CC BY
65
УДК 577.357
© Б.М. Азнабаев, Т.Р. Мухамадеев, З.Р. Янбухтина, Г.М. Арсланов, И.В. Петрова, 2015
12 12 2 3 1
Б.М. Азнабаев , , Т.Р. Мухамадеев , , З.Р. Янбухтина , Г.М. Арсланов , И.В. Петрова
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПЕРФТОРОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ НА ПРОЦЕССЫ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ В МОДЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ
1ГБОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет»
Минздрава России, г. Уфа 2 ЗАО «Оптимедсервис», г. Уфа 3МБУЗ «Городская клиническая больница № 10», г. Уфа
В статье представлены результаты исследования влияния перфторорганического соединения отечественного производства (перфтор-1,3-диметилциклогексан) на процессы свободнорадикального окисления в модельной системе in vitro. Полученные в результате исследования данные о прооксидантной активности (увеличение уровня спонтанного свечения, укорочение латентного периода, увеличение вспышки и светосуммы) перфтор-1,3-диметилциклогексана сопоставимы с данными об активности зарубежного аналога, широко используемого для витреоретинальных вмешательств.
Ключевые слова: перфторорганические соединения (ПФОС), хемилюминесценция, свободнорадикальное окисление, перфтор-1,3-диметилциклогексан, перфтордекалин.
B.M. Aznabaev, T.R. Mukhamadeev, Z.R. Yanbukhtina, G.M. Arslanov, I.V. Petrova STUDY OF PERFLUOROCARBONS INFLUENCE ON FREE RADICALS OXIDATION PROCESSES IN A MODEL SYSTEM
The study presents the research results of influence of domestic perfluorocarbon liquid (perfluoro-1,3-dimethylcyclohexane) on free radical oxidation processes in an in vitro model system. The obtained data on prooxidant activity of perfluoro-1,3-dimethylcyclohexane are comparable to that of foreign analogues widely used for vitreoretinal surgery.
Key words: PFCs, chemiluminescence, free radical oxidation, perfluoro-1,3-dimethylcyclohexane, perfluorodecalin.
Свободнорадикальное окисление (СРО) -важный и многогранный биохимический процесс превращений кислорода, липидов, нуклеиновых кислот, белков и других соединений под действием свободных радикалов. В условиях нормы свободные радикалы не вызывают дезорганизации биологических мембран и цитозо-ля клеток, поскольку минимальный уровень их образования адекватно нивелируется биоанти-оксидантами. Однако в условиях интенсификации образования свободных радикалов при патологических состояниях (ишемии и гипоксии различного генеза, стрессовых ситуациях, хирургических вмешательствах и т.д.) возможно развитие относительной, а также абсолютной недостаточности антиоксидантной системы. Таким образом, биологические молекулы становятся мишенями высокореактогенных радикалов кислорода [6].
Процессы СРО играют важную роль при развитии многих глазных заболеваний, в т. ч. патологии заднего сегмента глаза [10,13,15, 17,18]. Сетчатка, являясь тканью с высоким парциальным напряжением кислорода (70 мм рт. ст.), очень уязвима к оксидативному стрессу [16]. Важно, чтобы медицинские изделия, применяемые при хирургическом лечении вит-реоретинальной патологии, были биологически инертны и не усугубляли имеющийся ок-сидативный стресс.
В современной витреоретинальной хирургии перфторорганические соединения
(ПФОС) являются незаменимым инструментом, поскольку обладают уникальными физико-химическими свойствами: высоким удельным весом, низкой вязкостью, умеренным поверхностным натяжением, прозрачностью и нерастворимостью в воде [11,14]. Высокий удельный вес ПФОС позволяет выправить отслоенную сетчатку и вытеснить субретинальную жидкость из ретинальных разрывов, облегчает процедуру удаления эпиретинальных мембран и устраняет тракционные влияния при пролифе-ративных процессах в стекловидном теле. Прозрачность не ограничивает визуализацию операционного поля и проведение интраоперацион-ной эндолазеркоагуляции, а поверхностное натяжение обеспечивает необходимую когезив-ность после введения в полость стекловидного тела. Низкая вязкость ПФОС обеспечивает необходимую легкость и маневренность во время его введения и удаления [7,8].
Сотрудники научно-медицинской ассоциации «Оптимедсервис» и кафедры офтальмологии с курсом ИПО ГБОУ ВПО БГМУ МЗ РФ (г. Уфа) предложили для тампонады полости стекловидного тела использовать ПФОС отечественного производства - перфтор-1,3-диметилциклогексан [1]. Стоит отметить, что ранее перфтор-1,3-диметилциклогексан в вит-реоретинальной хирургии широко не использовался, за исключением нескольких клинических случаев поднятия вывихнутого хрусталика из полости стекловидного тела [12,19].
ряться в гидрофобной области биологических мембран. Это в свою очередь может приводить к ускорению процессов свободноради-кального окисления жирных кислот биомембран с последующим их повреждением [2].
1 g | к
Рис. 1. Дозозависимое прооксидантное влияние перфтор-1,3-диметициклогексана («Оптимед», Россия). 1 - 1,0 мл, 2 - 0,5 мл, 3 - 0,1 мл, К - контроль
Актуальны изучение влияния предложенного ПФОС на процессы свободноради-кального окисления и сравнение с широко используемым зарубежным аналогом - ПФОС «Dk-line» (Bausch+Lomb, США). Регистрация хемилюминесценции (ХЛ) - свечения, возникающего при взаимодействии свободных радикалов, позволяет исследовать влияние химических веществ на процессы СРО [3,4,5].
Цель - исследовать и сравнить влияние отечественного и зарубежного ПФОС на процессы свободнорадикального окисления в модельной системе in vitro.
Материал и методы Исследование проводили на хемилюми-нометре ХЛ-003 [4]. Для исследования брали образцы № 1 - перфтор-1,3-диметицикло-гексан («Оптимед», Россия), № 2 - перфтор-декалин («Dk-line», Bausch+Lomb, США) в объеме от 0,1 до 1,0 мл. Образцы добавляли в тест-систему, в которой инициируется реакция образования активных форм кислорода (АФК). В качестве модели использовали 20 мл солевого буфера с добавлением цитрата и люминола [5].
Оценивали наиболее информативные параметры ХЛ: светосумму свечения по интенсивности излучения и амплитуду максимального свечения (I max). Интенсивность данных параметров модельной системы без добавления образцов принимали за 100%. Проводили не менее 10 измерений в каждом объеме образца. Для оценки статистической значимости между показателями исследуемых образцов использовали непараметрический критерий Манна-Уитни.
Результаты и обсуждение Результаты исследования образцов № 1 и № 2 представлены на рис. 1-3 и в таблице.
Как видно из таблицы, добавление исследуемых образцов в модельную систему увеличивало уровень спонтанного свечения, укорачивало латентный период, увеличивало вспышку и светосумму ХЛ. В максимальном объеме (1,0 мл) исследуемые образцы не имели между собой статистически значимых различий (p>0,005). Известно, что некоторые ПФОС могут нарушать гомеостаз антиокси-дантных систем [9]. ПФОС способны раство-
Таблица
Изменение светосуммы и максимальной светимости ХЛ модельной системы, генерирующей АФК, при добавлении образцов ПФОС
\\
л 11/ / /
•„ А, л . \
Рис. 2. Дозозависимое прооксидантное влияние перфтордека-лина (Bausch+Lomb, США). 4 - 1,0 мл, 5 - 0,5 мл, 6 - 0,1 мл, К - контроль
64.00
ЩЖ
Ш 20 12:80 Ж Л:
-г
4
-j / \
| к / \\ \
1Ш j*1 [Г''^!1' ■ ■ ■ 1 ■ ■ В ■
Рис. 3. Сравнение прооксидантного влияния двух образцов ПФОС в наивысшей концентрации 1,0 мл (1 - перфтор-1,3-диметициклогексан и 4 - перфтордекалин) по отношению к контролю (К)
Образцы ПФОС Объем, мл Изменение светосуммы, % Изменение I max, %
№ 1 0,1 104,9 ± 2,1 % 101,52 ± 2,5 %
0,5 117,14 ± 1,7 % 103,34 ± 1,8 %
1,0 118,21 ± 1,3 % 110,36 ± 2,0 %
№ 2 0,1 101,55 ± 2,4 % 98,71 ± 1,3 %
0,5 112,64 ± 1,5 % 104,68 ± 0,9 %
1,0 118,76 ± 1,1 % 108,48 ± 1,9 %
Интенсивность параметров модельной системы без добавления образцов принята за 100%.
В целом выявленная в результате исследования незначительная прооксидантная активность (увеличение уровня спонтанного свечения, укорочение латентного периода, увеличение вспышки и светосуммы ХЛ) пер-фтор-1,3-диметилциклогексана сопоставима с активностью зарубежного аналога, широко используемого для витреоретинальных вмешательств.
Заключение
Прооксидантная активность отечественного ПФОС, выявленная в модельной системе in vitro, сопоставима с зарубежным аналогом, что позволяет продолжить исследования для оценки возможности его использования в качестве интраокулярного импланта у больных с хирургической патологией заднего сегмента глаза.
Сведения об авторах статьи: Азнабаев Булат Маратович - д.м.н., проф., зав. кафедрой офтальмологии с курсом ИПО ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел./факс: 8(347) 275-97-65.
Мухамадеев Тимур Рафаэльевич - к.м.н., доц. кафедры офтальмологии с курсом ИПО ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел./факс: 8(347) 275-97-65. E-mail: [email protected]. Янбухтина Зиля Раилевна - зам. ген. директора ЗАО «Оптимедсервис». Адрес: 450000, г. Уфа, ул. 50 лет СССР, 8. Тел./факс: 8(347) 277-60-60.
Арсланов Глеб Маратович - врач-офтальмолог МБУЗ ГКБ №10 г. Уфы. Адрес: г. Уфа, ул. Кольцевая 47. Тел./факс: 8(347) 242-72-14. E-mail: [email protected].
Петрова Ирина Владимировна - м.н.с. ЦНИЛ ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел./факс: 8(347) 275-97-65. E-mail: [email protected].
ЛИТЕРАТУРА
1. Азнабаев, Б.М. Инновационные технологии в офтальмологии / Б.М. Азнабаев, Т.Р. Мухамадеев, З.Р. Янбухтина // 7-й Российский общенациональный офтальмологический форум: сб. науч. тр. - М.: Апрель, 2014. - Т. 2. - С. 526-528.
2. Биохимические изменения в крови при плеторическом введении перфторана / Н.Г. Волжина [и др.] // Физиологически активные вещества на основе перфторуглеродов в военной медицине. - СПб., 1997. - С. 17-19.
3. Фархутдинов, P.P. Хемилюминесценция биологического материала в экспериментальной и клинической медицине. - Уфа, 2003. - 76 с.
4. Фархутдинов, Р.Р. Прибор для регистрации хемилюминесценции (Хемилюминомер-ХЛ-003) / Р.Р. Фархутдинов, В.А. Лихов-ских // Методы оценки антиоксидантной активности биологически активных веществ лечебного и профилактического назначения. - М., 2005. - С. 155-172.
5. Фархутдинов, Р.Р. Методика исследования хемилюминесценции биологического материала на хемилюминомере ХЛ-003 / Р.Р. Фархутдинов, С.И. Тевдорадзе // Определение антиоксидантной активности методом регистрации хемилюминесценции. - М., 2005. - С. 125-146.
6. Чеснокова, Н.П. Механизмы структурной и функциональной дезорганизации биосистем под влиянием свободных радикалов / Н.П. Чеснокова, Е.В. Понукалина, М.Н. Бизенкова // Фундаментальные исследования. - 2007. - N° 4. - С. 21-31.
7. Drury, B. Short-term intraocular tamponade with perfluorocarbon heavy liquid / B. Drury, R.D. Bourke // British Journal of Ophthalmology. - 2011. - Vol. 95(5). - P. 694-698.
8. Georgalas, I. Perfluorocarbon liquids in vitreoretinal surgery: a review of applications and toxicity / I. Georgalas, I. Ladas, I. Tservakis [et al.] // Cutaneous and Ocular Toxicology. - 2011. - Vol. 30(4). - P. 251-262.
9. Hu, X.Z. Effects of perfluorooctanoate and perfluorooctane exposure on hepatoma Hep G2 cells / X.Z. Hu, D.C. Hu // Arch. Toxicol. -2009. - Vol. 83. - P. 851-861.
10. Madsen-Bouterse, S.A. Oxidative stress and diabetic retinopathy: pathophysiological mechanisms and treatment perspectives / S.A. Madsen-Bouterse, R.A. Kowluru // Endocr.Metab.Disord. - 2008. - Vol. 9. - P. 315-327.
11. Rizzo, S. Vitreous substitute and tamponade substances for microincision vitreoretinal surgery / S. Rizzo, F. Barca // Dev Ophthalmol. -2014. - Vol. 54. - P. 92-101.
12. Rowson, N.J. Perfluorocarbon heavy liquids in the management of posterior dislocation of the lens nucleus during phacoemulsification / N.J. Rowson, A.S. Bacon, P.H. Rosen // Br J Ophthalmol. - 1992. - Vol. 76(3). - P. 169-170.
13. Sacca, S.C. Gene-environment interactions in ocular diseases / S.C. Sacca, C. Bolognesi, A. Battistella [et al.] // Mutat.Res. - 2009. -Vol. 667. - P. 98-117.
14. Sargent, J.W. Properties of perfluorinated liquids / J.W. Sargent, R.J. Seffl // Fed Proc. c 1970. - Vol. 29(5). - P. 1699-1703.
15. Van Reyk, D.M. The retina: oxidative stress and diabetes / D.M. Van Reyk, M.C. Gillies, M.J. Davies // RedoxRep. - 2003. - Vol. 8. -P. 187-192.
16. Whitehead, A.J. Macular pigment: review of current knowledge / A.J. Whitehead, J.A. Mares, R.P. Danis // Archives of Ophthalmology. - 2006. - Vol. 124(7). - P. 1038-1045.
17. Winkler, B.S. Oxidative damage and age-related macular degeneration / B.S. Winkler, M.E. Boulton, J.D. Gottsch [et al.] // Mol. -1999. - Vol. 5. - P. 32.
18. Zheng, L. Role of nitricoxide, superoxide, peroxynitrite and PARP in diabetic retinopathy / L. Zheng, T.S. Kern // Front.Biosci. -2009. - Vol. 14. - P. 3974-3987.
19. Zhu, X. Cause and management of dislocated nuclear fragments during phacoemulsification / X. Zhu, W. Wei, Y. Shi [et al.] // Zhong-hua Yan Ke Za Zhi. - 2000. - Vol. 36(2). - P. 101-103.
