Научная статья на тему 'Концентрация дейтерия в пищевых продуктах и влияние воды с модифицированным изотопным составом на показатели свободнорадикального окисления и содержание тяжелых изотопов водорода у экспериментальных животных'

Концентрация дейтерия в пищевых продуктах и влияние воды с модифицированным изотопным составом на показатели свободнорадикального окисления и содержание тяжелых изотопов водорода у экспериментальных животных Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
631
79
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Вопросы питания
Scopus
ВАК
PubMed
Ключевые слова
ДЕЙТЕРИЙ / DEUTERIUM / ПИЩЕВЫЕ ПРОДУКТЫ / FOOD PRODUCTS / ВОДА СО СНИЖЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ДЕЙТЕРИЯ / DEUTERIUM DEPLETED WATER / ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ / CHEMILUMINESCENCE / ЛИОФИЛИЗИРОВАННЫЕ ТКАНИ / LYOPHILIZED TISSUE / КРЫСЫ / RATS

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Басов Александр Александрович, Быков Илья Михайлови, Барышев Михаил Геннадьевич, Джимак Степан Сергеевич, Быков Михаил Ильич

В статье представлены результаты исследования содержания дейтерия (D) в пищевых продуктах, а также влияния воды с модифицированным изотопным составом со сниженным содержанием дейтерия (ВМИС ССД) на концентрацию тяжелых изотопов водорода в крови и лиофилизированных тканях крыс. Наиболее существенное различие в содержании D выявлено при изучении образцов картофеля и свиного жира, у которых показатели стандартного дельта-обозначения (8) D в промилле, привязанные к международному стандарту SMOW (Standard Mean Ocean Water), составили соответственно -83,2%о и -250,7% (p<0,05). Среди исследованных образцов воды концентрация D колебалась от -75,5%о («Нарзан») до +72,1%о («Кубай»), что свидетельствует о способности ряда пищевых продуктов увеличивать содержание тяжелых атомов водорода в организме. При экспериментальном моделировании пищевого рациона крыс-самцов линии Вистар в возрасте 5-6 мес (масса тела 235±16 г) путем использования ВМИС ССД (8D = -743,2%) вместо питьевой воды (8D=-37,0%) с идентичным минеральным составом показано, что через 2 нед возможно достоверное (p<0,05) формирование изотопного (дейтерий-протий, D/H) гради43 ента в организме. Изменения направленности изотопного D/H градиента у лабораторных животных в сравнении с его физиологическими показателями (72-127%, «плазма>>ткани») обусловлено различной скоростью реакций изотопного обмена в плазме крови и тканях (печени, почки, сердца), что объясняется поступлением в составе модифицированного пищевого рациона органических субстратов с большей, чем у ВМИС ССД, концентрацией D, которые участвуют в построении клеточных структур и приводят в итоге к перераспределению D и смене направленности D/H градиента «плазма<<ткани» от 87,29% (плазма-почка) до 188,72% (плазма-сердце), что сопровождается изменением адаптационных возможностей организма. Подобное применение пищевых веществ с модифицированным изотопным составом, направленным на уменьшение содержания тяжелых нерадиоактивных атомов, позволит проводить целенаправленную нутриционную коррекцию прооксидантно-антиоксидантного статуса у населения в регионах с неблагоприятной экологической обстановкой, стимулируя работу цитопротективных механизмов за счет создаваемого изотопного D/H градиента, который оказывает влияние на различные компоненты системы неспецифической защиты, включая процессы свободнорадикального окисления. Кроме того, периодическая оценка изотопного состава нутриентов позволит осуществлять мониторинг качества потребляемых населением пищевых продуктов, а при необходимости производить определение географической локации их происхождения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Басов Александр Александрович, Быков Илья Михайлови, Барышев Михаил Геннадьевич, Джимак Степан Сергеевич, Быков Михаил Ильич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Determination of deuterium concentration in foods and influence of water with modified isotopic composition on oxidation parameters and heavy hydrogen isotopes content in experimental animals

The article presents the results of the study of the deuterium (D) content in food products, as well as the influence of deuterium depleted water(DDW) on the concentration of heavy hydrogen isotopes in the blood and lyophilized tissues of rats. The most significant difference in the content of D was found between potato and pork fat, which indexes the standard delta notation (8) D in promille, related to the international standard SMOW (Standard Mean Ocean of Water) amounted to -83,2% and -250,7%, respectively (p<0,05). Among the investigated samples of water deuterium concentration ranged from -75,5% (Narzan) to +72,1% (Kubai), that indicates the ability of some food products to increase the concentration of heavy hydrogen atoms in the body. The data obtained in the experimental modeling of the diet of male Wistar rats in the age of 5-6 mo (weight 235 ± 16 g) using DDW (8D = -743,2 %) instead of drinking water (8D = -37,0 %) with identical mineral composition showed that after 2 weeks significant (p <0,05) formation of isotopic (deuterium-protium, D/H) gradient in the body is possible. Changing the direction of isotopic D/H gradient in laboratory animals in comparison with its physiological indicators (72-127%, «plasma>>tissue») is due to different rates of isotopic exchange reactions in plasma and tissues (liver, kidney, heart), which can be explained by entering into the composition of a modified diet of organic substrates with more than DDW concentration D, which are involved in the construction of cellular structures and eventually lead to a redistribution of D and change direction of D/H gradient «plasma<

Текст научной работы на тему «Концентрация дейтерия в пищевых продуктах и влияние воды с модифицированным изотопным составом на показатели свободнорадикального окисления и содержание тяжелых изотопов водорода у экспериментальных животных»

#

ГИГИЕНА ПИТАНИЯ

Для корреспонденции

Быков Илья Михайлович - доктор медицинских наук, профессор,

заведующий кафедрой фундаментальной и клинической

биохимии ГБОУ ВПО «Кубанский государственный медицинский

университет» Минздрава России

Адрес: 350063, г. Краснодар, ул. Седина, д. 4

Телефон: (861) 268-02-30

E-mail: ilyamb@ksma.ru

А.А. Басов1, И.М. Быков1, М.Г. Барышев2, С.С. Джимак2, 3, М.И. Быков1

Концентрация дейтерия в пищевых продуктах и влияние воды с модифицированным изотопным составом на показатели свободнорадикального окисления и содержание тяжелых изотопов водорода у экспериментальных животных

Determination of deuterium concentration in foods and influence of water with modified isotopic composition on oxidation parameters and heavy hydrogen isotopes content in experimental animals

A.A. Basov1, I.M. Bykov1, M.G. Baryshev2, S.S. Dzhimak2, 3, M.I. Bykov1

1 ГБОУ ВПО «Кубанский государственный медицинский университет» Минздрава России, Краснодар

2 ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет», Краснодар

3 ФГБУН «Южный научный центр» РАН, Ростов-на-Дону

1 Kuban State Medical University, Krasnodar

2 Kuban State University, Krasnodar

3 Southern Scientific Center, Rostov-on-Don

В статье представлены результаты исследования содержания дейтерия (D) в пищевых продуктах, а также влияния воды с модифицированным изотопным составом со сниженным содержанием дейтерия (ВМИС ССД) на концентрацию тяжелых изотопов водорода в крови и лиофилизированных тканях крыс. Наиболее существенное различие в содержании D выявлено при изучении образцов картофеля и свиного жира, у которых показатели стандартного дельта-обозначения (8) D в промилле, привязанные к международному стандарту SMOW (Standard Mean Ocean Water), составили соответственно -83,2%о и -250,7% (p<0,05). Среди исследованных образцов воды концентрация D колебалась от -75,5%о («Нарзан») до +72,1%о («Кубай»), что свидетельствует о способности ряда пищевых продуктов увеличивать содержание тяжелых атомов водорода в организме. При экспериментальном моделировании пищевого рациона крыс-самцов линии Вистар в возрасте 5-6 мес (масса тела 235±16 г) путем использования ВМИС ССД (8D = -743,2%) вместо питьевой воды (8D=-37,0%) с идентичным минеральным составом показано, что через 2 нед возможно достоверное (p<0,05) формирование изотопного (дейтерий-протий, D/H) гради-

43

ента в организме. Изменения направленности изотопного D/H градиента у лабораторных животных в сравнении с его физиологическими показателями (72-127%е, «плазма>>ткани») обусловлено различной скоростью реакций изотопного обмена в плазме крови и тканях (печени, почки, сердца), что объясняется поступлением в составе модифицированного пищевого рациона органических субстратов с большей, чем у ВМИС ССД, концентрацией D, которые участвуют в построении клеточных структур и приводят в итоге к перераспределению D и смене направленности D/H градиента «плазма<<ткани» от 87,29% (плазма-почка) до 188,72% (плазма-сердце), что сопровождается изменением адаптационных возможностей организма. Подобное применение пищевых веществ с модифицированным изотопным составом, направленным на уменьшение содержания тяжелых нерадиоактивных атомов, позволит проводить целенаправленную нутриционную коррекцию прооксидантно-антиоксидантного статуса у населения в регионах с неблагоприятной экологической обстановкой, стимулируя работу цитопротективных механизмов за счет создаваемого изотопного D/H градиента, который оказывает влияние на различные компоненты системы неспецифической защиты, включая процессы свободнорадикального окисления. Кроме того, периодическая оценка изотопного состава нутриентов позволит осуществлять мониторинг качества потребляемых населением пищевых продуктов, а при необходимости производить определение географической локации их происхождения.

Ключевые слова: дейтерий, пищевые продукты, вода со сниженным содержанием дейтерия, хемилюминес-ценция, лиофилизированные ткани, крысы

The article presents the results of the study of the deuterium (D) content in food products, as well as the influence of deuterium depleted water (DDW) on the concentration of heavy hydrogen isotopes in the blood and lyophilized tissues of rats. The most significant difference in the content of D was found between potato and pork fat, which indexes the standard delta notation (8) D in promille, related to the international standard SMOW (Standard Mean Ocean of Water) amounted to -83,2% and -250,7%, respectively (p<0,05). Among the investigated samples of water deuterium concentration ranged from -75,5% (Narzan) to +72,1% (Kubai), that indicates the ability of some food products to increase the concentration of heavy hydrogen atoms in the body. The data obtained in the experimental modeling of the diet of male Wistar rats in the age of 5-6 mo (weight 235 ± 16 g) using DDW (8D = -743,2 %) instead of drinking water (8D = -37,0 %) with identical mineral composition showed that after 2 weeks significant (p <0,05) formation of isotopic (deuterium-protium, D/H) gradient in the body is possible. Changing the direction of isotopic D/H gradient in laboratory animals in comparison with its physiological indicators (72-127%, «plasma>>tissue») is due to different rates of isotopic exchange reactions in plasma and tissues (liver, kidney, heart), which can be explained by entering into the composition of a modified diet of organic substrates with more than DDW concentration D, which are involved in the construction of cellular structures and eventually lead to a redistribution of D and change direction of D/H gradient «plasma<<tissue» from 87,29% (plasma-kidney) to 188,72% (plasma-heart), which can be explained by a change in the adaptation of the body. This use of nutrients with modified isotopic composition, aimed at reducing the level of heavy non-radioactive atoms will allow the targeted nutritional correction of prooxidant-antioxidant status of the population in areas with adverse environmental conditions, stimulating by created isotopic D/H gradient cytoprotective mechanisms influencing the various components of nonspecific protection, including free radical oxidation processes. And then again, periodic assessment of the isotopic composition of nutrients will monitor the quality of food consumed by the population, and if necessary, to the definition of the geographical location of their origin. Key words: deuterium, food products, deuterium depleted water, chemiluminescence, lyophilized tissue, rats

Изучение распространенности изотопов различных химических элементов в биосистемах представляет собой одну из актуальных проблем современной биологии и медицины, что связано со способностью более тяжелых атомов существенно влиять на скорость метаболических процессов в живых организмах, а следовательно, изменять их адаптационные возможности и выживаемость в меняющихся условиях внешней среды [6, 19, 22]. Одним из ключевых механизмов, приводящих к увеличению количества тяжелых изотопов в организме в результате усиления реакций изотопного обмена, является их поступление в составе пищевого рациона, что связано с различной сте-

44

пенью кумуляции тяжелых атомов в пищевых продуктах в зависимости от их химического состава. Этим объясняется также возможность проведения корригирующих мероприятий по изменению процентного содержания тяжелых изотопов in vivo при введении в пищевой рацион продуктов с модифицированным изотопным составом. Подобные возможности появились в связи с развитием технологий получения пищевых веществ с заданным соотношением легких и тяжелых изотопов [12, 24].

Известно, что самым распространенным тяжелым изотопом в биообъектах является дейтерий (D), количество которого в плазме крови в несколько раз превышает показатели калия, кальция,

#

А.А. Басов, И.М. Быков, М.Г. Барышев и др.

магния и намного больше содержания многих микроэлементов (фтора, йода, меди, марганца и кобальта). В работе [7] было показано, что в плазме крови человека концентрация D выше, чем в принимаемой им питьевой воде, являющейся основным источником тяжелых изотопов водорода, однако, поскольку последний входит в состав не только воды, но и органических молекул, из которых состоят белки, жиры и углеводы, можно предположить, что колебания содержания D в тканях обусловлены составом пищевого рациона в целом. Вода с модифицированным изотопным составом со сниженным содержанием дейтерия (ВМИС ССД) - изотополог воды 1Н2160, образованный легкими стабильными изотопами входящих в его состав элементов, содержание которого в природной воде составляет 99,73-99,76 мол.% (молекулярных процента). Как моноизотопная композиция 1Н2160 является предельным случаем изотопной чистоты, которой в естественных условиях не существует. Для ее получения ведут тонкую многостадийную очистку природных вод или синтезируют из исходных элементов 1Н2 и 160. В то же время природная вода представляет собой многокомпонентную смесь изотопологов, где на 106 молекул воды в среднем содержится 311 молекул 1HD16O. Весовые количества изотопологов в природной воде рассчитаны на основании данных прямого определения их содержания методом молекулярной спектроскопии [20]. Концентрация молекул воды, содержащих тяжелые изотопы водорода, в природной воде колеблется в пределах, зафиксированных в основном международном стандарте изотопного состава гидросферы - SMOW, который определен по изотопному составу глубинной воды Мирового океана, и содержание дейтерия у него в соответствии с показателями стандартного дельта-обозначения в промилле) составляет 0,0%о. При этом положительная величина отклонения характеризует обогащение анализируемого образца тяжелыми изотопами Р) по отношению к стандарту, а отрицательная указывает на обогащение анализируемого образца легкими изотопами (протий, Н).

Все возрастающий интерес медико-биологической научной общественности к соотношению изотопов водорода объясняется рядом биологических эффектов, которые наблюдаются при изменении соотношения D и Н в организме. ВМИС ССД может изменять скорость деления различных клеточных культур [10, 13, 16, 23], в том числе регулируя апоптоз. Согласно данным литературы, такие воздействия сопровождаются повышением адаптивных возможностей и структурными перестройками иммунных органов (тимуса и селезенки) у экспериментальных животных [5, 14], в том числе было показано, что ВМИС ССД обладает радиопротекторными свойствами [9]. В ряде работ

продемонстрировано ее влияние на состояние прооксидантно-антиоксидантной системы крови в физиологических условиях и при моделировании патологических процессов [2, 18]. Однако, несмотря на столь широкое внимание ученых разных стран к уникальным свойствам ВМИС ССД, до сих пор нет единого мнения о механизмах ее влияния на биологические объекты.

Принимая во внимание все вышеизложенное, целью исследования являлось изучение изотопного состава некоторых пищевых продуктов, а также оценка влияния ВМИС ССД на показатели свободнорадикального окисления (СРО) и концентрацию тяжелых атомов водорода в плазме крови и тканях печени, почки и сердца в эксперименте на лабораторных животных.

Материал и методы

Объектом исследования были пищевые продукты, а также кровь и лиофилизированные внутренние органы (печень, почки, сердце) 20 крыс-самцов линии Вистар в возрасте 5-6 мес (масса тела 235±16 г, колебание массы тела по группе ±12 г). Исследуемые пищевые продукты и воду приобретали в оптово-розничной сети г. Краснодара. Для определения изотопного состава продуктов питания и лиофилизированных органов брали органический образец массой от 0,5 до 3 мг, что связано с различной плотностью образцов, который далее высушивали сублимацией в соответствии с методом [15], после чего отбирали 50±10 мкг вещества для анализа и проводили изучение его изотопного состава с использованием масс-спектрометра «DELTAp|us», снабженного периферийным устройством для пробоподготов-ки к изотопному анализу водорода «H/Device» («Finnigan», Германия) по методике [25] в собственной модификации [12].

ВМИС ССД получали на установке, разработанной в Кубанском государственном университете, исходный показатель 5D в получаемой воде составлял (-743,2%о), минерализацию полученной воды производили путем добавления минеральных солей для получения физиологически полноценного минерального состава питьевой воды (минерализация 314-382 мг/л: гидрокарбонаты 144-180 мг, сульфаты менее 1 мг, хлориды 60-76 мг, кальций 6 мг, магний 3 мг, натрий 50-58 мг, калий 50-58 мг). Минеральный состав ВМИС ССД (5D=-743,2%o) и воды (5D=-37,0%) был идентичен.

Определение концентрации дейтерия в воде и плазме крови было проведено с помощью спектрометра ядерного магнитного резонанса (ЯМР) «JEOL JNM-ECA» 400MHz («Jeol», Япония), по методике [1] на базе Центра коллективного

45

#

пользования «Диагностика структуры и свойств наноматериалов» ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет» (г. Краснодар), при финансовой поддержке гранта Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых МК-1568.2014.4.

Изучение влияния ВМИС ССД на изотопный состав плазмы крови и тканей, а также оценку интенсивности СРО проводили на крысах, которые были разделены на 2 группы: животные 1-й группы (опытная группа, n=10) в течение 2 нед получали виварный рацион и ВМИС ССД (-743,2%о), 2-й группы (интактная группа, n=10) - виварный рацион и минерализованную питьевую воду (-37,0% ). Все животные содержались в виварии при сходных условиях в отношении температуры, влажности, освещения.

Для оценки интенсивности СРО в плазме крови был использован метод люминол-зависи-мой Н202-индуцированной хемилюминесценции, максимум вспышки хемилюминесценции (МВХЛ) измеряли на хемилюминотестере ЛТ-01 («Horos», Joint Venture Soviet-Swedish Company, РФ) по методике [4], результаты выражали в виде МВХЛ в условных единицах (усл. ед.). Измерение уровня свободных радикалов в гомоге-натах тканей (печени, почки и сердца) проводили с помощью электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) на спектрометре «JES Fa 300» («JEOL», Япония) в X-диапазоне (СВЧ мощность 1 мВт, частота микроволнового излучения 9144 МГц, амплитуда высокочастотной модуляции 0,1 мТл), образцы тканей предварительно подвергали лиофилизации (в лиофильной сушилке «ЛС-1000» («Проинтех», РФ), концентрацию парамагнитных центров (ПМЦ) в пересчете на 1 г образца (ПМЦ/г) определяли путем сравнения с сигналом стандартного образца (TEMPOL) по методу [12]. Исследование проводили в рамках задания Министерства образования и науки РФ (проект № 1269).

Статистическую обработку полученных данных осуществляли методами вариационной статистики с использованием свободного программного обеспечения - системы статистического анализа R (R Development Core Team, 2008). Оценку достоверности найденных отличий средних величин (M) между группами проводили с помощью непараметрического U-критерия Манна-Уитни (для независимых групп, достоверным считали различие при р<0,05).

Результаты и обсуждение

Содержание D в воде, поступающей в водопроводную сеть г. Краснодара, составило -35,7%о, т.е. было несколько ниже международного стан-

дарта изотопного состава гидросферы SMOW, что позволяет говорить об отсутствии антропогенного загрязнения ее тяжелыми изотопами водорода и невозможности избыточного поступления дейтерия в организм при употреблении такой воды населением.

При анализе данных о содержания D в пищевых продуктах (табл. 1) выявлено его существенное отличие от содержания в водопроводной воде, особенно в свином и говяжьем жире, сливочном масле, концентрация D в которых была меньше на 22,3, 19,1 и 16,5% соответственно (p<0,05). Менее значимые различия отмечены при изучении мясных продуктов: с концентрацией D на 7,9-8,6% ниже, чем у воды в этом регионе. В свою очередь данные по содержанию D в овощах и зерне были меньше показателей водопроводной воды лишь на 5,1-5,8%. При оценке содержания D в дистиллированной и бидистиллированной воде, полученных из водопроводной воды, не было найдено статистически значимых отличий в сравнении с уровнем D в последней (табл. 2), тогда как в некоторой бутилированной воде содержание D значимо отличалось. При этом в ряде проб выявлено превышение стандарта SMOW на 0,8-7,2%, что может приводить к избыточному поступлению D в организм при употреблении такой воды населением.

В то же время среди бутилированных образцов воды отмечено и заметно меньшее содержание D в сравнении со стандартом SMOW (см. табл. 2): наиболее значимо отличалась вода «Нарзан», показатели D в которой были ниже значения SMOW на 7,6%, а в сравнении с водопроводной водой на 4,1%, что говорит о целесообразности ее применения в пищевом рационе с целью снижения содержания тяжелых изотопов водорода в организме. Актуальность этого вопроса обусловлена тем, что одной из важных задач Концепции здорового питания населения Российской Федерации является формирование региональных программ здорового питания [11], в том числе учитывающих распределение тяжелых изотопов в пищевых продуктах, особенно в регионах с неблагополучной экологической обстановкой, что позволило бы уменьшить воздействие неблагоприятных факторов на организм человека.

Кроме того, полученные результаты позволяют проводить не только сравнительную оценку изотопной нагрузки по D/H у населения при формировании пищевого рациона, но и учитывать перемещение людей в различных регионах, что возможно использовать в судебно-медицинских исследованиях. Так, в исследовании,проведенном в 2 регионах США - East Greenbush (New York) и Fairbanks (Alaska), - было показано, что содержание D в волосяном покрове и моче коррелирует с его содержанием в пищевом рационе [17]. Причем при перемещении человека между регионами

46

А.А. Басов, И.М. Быков, М.Г. Барышев и др.

Таблица 1. Содержание дейтерия в некоторых пищевых продуктах растительного и животного происхождения

Продукт растительного происхождения 50,о/оо Продукт животного происхождения 50, 0/ оо

Морковь -87,2±2,9# Мясо свиньи -113,7±2,2#

Капуста -84,8±3,6# Говяжье мясо -115,4±1,6#

Картофель -82,9±0,7# Куриное мясо -119,8±0,9#

Зерно пшеницы -85,1 ±2,5# Свиной жир -250,4±3,7#

Зерно овса -92,3±1,4# Говяжий жир -219,8±2,1#

Масло сливочное -195,2±3,0#

П р и м е ч а н и е. Здесь и в табл. 2: # - достоверность различий (р<0,05) в сравнении с показателями водопроводной воды (-35,7±0,9%о).

Таблица 2. Содержание дейтерия в различных образцах воды

Вода 50, 0/оо Вода 50, о/оо Вода 50, о/оо

Водопроводная вода -35,7±0,9 «Ессентуки №4» -24,2±1,6 «Архыз» 1,52±0,9 #

Дистиллированная вода -35,1 ±0,8 «Джермук» -23,5±1,1 Vittel 7,94±0,9 #

Бидистиллированная вода -36,4±1,3 «Пилигрим» -4,3±1,1 # Evian -4,9±0,5 #

«Горячий ключ», скважина 934 -17,7±0,8 # «Нарзан» -75,5±0,6 # Aqua Minerale -43,4±1,2 #

«Серебряный источник» -15,0±0,7 # «Меркурий» -62,7±1,8 # Miniliya 20,8±0,7 #

«Горячий ключ Арома-юг» -24,2±1,4 «Кубай» 72,1 ±0,6 # Bonaqua -30,6±0,8

Таблица 3. Содержание дейтерия в плазме крови и лиофилизированных органах экспериментальных животных (на 14-е сутки эксперимента, М±т)

Биологический материал 50, %

1-я группа 2-я группа

Плазма крови -370,81 ±7,70* -10,68 ±3,85

Печень -206,48±3,22* -82,59±4,46

Почка -283,52±2,57* -137,79±3,71

Сердце -182,09±4,51* -97,35±5,78

П р и м е ч а н и е. * - достоверность отличий (p<0,05) от показателя интактной 2-й группы.

концентрация D в моче изменяется в соответствии с его концентрацией в пищевом рационе. Авторы предлагали использовать подобные исследования для учета географических перемещений человека. Аналогичные подходы применимы и в биологии для учета географической локации и миграции различных представителей фауны.

Изучение влияния ВМИС ССД на изотопный состав плазмы крови и тканей в эксперименте in vivo показало, что при ее использовании происходит выраженное в различной степени снижение концентрации D во всех органах. В опытной группе наиболее существенное изменение уровня D характерно для почки, который через 2 нед эксперимента был на 10,8% ниже содержания D в печени и на 14,2% меньше показателей D в сердце (табл. 3). Еще более значительное понижение концентрации D наблюдалось в плазме крови, что сопровождалось сменой направленности изотопного D/H градиента («плазма>>ткани»

на «плазма<<ткани»). Описанные изменения обусловлены низкой скоростью обмена дейтерия на протий в тканях: в углерод-водородных связях (R3C-D) в составе органических субстратов, не имеющих атомов с неподеленной электронной парой, т.е. неспособных образовывать в отличие от гидроксильных (—О—Н), сульфгидрильных (-S-H), первичных (-NH2) и вторичных (=N-H) аминогрупп комплексы с водородными связями, которые могут быстро обмениваться атомами D при поступлении с водой преимущественно протия в составе пищевого рациона.

Наблюдающиеся изменения изотопного состава тканей вызывают неспецифические изменения в метаболической и функциональной активности защитных систем, связанные, по-видимому, с субстрессовым воздействием изотопного D/H градиента, в том числе на отдельные звенья иммунной и прооксидантно-антиоксидант-ной систем. Так, при формировании изотопного

47

градиента на 14-е сутки эксперимента у крыс 1-й опытной группы наблюдалось повышение уровня хемилюминесценции в плазме крови на 4,3% при сравнении с показателями у интактных животных 2-й контрольной группы [МВХЛ(1)=2,109±0,089 усл.ед., МВХЛ(2)=2,021± 0,057 усл.ед., р=0,049] и увеличение СРО в лиофи-лизированной почке на 6,5%, что отражало повышение количества ПМЦ в пересчете на 1 г ткани при сравнении с показателями интактной группы [ЭПРПоЧкИ (1)=833,91±16,95 ПМЦ/г, ЭПРПоЧКИ (2)= 782,56±34,92 ПМЦ/г, р=0,028], тогда как в лиофилизированных печени и сердце отмечена тенденция к повышению уровня ПМЦ, но достоверных изменений в сравнении с показателями интактной группы не выявлено [ЭПРпечени (1)= 1683,07±37,26 ПМЦ/г, ЭПРпечени (2)=1603,71± 94,20 ПМЦ/г, p=0,070; ЭПРсердца (1)=4316,38± 189,63 ПМЦ/г, ЭПРсердца (2)=3850,62±138,92 ПМЦ/г, p=0,096].

Это может подтверждать рассуждения некоторых авторов о механизмах активации иммунной системы организма посредством воздействия ВМИС ССД на кинетику реакции генерации Н2О2 изолированными митохондриями [8], при этом ими установлено, что снижение концентрации D относительно природного уровня приводит к достоверному ускорению исследованной реакции. В других исследованиях показано, что различные метаболические процессы приводят к фракционированию изотопов водорода и углерода в разной степени [21], а следовательно, изменяют термодинамические характеристики макромолекул и кинетику ферментативных процессов.

В целом полученные результаты указывают на возможность нутриционной коррекции изотопного обмена в плазме крови и тканях с помощью продуктов с модифицированным изотопным составом, а также перспективность использования диетотерапии с повышенным показателем соотношения легких изотопов к тяжелым изотопам при дисбалансе в работе прооксидантно-антиоксидантной и других защитных систем организма [3, 10].

Заключение

На основании выполненных исследований необходимо отметить, что концентрация D в пищевых продуктах существенно различается. Наибольшие уровни D отмечены у некоторых образцов бути-лированной воды («Кубай», М1пШуа), которые на 5,9-11,2% превышали показатели D в водопроводной воде, потребляемой населением в регионе, в то время как наименьшие показатели содержания D установлены для воды марки «Нарзан» (-75,5%), что позволяет использовать последнюю для коррекции изотопного состава пищевого рациона у населения в экологически неблагоприятных по содержанию тяжелых атомов водорода областях. Среди других пищевых продуктов наиболее низкое содержание D отмечено в свином и говяжьем жире, сливочном масле, что объясняется преобладанием углерод-водородных связей в их составе, неспособных обмениваться в реакциях изотопного обмена D и протием.

Применение ВМИС ССД (особенно с показателями 5D<-743,2%o) позволяет в течение достаточно короткого времени проводить изменение направленности изотопного градиента по содержанию D в плазме крови и органах, что сопровождается умеренной стимуляцией процессов СРО в почках и повышением МВХЛ в плазме, отражающего активацию функционирования прооксидантной системы организма. Поэтому можно использовать ВМИС ССД с профилактической целью для повышения адаптационных возможностей организма при отсутствии развития острых патологических состояний в период проведения указанных превентивных мероприятий, что в дальнейшем ведет к регулируемому изменению ряда показателей гуморальных и клеточных систем неспецифической защиты.

Кроме того, изучение изотопного состава пищевого рациона и биологических жидкостей можно применять для учета географических перемещений человека и оценки миграционных потоков в биологии.

Сведения об авторах

Басов Александр Александрович - кандидат медицинских наук, доцент кафедры фундаментальной и клинической биохимии ГБОУ ВПО «Кубанский государственный медицинский университет» Минздрава России (Краснодар) E-mail: son_sunytch@mail.ru

Быков Илья Михайлович - доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой фундаментальной и клинической биохимии ГБОУ ВПО «Кубанский государственный медицинский университет» Минздрава России (Краснодар) E-mail: ilyamb@ksma.ru

Барышев Михаил Геннадьевич - доктор биологических наук, профессор кафедры радиофизики и нанотехнологий ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет» (Краснодар) E-mail: science-pro@kubsu.ru

А.А. Басов, И.М. Быков, М.Г. Барышев и др.

Джимак Степан Сергеевич - кандидат биологических наук, доцент кафедры радиофизики и нанотехно-логий ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет» (Краснодар), научный сотрудник лаборатории проблем природных и новых материалов ФГБУН «Южный научный центр» РАН (Ростов-на-Дону) E-mail: jimack@mail.ru

Быков Михаил Ильич - кандидат медицинских наук, доцент кафедры хирургии № 1 факультета повышения квалификации и профессиональной переподготовки специалистов ГБОУ ВПО «Кубанский государственный медицинский университет» Минздрава России (Краснодар) E-mail: bikov_mi@mail.ru

Литература

1. Барышев М.Г., Болотин С.Н., Фролов В.Ю. и др. Способы получения воды с пониженным содержанием дейтерия // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. - 2013. - № 1. - С. 13-17.

2. Басов А.А, Барышев М.Г., Джимак С.С. и др. Влияние воды с модифицированным изотопным составом на показатели свободнорадикального окисления in vivo // Фiзiол. журн. -2013. - Т. 59, № 6. - С. 50-57.

3. Басов А.А, Быков И.М. Сравнительная характеристика антиоксидантного потенциала и энергетической ценности некоторых пищевых продуктов // Вопр. питания. - 2013. -Т. 82, № 3.- С. 77-80.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

4. Басов А.А, Павлюченко И.И., Плаксин А.М., Федосов С.Р. Использованиеаналогово-цифровогопреобразователявсоставе системы сбора и обработки информации с хемилюминитестером LT-01 // Вестн. новых медицинских технологий. - 2003. - Т. 10, № 4. - С. 67-68.

5. Григоренко Д.Е., Сапин М.Р., Федоренко Б.С. Влияние бездейтериевой легкой воды на состояние лимфоидной ткани селезенки у мышей в постлучевой период // Вестн. новых медицинских технологий. - 2010. - Т. XVII, № 1. -С. 9-11.

6. Киркина А.А., Лобышев В.И., Лопина О.Д. и др. Изотопные эффекты малых концентраций дейтерия воды в биологических системах // Биофизика. - 2014. - Т. 59, вып. 2. - С. 399-407.

7. Лобышев В.Н., Калиниченко Л.П. Изотопные эффекты D20 в биологических системах. - М.: Наука, 1978.

8. Помыткин И.А., Колесова О.Е. Влияниеестественной концентрации тяжелых изотопологов воды на скорость генерации Н2О2 митохондриями // Бюл. экспер. биол. - 2006. - № 11. -С. 514-516.

9. Раков Д.В., Ерофеева Л.М., Григоренко Д.Е. и др. Влияние воды с пониженным содержанием тяжелого стабильного изотопа водорода дейтерия и кислорода (18О) на развитие лучевых повреждений при гамма-облучении в низкой дозе // Радиационная биология. Радиоэкология. - 2006. - Т. 46, № 4. -С. 475-479.

10. Сапин М.Р. Григоренко Д.Е., Федоренко Б.С. Отдаленные последствия воздействия воды, очищенной от дейтерия, на лимфоидную ткань селезенки мышей в пострадиационный период // Вестн. лимфологии. - 2010. - № 3. - С. 40-45.

11. Тутельян В.А., Суханов Б.П., Керимова М.Г. Предпосылки и факторы формирования региональной политики в области здорового питания в России // Вопр. питания. - 2007. - Т. 76, № 6. - С. 39-43.

12. Baryshev M.G., Basov A.A., Bolotin S.N. et al. NMR, EPR, and mass spectroscopy estimates of the antiradical activity of water

with modified isotope composition // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. - 2012. - Vol. 76, N 12. - P. 1349-1352.

13. Bild W, Nastasa V, Haulica I. In vivo and in vitro research on the biological effects of deuterium-depleted water: 1. Influence of deuterium-depleted water on cultured cell growth // Rom. J. Physiol. - 2004. Vol. 41, N 1-2. - P. 53-67.

14. Bild W, Stefanesku I., Haulica I. Research concerning the radio-protective and immunostimulating effects of deuterium-depleted water // Rom. J. Physiol. - 1999. - Vol. 36, N 3-4. - P. 205-218.

15. Bowen G.J., Chesson L, Nielson K. et al. Treatment methods for the determination of 52H and 518O of hair keratin by continuous-flow isotope-ratio mass spectrometry // Rapid Commun. Mass Spectrom. - 2005. - Vol. 19. - P. 2371-2378.

16. Cong F., Zhang Y.-R, Sheng H.-C. et al. Deuterium-depleted water inhibits human lung carcinoma cell growth by apoptosis // Exp. Ther. Med. - 2010. - N 1. - P. 277-283.

17. O'Brien D.M., WoolerM.J. Tracking human travel using stable oxygen and hydrogen isotope analyses of hair and urine // Rapid Commun. Mass Spectrom. - 2007. - Vol. 21. - P. 2422-2430.

18. Olariu L, Petcu M, Cuna S. The role of deuterium depleted water (DDW) administration in blood deuterium concentration in Cr (VI) intoxicated rats // Lucrari stiinlifice medicina veterinara. -2010. - Vol. 43, N 2. - P. 193-196.

19. Pricope F., Titescu S.G., Caraus I, Ureche D. Effect of deuterium-depleted water on reproduction of rainbow trout // Environ. Chem. Lett. - 2003. - Vol. 1. - P. 149-151.

20. Rothman L.S., Barbe A, Benner D.C. et al. The HITRAN Molecular Spectroscopic Database: Edition of 2000 including update through 2001 // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. - 2003. - Vol. 82, N 1-4. - P. 5-44.

21. Smith B.N., Epstein S. Biogeochemistry of the stable isotopes of hydrogen and carbon in salt marsh // Plant Physiol. - 1970. -Vol. 46, N 5. - P. 738-742.

22. Soleyman-Jahi S, Zendehdel K, Akbarzadeh K. et al. In vitro assessment of antineoplastic effects of deuterium depleted water // Asian Pac. J. Cancer Prev. - 2014 - Vol. 15, Issue 5. - P. 2179-2183.

23. Wang H, Zhu B, He Z. et al. Deuterium-depleted water (DDW) inhibits the proliferation and migration of nasopharyngeal carcinoma cells in vitro // Biomed. Pharmacother. - 2013. - Vol. 67. -P. 489-496.

24. Yeh H.-M. Recovery of deuterium from water-isotopes in thermal diffusion columns connected in series // Prog. Nuclear Energy. -2010. - Vol. 52. - P. 516-522.

25. Zimermann U, Cegla U. Der Deuterium-und Sauerstoff-18-Gehalt der Korperflussigkeit des Menschen und seine Änderung bei Ortswechsel // Natur. wissenschaften. - 1973. - Vol. 60, Issue 5. -P. 243-246.

References

Baryshev M.G., Bolotin S.N., Frolov V.Yu. et al. Methods of preparing deuterium depleted water // Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation. - 2013. - N 1. - P. 13-17. Basov A.A., Baryshev M.G., Dzhimak S.S. et al. The effect of consumption of water with modified isotope content on the parameters

of free radical oxidation in vivo // Fiziol. Zh. - 2013. - Vol. 59, N 6. - C. 50-57.

Basov A.A, Bykov I.M. Comparative characteristics of antioxidant capacity and energy content of some foods // Vopr. Pitaniia. -2013. - Vol. 82, N 3. - P. 77-80.

49

2.

ГИГИЕНА ПИТАНИЯ

□■Z^HZnn

ф

10.

11.

12.

13.

14.

Basov A.A., Pavluchenko I.I., Plaksin A.M., Fedosov S.R. Application of analog-to-digital converter becoming a part of the system of the chemoluminotester LT-01 // Journal of New Medical Technolo- 15. gies. - 2003. - Vol. 10, N 4. - P. 67-68. Grigorenko D.E., Sapin M.R., Fedorenko B.S. The influence of the light water on status of the lymphoid tissue of the spleen after using gamma-rays period at mice // Journal of New Medical Technologies. - 16. 2010. - Vol. 17, N 1. - P. 9-11.

Kirkina A.A., Lobyshev V.I., Lopina O.D. et al. Isotopic effects of low concentration of deuterium in water on biological systems // Bio- 17. physics. - 2014. - Vol. 59, Issue 2. - P. 399-407. Lobyshev V.I., Kalinichenko L.P. Isotopic effects of D2O in biological systems. - Moscow: Nauka, 1978. 18.

Pomytkin I.A., Kolesova O.E. Relationship between natural concentration of heavy water isotopologs and rate of H2O2 generation by mitochondria // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. -2006. - Vol. 142, Issue 5. - P. 570-572. 19.

Rakov D. V, Erofeeva L. M, Grigorenko D. E. et al. The Influence of the Water with Decreased Content of Heavy Stable Hydrogen and Oxygen (18O) Isotope on Development of Radiation Injuries at 20. y-Radiation // Radiats. Biol. Radioecol. - 2006. - Vol. 46, N 4. -P. 475-479.

Sapin M.R., Grigorenko D.E., Fedorenko B.S. Long-term consequences of water influence on lymphoid tissue of mice spleen, purified 21. from deuterium in postirradiational period // Vestn. Limfologii. -2010. - N 3. - P. 40-45.

Tutelyan V.A., Sukhanov B.P., Kerimova M.G. Preconditions and 22. factors of farming a regional policy in healthy nutrition in Russia // Vopr. Pitan. - 2007. - Vol. 76, N 6. - P. 39-43.

Baryshev M.G,, Basov A.A, Bolotin S.N. et al. NMR, EPR, and 23. mass spectroscopy estimates of the antiradical activity of water with modified isotope composition // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. - 2012. - Vol. 76, N 12. -P. 1349-1352. 24.

Bild W., Nastasa V., Haulica I. In vivo and in vitro research on the biological effects of deuterium-depleted water: 1. Influence of deuterium-depleted water on cultured cell growth // Rom. J. Physiol. - 25. 2004. Vol. 41, N 1-2. - P. 53-67.

Bild W., Stefanesku I., Haulica I. Research concerning the radioprotective and immunostimulating effects of deuterium-

depleted water // Rom. J. Physiol. - 1999. - Vol. 36, N 3-4. -P. 205-218.

Bowen G.J., Chesson L., Nielson K. et al. Treatment methods for the determination of 52H and 518O of hair keratin by continuous-flow isotope-ratio mass spectrometry // Rapid Commun. Mass Spectrom. -2005. - Vol. 19. - P. 2371-2378.

Cong F., Zhang Y.-R., Sheng H.-C. et al. Deuterium-depleted water inhibits human lung carcinoma cell growth by apoptosis // Exp. Ther. Med. - 2010. - N 1. - P. 277-283.

O'Brien D.M., WoolerM.J. Tracking human travel using stable oxygen and hydrogen isotope analyses of hair and urine // Rapid Commun. Mass Spectrom. - 2007. - Vol. 21. - P. 2422-2430. Olariu L., Petcu M., Cuna S. The role of deuterium depleted water (DDW) administration in blood deuterium concentration in Cr (VI) intoxicated rats // Lucrari stiinlifice medicina veterinara. -2010. - Vol. 43, N 2. - P. 193-196.

Pricope F., Titescu S.G., Caraus I., Ureche D. Effect of deuterium-depleted water on reproduction of rainbow trout // Environ. Chem. Lett. - 2003. - Vol. 1. - P. 149-151.

Rothman L.S., Barbe A, Benner D.C. et al. The HITRAN Molecular Spectroscopic Database: Edition of 2000 including update through 2001 // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. - 2003. - Vol. 82, N 1-4. - P. 5-44.

Smith B.N., Epstein S. Biogeochemistry of the stable isotopes of hydrogen and carbon in salt marsh // Plant Physiol. - 1970. -Vol. 46, N 5. - P. 738-742.

Soleyman-Jahi S., Zendehdel K., Akbarzadeh K. et al. In vitro assessment of antineoplastic effects of deuterium depleted water // Asian Pac. J. Cancer Prev. - 2014 - Vol. 15, Issue 5. - P. 2179-2183. Wang H., Zhu B., He Z. et al. Deuterium-depleted water (DDW) inhibits the proliferation and migration of nasopharyngeal carcinoma cells in vitro // Biomed. Pharmacother. - 2013. - Vol. 67. -P. 489-496.

Yeh H.-M. Recovery of deuterium from water-isotopes in thermal diffusion columns connected in series // Prog. Nuclear Energy. -2010. - Vol. 52. - P. 516-522.

Zimermann U., Cegla U. Der Deuterium-und Sauerstoff-18-Gehalt der Korperflussigkeit des Menschen und seine Änderung bei Ortswechsel // Natur. wissenschaften. - 1973. - Vol. 60, Issue 5. -P. 243-246.

50

5

6.

7

8.

9

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.