Shpak A.N., Korochkina E.A. Dynamics of the hormones testosterone and cortisol in blood serum of rats under continuous load of varying intensity. Mezhdunarodnyy Vestnik Veterinarii. 2012; N 2: 54-7.
Mattei R., Polotow T.G., Vardaris C.V., Guerra B.A. et al. Astaxanthin limits fish oil-related oxidative insult in the anterior forebrain of Wistar rats: Putative anxiolytic effects? Pharmacol Biochem Behav. 2011; Vol. 99: 349-55.
Sergutina A.V., L.M. Gernstein L-DOPA impact on the brain according to individual behaviour features. Zhurnal Nevrologii i Psichiatrii. 2014; 12: 56-9.
55
