CC BY
37
icine: a phytochemical and pharmacological review. J. Ethnopharmacology. 2012;142(3): 591-619.
6. Yende S.R, Harle U.N, Chaugule B.B. (2014). Therapeutic potential and health benefits of Sargassum species. Pharmacogn. Rev. 2014; 8 (15): 1-7.
7. Спрыгин В.Г., Кушнерова Н.Ф., Фоменко С.Е., Другова Е.С., Лесникова Л.Н., Мерзляков В.Ю., Мо-мот Т.В. Влияние экстракта из морской бурой водоросли Sargassum pallidum на метаболические реакции печени при токсическом гепатите. Биология моря. 2017; 43(6): 444-449.
8. Parys S., Rosenbaum A., Kehraus S., Reher G., Glombitza K.W., König G.M. Evaluation of quantitative methods for the determination of polyphenols in algal extracts. J. Nat. Prod. 2007; 70(12): 1865-1870.
9. Davydov M., Krikorian A.D. Eleutherococcus sen-ticosus (Rupr. & Maxim.) Maxim. (Araliaceae) as an adaptogen: a closer look. Journal of Ethnopharmacology. 2000;72:345-393.
10. Венгеровский А.И., Маркова И.В., Сарати-ков А.С. Доклиническое изучение гепатозащитных средств // Ведомости фарм. комитета. 1999; 2: 9-12.
11. Paoletti F., Aldinucci D., Mocali A., Caparrini A. A sensitive spectrophotometry method for the determination of superoxide dismutase activity in tissue extracts. Analytical biochemistry. 1986; 154 (2): 536-541.
12. Burk R.F., Lawrence R.A., Lane J.M. Liver necrosis and lipid peroxidation in the rat as the result of paraquat and diquat administration. Effect of selenium deficiency. J. Clin.Invest. 1980; 65(5): 1024-1031.
13. Goldberg D.M., Spoone R.J. Methods of enzymatic analysis. H.U. Bergmeyer (ed. in-chive). Weinheim; Deerfield Beach, Florida; Basel. 1983; 3: 258-265.
14. Re R., Pellegrini N., Proteggente A. et al. Antioxidant activity applying an improved ABTS+ radical cation decolorization assay. Free Radical Biology & Medicine. 1999; 26 (9-10): 1231-1237.
15. Buege J.A., Aust S.D. Microsomal lipid peroxidation. Methods in Enzymology. N.Y.: Academic Press. 1978;52: 302-310.
16. Elman G.L. Tissue sulfliydryl groups. Arch. Biochem. Biophys. 1959; 82 (l): 70-77.
17. Дмитриева Т.Б., Воложин А.И., Александровский Ю.А. и др. Социальный стресс и психическое здоровье. Москва, 2001. М.: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ - 248 с.
18. Chrousos G. P. Stress and disorders of the stress system. Nat. Rev. Endocrinol. 2009; 5: 374-381.
19. Sahin E., Gum^slu S. Stress-dependent induction of protein oxidation, lipid peroxidation and anti-oxidants in peripheral tissues of rats: comparison of three stress models (immobilization, cold and immobilization-cold). Clin Exp Pharmacol Physiol. 2007; 34(5-6): 425-431.
20. Фоменко С.Е., Кушнерова Н.Ф., Спрыгин В.Г., Момот Т.В. Нарушение обменных процессов в печени крыс под действием стресса. Тихоокеанский медицинский журнал. 2013; 52(2): 67-70.
21. Agregan R., Munekata P.E.S., Franco D., Dominguez R., Carballo J., Lorenzo J. M. Phenolic compounds from three brown seaweed species using LC-DAD-ESI-MS/MS. Food Research International. 2017; 99: 979-985.
22. Ragan M.A., Glombitza K.W. Phlorotannins, brown algal polyphenols. Progress in Phycological Research. - Bristol: Biopress Ltd, 1986. 129-241.
23. Shibata T., Ishimaru K., Kawaguchi S., Yoshika-wa H., Hama Y. Antioxidant activities of phlorotannins isolated from Japanese Laminariaceae. J. Appl. Phycol. 2008; 20: 705-711.
Сведения об авторе
Фоменко Светлана Евгеньевна, к.б.н., в.н.с. лаборатории биохимии ФГБУН Тихоокеанского океанологического института им. В.И. Ильичева ДВО РАН, 690041, г. Владивосток, ул. Балтийская, 43, тел.: (423)-231-30-61, факс: (423)-231-25-73, http://orcid.org/0000-0002-0261-0190, e-mail: [email protected].
© Кушнерова Н.Ф., 2018 г DOI: 10.5281/zenodo.1488050
Удк 616.314.17-008.1:616-098:616.15
Н.Ф. Кушнерова
коррекция липидного состава плазмы крови и мембран эритроцитов при экспериментальной дислипидемии липидным комплексом из экстракта бурой водоросли SACCHARINA JAPONICA
Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, Владивосток
Целью работы явилось изучение фармакологической эффективности липидного комплекса экстракта из морской бурой водоросли Saccharina japónica при экспериментальной дислипидемии. Проведено исследование состава жирных кислот плазмы крови и мембран эритроцитов крыс, содержания липопротеинов низкой и высокой плотности, уровня общего холестерина при гиперхолестериновом рационе с высокожировой нагрузкой. Экспериментальную модель вызывали введением в рацион животных в течение 6 недель повышенного содержания насыщенных жиров (растительное сало 25% от веса рациона),
включающих 2,5% холестерина. Липидный комплекс сахарины и препарат сравнения «Эссенциале» вводили в количестве 0,4 мл на крысу массой 200 г, который содержал 16 мг общих липидов. Показано, что влияние высоких концентраций в рационе холестерина и насыщенных жиров сопровождалось увеличением липопротеинов очень низкой и низкой плотности, концентрации общего холестерина в крови, а также насыщенных жирных кислот и снижением полиненасыщенных жирных кислот в плазме крови и мембранах эритроцитов. Изменения в соотношении жирных кислот в плазме крови и липидной составляющей мембран эритроцитов свидетельствуют о наличии деструктивных процессов под действием рациона. Изучено корригирующее влияние липидного комплекса экстракта сахарины и эссенциале на исследованные биохимические показатели. Показано, что экстракт сахарины более эффективно восстанавливал показатели липидного обмена в крови и эритроцитарных мембранах, чем эссенциале, за счет присутствия в нем широкого спектра полиненасыщенных жирных кислот.
Ключевые слова: плазма крови, мембраны эритроцитов, липопротеины низкой и высокой плотности, общий холестерин, жирные кислоты, экстракт морской бурой водоросли Saccharina japonica, липидный комплекс.
Для цитирования: Кушнерова Н.Ф. Коррекция липидного состава плазмы крови и мембран эритроцитов при экспериментальной дислипидемии липидным комплексом из экстракта бурой водоросли Saccharina japonica // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2018; 3(75): 65-73. DOI: 10.5281/zenodo.1488050.
Для корреспонденции: Кушнерова Наталья Федоровна, e-mail: [email protected].
Поступила 04.11.18
N.F. Kushnerova
CORRECTION OF THE LIPID COMPOSITION OF BLOOD PLASMA AND ERYTHROCYTE'S MEMBRANES BY LIPID COMPLEX FROM EXTRACT OF BROWN ALGAE SACCHARINA JAPONICA AT EXPERIMENTAL DYSLIPIDEMIA
V.I. Il'ichev Pacific Oceanological Institute Far Eastern Branch Russian Academy of Sciences
The aim of the study was to evaluate the pharmacological efficacy of the lipid complex of the extract from the marine brown alga Saccharina japonica in experimental dyslipidemia. It was studied The fatty acids pattern of blood plasma and erythrocyte membranes of rats, the content of low and high density lipoproteins and the level of total cholesterol at hypercholesterolemic ration with high fat load. The experimental model was reproduced by introduction to the diet of animals for 6 weeks a high content of saturated fats (vegetable fat in amount of 25% of the weight of the ration), including 2.5% of cholesterol. The lipid complex of Saccharina and the reference preparation «Essentiale» were administered in an amount of 0,4 ml per rat of 200 g in weight, which contained 16 mg of total lipids. It is shown that the impact of high concentrations of cholesterol and saturated fats in the diet was accompanied by increase of levels of lipoproteins of very low and low density, concentration of total cholesterol in the blood, as well as saturated fatty acids and decrease in amount of polyunsaturated fatty acids in blood plasma and erythrocyte membranes. Changes in the ratio of fatty acids in blood plasma and the lipid component of erythrocyte membranes indicate the presence of destructive processes at the influence of the diet. It was studied the resolving effect of the complex of lipids of the extract of Saccharina and the reference preparation «Essentiale» on the examined biochemical parameters. It was shown that the extract of Saccharina more effectively restored parameters of lipid metabolism in blood and erythrocyte's membranes in comparison to reference preparation «Essentiale», due to the presence in it of a wide spectrum of polyunsaturated fatty acids.
Key words: blood plasma, erythrocyte's membranes, lipoproteins of low and high density, total cholesterol, fatty acids, extract of marine brown algae Saccharina japonica, lipid complex.
For citation: Kushnerova N.F. Correction of the lipid composition of blood plasma and erythrocyte's membranes by lipid complex from extract of brown algae Saccharina japonica at experimental dyslipidemia. Health. Medical ecology. Science. 2018; 3: 65-73 (in Russia). DOI: 10.5281/zenodo.1488018.
For correspondence: Kushnerova N.F.; e-mail: [email protected].
Conflict of interests. The author is declaring absence of conflict of interests.
Financing. The study had no sponsor support.
Received 04.11.18 Accepted 25.11.18
Введение
В настоящее время для профилактики и лечения дислипидемий предлагают использовать препараты из морских гидробионтов, в частности, морских водорослей и моллюсков [1, 2]. Перспективным сырьевым источником для создания фармацевтических препаратов с липид-корригирующими свойствами является сахарина японская (Saccharina japonica) (ранее ламинария японская). Это крупная морская бурая водоросль, продолжительность жизни которой колеблется от 2 (Японское море) до 3-4 лет (северные моря) в зависимости от климатических условий [3]. Сахарина японская считается самым ценным промысловым видом среди бурых водорослей, в связи с чем ее выращивают в марикультуре. У водорослей, как и у высших растений, углеводы являются основным компонентом биомассы. Полисахариды представлены ламинарином, каррагина-ном, фукоиданом, альгиновой кислотой и др. [4].
Альгиновая кислота и ее соли составляют основную часть полисахаридов водорослей, достигая 40% сухой массы. Альгиновые кислоты и альгинатсодер-жащие продукты используются при интоксикации организма тяжелыми металлами, такими как ртуть, свинец, кадмий, а также радионуклидами [5, 6]. Слоевища сахарины содержат витамины группы В, витамин D, аскорбиновую и пантотеновую кислоту, каротиноиды, холин, биотин, различные минеральные соли (калия, натрия, кальция) и микроэлементы (йод, бром, марганец, кобальт, бор и др.) [7, 8]. Бурые водоросли накапливают большое количество полифенольных соединений (до 15% от сухой массы водоросли), главным образом, флороглюцин (1,3,5-тригидроксибензола) и его полимеры - фло-ротаннины [9]. Как и таннины наземных растений эта группа фенольных соединений содержит большое количество гидроксильных групп, имеет полимерную структуру, хорошо растворяется в воде, хелатирует 2-х-валентные металлы [10]. Одно из ключевых свойств растительных полифенольных соединений - их антиоксидантная активность, в том числе способность подавлять процессы перекисного окисления липидов, белков, нуклеиновых кислот и других соединений, тормозить развитие синдрома пероксидации [11, 12]. В числе биологически активных соединений водорослей значительный интерес представляют липиды. Липиды бурых водорослей богаты полиненасыщенными жирными кислотами (ПНЖК) на долю которых приходится до 40% всех жирных кислот [13]. При исследовании основных видов жирных кислот в водно-этанольном экстракте сахарины основными насыщенными жирными кислотами были миристиновая и пальмитиновая кислоты. Из мононенасыщенных жирных кислот (ЖК) олеиновую кислоту относят к главным ЖК бурых водорослей. Около 50% от суммы жирных кислот в
экстракте составляют полиненасыщенные жирные кислоты с 18 и 20 атомами углерода [14].
Многокомпонентный липидный комплекс, входящий в состав экстракта сахарины японской, характеризуется наличием в своем составе практически всех известных классов фосфолипидов морского происхождения, обладающих репаративными свойствами. Встраивание этих высокоэнергетических молекул в мембраны клеток облегчает процесс регенерации мембран [15]. В составе фосфолипидов присутствует высокое содержание полиненасыщенных (эссенци-альных) жирных кислот, что обусловливает высокую биологическую активность липидного комплекса [16]. Жирно-кислотный состав фракции общих ли-пидов отличается высокой степенью ненасыщенности и содержит в своем составе весь ряд ПНЖК семейства n-3, необходимых для преобразования лизофосфолипидов в основные структурные компоненты мембран - фосфатидилхолин (ФХ) и фос-фатидилэтаноламин (ФЭ), а также метаболически активные фракции - фосфатидилсерин (ФС), фос-фатидную кислоту (ФК), фосфатидилинозит (ФИ) и дифосфатидилглицерин (ДФГ) [17]. Таким образом, морская бурая водоросль сахарина японская содержит в своем составе богатый комплекс биологически активных веществ, обладающих высокой фармакологической активностью. При этом необходимо отметить, что биологическая активность липидного комплекса Saccharina japonica ранее не изучалась.
Целью данной работы явилось изучение фармакологической эффективности липидного комплекса экстракта из морской бурой водоросли Saccharina japonica при экспериментальной дислипидемии.
Материалы и методы
Бурую морскую водоросль сахарину японскую (ранее ламинария японская) собирали в августе 2016 г. в б. Западная о-ва Попова (зал. Петра Великого, Японское море). Выборка водорослей составляла 10 талломов. Слоевища очищали от эпифитов и донного бентоса, промывали сначала морской, а затем дистиллированной водой. После этого отжимали и погружали в кипящую воду на 2 мин. для инактивации ферментов. Обработанные таким способом водоросли сушили до суховоздушного состояния. Высушенный таллом измельчали с помощью лабораторной мельницы до размеров частиц 0,5-1 мм и экстрагировали 70% этиловым спиртом (для освобождения от альгинатов) в соотношении сырье: экстрагент 1:1 (по объему). Выход экстракта составлял 1 л из 1 кг сухого сырья. Данный способ переработки морских водорослей позволяет извлекать основную часть липидного комплекса без полисахаридной составляющей [18].
Для выделения липидной составляющей экстракта и исследования ее состава, экстракт предварительно освобождали от спирта путем упаривания на роторном испарителе при температуре не выше 37°С. Полу-
ченную маслообразную массу экстрагировали смесью хлороформ: метанол (1:2 по объему) в соответствии с общепринятым методом для выделения липидов из растительного и животного сырья [19]. Для разделения фаз к экстракту добавляли раствор хлористого натрия (0,73%) в количестве 20% от объема. После разделения фаз хлороформный слой, содержащий липиды, отделяли на делительной воронке и упаривали на роторном испарителе до отсутствия запаха хлороформа. Общее содержание липидов определяли весовым методом, что составляло 39-40 мг/мл экстракта.
Для введения животным полученный липидный комплекс вводили в количестве 0,4 мл на крысу массой 200 г, который содержал 16 мг общих липидов, что соответствует известной дозе препарата сравнения «Эссенциале®» (полиненасыщенный фосфати-дилхолин соевых бобов производства «Рон-Пуленк Рорер, Германия) (80 мг/кг) в экспериментальных исследованиях на животных [20].
Эритроциты выделяли общепринятым методом центрифугирования. Для получения мембранной массы, эритроциты вносили в дистиллированную воду, где происходил их полный гемолиз. Экстракты общих липидов из плазмы крови и мембран эритроцитов готовили по методу J. Folch et а1. [19]. Фракционное разделение фосфолипидов осуществляли методом двумерной микротонкослойной хроматографии на силикагеле с принятым алгоритмом их количественного определения [21]. Фракционное разделение нейтральных липидов, среди которых выделяли общий холестерин и определяли его количественное содержание, осуществляли методом одномерной микротонкослойной хроматографии на силикагеле [22]. Содержание отдельных фракций выражали в процентах от общей суммы фосфолипидов и нейтральных липидов, соответственно. Для определения жирно-кислотного спектра экстракты липидов подвергали метанолизу с хлористым ацетилом [23]. Эфиры жирных кислот анализировали на газовом хроматографе «ЛХМ-2000-05» (Россия), с пламенно-ионизационным детектором. Жирные кислоты идентифицировали двумя способами: путем сравнения удерживаемых объемов в исследуемой смеси и с помощью отечественных стандартных препаратов метиловых эфи-ров жирных кислот (С16-С24). Суммарное содержание липопротеинов очень низкой и низкой плотности определяли турбидиметрическим методом, липопро-теины высокой плотности - методом осаждения ли-попротеинов низкой плотности гепарином [24].
В работе мы использовали экспериментальную модель гиперхолестеринового рациона с высокожировой нагрузкой на крысах линии Вистар массой 180-200 г. в течение 6 недель. Животным вводили в рацион повышенное содержание насыщенных жиров (растительное сало 25% от веса рациона), включающих 2,5% холестерина [25]. Животные
были разделены на следующие группы по 10 крыс в каждой: 1 группа - контроль (стандартный рацион вивария), 2 группа - гиперхолестериновый рацион, 3 группа - гиперхолестериновый рацион+липидный комплекс сахарины, 4 группа - гиперхолестериновый рацион+эссенциале.
Количественные данные обрабатывали с использованием статистического пакета Instat 3.0 (Graph Pad. Software Inc. USA, 2005) со встроенной процедурой проверки соответствия выборки закону нормального распределения. Для определения статистической значимости различий в зависимости от параметров распределения использовали параметрический t-критерий Стьюдента или непараметрический U-критерий Ман-на-Уитни. Исследование одобрено Комиссией по вопросам этики Тихоокеанского океанологического института им. В.И. Ильичева ДВО РАН.
Обсуждение результатов
При исследовании влияния гиперхолестеринового рациона с высокожировой нагрузкой отмечалось увеличение количества общего холестерина в сыворотке крови на 18% (р=0,01), что составляло 16,87±0,61% от общих липидов против 14,26±0,47% в контроле. Количество липопротеинов высокой плотности (ЛПВП) снизилось на 26% (р=0,001), что составляло 2,51±0,05 г/л по сравнению с 3,38±0,06 г/л в контроле. Одновременно увеличилось количество суммарной фракции липопротеинов очень низкой и низкой плотности (ЛПНОП+ЛПНП) на 44% (5,76±0,12 г/л против 4,00±0,10 г/л в контроле, р=0,001). То есть, при данном рационе сформировалась выраженная картина дислипидемии.
При исследовании количественных характеристик жирных кислот в плазме крови (таблица 1) следует отметить увеличение суммы насыщенных жирных кислот до 41,35±0,27% (в контроле - 38,22±0,34%, р=0,001) за счет роста миристиновой кислоты на 36% (р=0,001) и пальмитиновой кислоты на 10% (р=0,01). В ряду моноеновых жирных кислот увеличилось количество пальмитолеиновой кислоты на 31% (р=0,001) и олеиновой кислоты на 10% (р=0,01), что обусловило рост их суммы до 26,49±0,30% (в контроле - 23,63±0,27%, р=0,001). Количество полиненасыщенных жирных кислот семейств n-6 и n-3 уменьшилось. Так, в ряду кислот семейства n-6 отмечалось снижение относительно контроля количества линолевой кислоты на 7% (р=0,05) и арахидоновоой кислоты на 24% (р=0,001), тогда как в ряду жирных кислот семейства n-3 снизилось количество эйкоза-пентаеновой кислоты на 15% (р=0,001) и докозагек-саеновой кислоты на 43% (р=0,001), что обусловило снижение суммы полиненасыщенных жирных кислот до 32,16±0,16% (в контроле - 38,11±0,17%, р=0,001).
В эритроцитарных мембранах при гиперхолестериновом рационе с высокожировой нагрузкой отмечалось достоверное увеличение суммы насы-
щенных жирных кислот до 43,95±0,71% (в контроле - 40,38±0,62%, р=0,002), что обусловлено увеличением количества миристиновой кислоты на 20% (р=0,001), пальмитиновой - на 5% (р=0,05) и стеариновой - на 16% (р=0,001) (табл. 2). Также увеличивалось количество моноеновых жирных кислот до 22,95±0,31% (в контроле - 20,90±0,20%, р=0,001) за счет роста количества пальмитолеиновой кислоты на 31% (р=0,001) и олеиновой кислоты -на 10% (р=0,01). В ряду полиненасыщенных жирных кислот следует отметить снижение их суммы до 33,10±0,39% (в контроле - 35,72%, р=0,001). Такие изменения произошли за счет снижения величин жирных кислот семейства n-6 и n-3. Так, в ряду семейства n-6 уменьшилось количество арахидоновой кислоты на 18% (р=0,001), а в ряду семейства n-3 снизилось количество линолевой кислоты на 21% (р=0,001), эйкозапентаеновой - на 23%(р=0,001) и докозагексаеновой - на 30% (р=0,001).
Введение липидной фракции сахарины одновременно с гиперхолестериновым рационом с высокожировой нагрузкой сопровождалось восстановлением значений изученных биохимических показателей в сыворотке крови крыс до контрольного уровня, тогда как при введении эссенциале отмечались достоверные различия с контролем. Так, количество холестерина в сыворотке крови крыс 4-й группы оставалось выше контроля на 10% (р=0,05), что составляло 15,64±0,36% от общих липидов. В то же время при сравнении изученных биохимических величин в сыворотке крови животных с введением препаратов (3 и 4 группы)
с таковыми во 2-й группе (дислипидемия) следует отметить следующие различия: количество общего холестерина достоверно снизилось при введении ли-пидного комплекса сахарины на 15% (14,32±0,40%, р=0,01), тогда как при введении эссенциале его количество снизилось на 7% (15,64±0,36%, р=0,1) и не имело достоверной значимости. Сравнение величин общего холестерина между 3-й и 4-й группами показало достоверное различие, которое проявлялось в более высоком уровне этого показателя при введении эссенциале (на 9% выше, р=0,05). Сравнивая уровни суммарной фракции ЛПОНП+ЛПНП в 3-й и 4-й группах с таковой величиной во 2-й группе следует отметить равнозначное снижение этой фракции на 30-31% (соответственно 3,98±0,10 и 4,04±0,11 г/л, р=0,001). Обращает на себя внимание тот факт, что по сравнению со 2-й группой при введении липидной фракции сахарины количество ЛПВП увеличилось на 35% (р=0,001), что составляло 3,40±0,04 г/л, тогда как приведении эссенциале количество ЛПВП увеличилось на 27% (р=0,001), что составляло 3,20±0,03 г/л. Сравнение этих величин между 3-й и 4-й группами показало достоверные различия в 6% (р=0,001).
При сравнении показателей жирных кислот в плазме крови и эритроцитарных мембранах крыс с введением липидного комплекса сахарины и эссенциале (3 и 4 группы) с таковыми величинами в контроле (табл. 1) отмечалось восстановление всех показателей до контрольного уровня за исключением эйкозапентаеновой кислоты, количество которой в 3-й группе превышало контроль на 10% (р=0,001).
Таблица 1
Содержание основных видов жирных кислот общих липидов плазмы крови крыс при дислипидемии и их коррекция липидным комплексом из сахаринов и эссенциале (в % от суммы жирных кислот, М±т)
Жирные кислоты 1 группа Контроль (интактные) 2 группа Дислипидемия 3 группа Дислипидемия +сахарина 4 группа Дислипидемия +эссенциале
14:0 0,83±0,04 1,13±0,03*** 0,81±0,024 0,90±0,034,в
16:0 21,53±0,57 23,72±0,40** 21,50±0,463 21,64±0,403
18:0 15,86±0,41 16,50±0,37 15,75±0,35 15,90±0,33
16:1 2,66±0,05 3,49±0,10**** 2,61±0,064 2,80±0,054
18:1 20,97±0,50 23,00±0,49** 20,80±0,502 21,00±0,432
18:2 п-6 21,15±0,42 19,60±0,46* 21,10±0,381 21,03±0,351
20:4 п-6 9,94±0,27 7,57±0,21**** 10,00±0,244 9,95±0,234
18:3 п-3 1,13±0,06 1,00±0,04 1,20±0,034 1,11±0,021,а
20:5 п-3 2,26±0,04 1,92±0,03**** 2,48±0,034 2,24±0,044,в
22:6 п-3 3,63±0,08 2,07±0,06**** 3,74±0,054 3,48±0,044,в
Сумма насыщенных 38,22±0,64 41,35±0,58** 38,06±0,623 38,44±0,601
Сумма ненасыщенных 61,78±0,75 58,65±0,60** 61,94±0,554 61,56±0,572
Сумма ПНЖК 38,11±0,17 32,16±0,16*** 38,52±0,153 37,81±0,143,б
Примечание: различия статистически значимы при: * - р=0,05; **- р=0,01; *** - р=0,002; **** - р=0,001 по сравнению с контролем; 1 -р=0,05; 2 - р=0,01; 3 - р=0,002; 4 - р=0,001 по сравнению с 2-й группой, а - р=0,05; б - р=0,01; в - р=0,001 по сравнению с 3-й группой. Жирные кислоты: 14:0 - миристиновая, 16:0 - пальмитиновая,16:1 - пальмитолеиновая, 18:0 - стеариновая, 18:1 - олеиновая, 18:2 -линолевая, 18:3 - линоленовая, 20:4 - арахидоновая, 20:5 - эйкозапентаеновая, 22:6 - докозагексаеновая жирные кислоты.
При сравнении величин жирных кислот в плазме крови крыс с введением липидного комплекса сахарины и эссенциале с таковыми показателями во 2-й группе (дислипидемия) были выявлены достоверные различия по всем показателям. Так, при введении липидного комплекса сахарины отмечалось снижение насыщенных жирных кислот до 39,91±0,48% за счет уменьшения количества мири-стиновой на 19% (р=0,001), пальмитиновой - 5% (р=0,01) и стеариновой - на 17% (р=0,001) жирных кислот. Также снизилось до 20,56% количество моноеновых жирных кислот: пальмитолеиновой
- на 16% (р=0,001) и олеиновой кислоты - на 9% (р=0,01). При этом количество полиненасыщенных жирных кислот семейства п-6 и п-3 увеличилось: арахидоновой кислоты - на 22% (р=0,001), лино-леновой - на 48% (р=0,001), эйкозапентаеновой
- на 45% (р=0,001) и докозагексаеновой - на 54% (р=0,001). В 4-й группе (эссенциале) также отмечались достоверные различия с показателями во 2-й группе: снизилось количество насыщенных жирных кислот до 40,83±0,62% за счет уменьшения количества миристиновой кислоты на 9% (р=0,001), пальмитиновой - на 5% (р=0,05) и стеариновой кислоты - на 12% (р=0,001). В ряду моноеновых жирных кислот отмечалось снижение до 21,01%, за счет уменьшения количества пальмитолеиновой кислоты на 8% (р=0,02) и олеиновой кислоты на 9% (р=0,01). Количество полиненасыщенных жирных семейства п-6 и п-3 увеличилось до 38,16±0,50%,
что обусловлено повышением арахидоновой кислоты на 20% (р=0,02), линоленовой - на 27% (р=0,001), эйкозапентаеновой - на 24% (р=0,001) и докозагексаеновой - на 36% (р=0,001).
Сравнивая величины жирных кислот между группами с введением препаратов следует отметить, что при введении эссенциале отмечался более высокий уровень миристиновой кислоты (на 8%, р=0,001), чем таковой при введении липидного комплекса сахарины. Также достоверно ниже был уровень ли-ноленовой (на 7%. р=0,05) и эйкозапентаеновой (на 10%, р=0,001) жирных кислот.
При введении липидного комплекса сахарины и эссенциале следует отметить, что в эритроци-тарных мембранах (табл. 2) отмечалась нормализация всех показателей жирных кислот, за исключением эйкозапентаеновой кислоты в 4-й группе, количество которой на 5% (р=0,001) было ниже контроля. При сравнении величин жирных кислот между 3-й и 4-й группами отмечались статистически достоверные различия. Так, следует отметить, что в 4-й группе количество миристи-новой кислоты было на 13% (р=0,001), а пальми-толеиновой кислоты - на 9% (р=0,001) больше, чем в 3-й группе. В ряду жирных кислот семейства п-3 следует отметить более низкие значения, чем таковые в 3-й группе: количество линолено-вой и эйкозапентаеновой кислот было равнозначно меньше на 15% (р=0,001), а докозагексаено-вой кислоты - на 11% (р=0,001).
Таблица 2
Содержание основных видов жирных кислот общих липидов эритроцитарных мембран крыс при дислипидемии и их коррекция липидным комплексом из сахаринов и эссенциале (в % от суммы жирных кислот, М±т)
Жирные кислоты 1 группа Контроль (интактные) 2 группа Дислипидемия 3 группа Дислипидемия +сахарина 4 группа Дислипидемия +эссенциале
14:0 1,38±0,02 1,65±0,02**** 1,33±0,023 1,50±0,024,в
16:0 25,00±0,42 26,13±0,40* 24,70±0,352 25,02±0,331
18:0 14,00±0,39 16,17±0,35**** 13,88±0,324 14,31±0,314
16:1 4,26±0,04 4,94±0,10**** 4,16±0,054 4,54±0,043
18:1 16,64±0,30 18,01±0,42* 16,40±0,332 16,47±0,272
18:2 п-6 15,92±0,48 15,17±0,44 15,94±0,37 16,02±0,37
20:4 п-6 14,70±0,35 12,00±0,36**** 14,68±0,324 14,37±0,322
18:3 п-3 1,87±0,02 1,47±0,02**** 2,18±0,024,**** 1,86±0,024,в
20:5 п-3 1,80±0,06 1,38±0,02**** 2,00±0,044,** 1,71±0,064,в
22:6 п-3 4,43±0,04 3,08±0,03**** 4,73±0,024,**** 4,20±0,024,в
Сумма насыщенных 40,38±0,62 43,95±0,71*** 39,91±0,484 40,83±0,622
Сумма ненасыщенных 56,62±0,77 56,05±0,60**** 60,09±0,734 59,17±0,662
Сумма ПНЖК 20,90±0,20 22,95±0,31**** 20,56±0,284 21,01±0,314
Примечание: различия статистически значимы при: * - р=0,05; **- р=0,01; *** - р=0,002; **** - р=0,001 по сравнению с контролем; 1 -р=0,05; 2 - р=0,01; 3 - р=0,002; 4 - р=0,001 по сравнению с 2-й группой, а - р=0,05; б - р=0,01; в - р=0,001 по сравнению с 3-й группой. Жирные кислоты: 14:0 - миристиновая, 16:0 - пальмитиновая,16:1 - пальмитолеиновая, 18:0 - стеариновая, 18:1 - олеиновая, 18:2 -линолевая, 18:3 - линоленовая, 20:4 - арахидоновая, 20:5 - эйкозапентаеновая, 22:6 - докозагексаеновая кислота.
Обсуждение
В условиях экспериментальной модели гиперхолестеринового рациона с высокожировой нагрузкой происходит нарушение соотношения липидов в крови, формируется дислипидемия. Происходит изменение количества содержащихся в крови липопротеи-нов: увеличивается количество липопротеинов очень низкой и низкой плотности, доставляющих липиды (в основном холестерин) от печени, где они образуются - к клеткам и снижается количество липопротеи-нов высокой плотности, которые выводят холестерин из клеточных мембран в печень. То есть, избыточное поступление холестерина и насыщенных жиров с рационом способствует образованию ЛПОНП и ЛПНП и, соответственно, в сыворотке крови отмечается их высокий уровень. Изменение жирнокислотного состава сыворотки крови и мембран эритроцитов, в частности, увеличение насыщенных и моноеновых жирных кислот, также обусловлено рационом с высоким содержанием насыщенных жиров. В то же время снижен синтез полиненасыщенных жирных кислот в результате отсутствия поступления с рационом ли-нолевой (семейство n-6) и линоленовой (семейство n-3) кислот, что приводит к дефициту арахидоновой, эйкозапентаеновой и докозагексаеновой жирных кислот. Увеличение количества насыщенных жирных кислот и снижение количества ненасыщенных жирных кислот способствовало росту индекса насыщенности. Перераспределение в мембране эритроцитов жирных кислот предполагает изменение её физико-химических свойств, проницаемости, лабильности и сложности прохождения эритроцита по микроциркулярному руслу.
Перспективными корректорами метаболических изменений, возникающих при дислипидемии, являются природные липидные комплексы морского происхождения, содержащие полиненасыщенные жирные кислоты семейства n-3 и оказывающие гипохолесте-ринемическое действие [26]. Известно, что этери-фикация холестерина происходит преимущественно с ненасыщенными жирными кислотами [27]. Диета с морскими липидами сопровождается встраиванием полиненасыщенных жирных кислот в фосфолипиды мембран, которые и являются поставщиками жирных кислот для этерификации холестерина с участием фермента лецитин:холестерин-ацилтраняферазы (ЛХАТ) [28]. Данный биохимический механизм способствует утилизации холестерина из мембран, восстановлению соотношения липопротеинов в пользу увеличения ЛПВП.
При анализе величин отклонений исследованных жирных кислот в плазме крови и мембранах эритроцитов при введении липидного комплекса сахарины и препарата сравнения эссенциале были выявлены наиболее значимые эффекты у липидного комплекса сахарины. Следует отметить, что в состав эссен-
циале (фосфатидилхолин соевых бобов) преимущественно входят линолевая (около 70%), а также линоленовая и олеиновая кислоты. В то же время в составе липидного комплекса сахарины присутствует широкий спектр жирных кислот семейства n-3 (линоленовая, эйкозапентаеновая, докозагексае-новая кислоты), а также n-6 (линолевая и арахидо-новая). По-видимому, присутствие полиненасыщенных жирных кислот обеих семейств обусловливает более высокую биологическую активность у липид-ного комплекса сахарины, чем у эссенциале.
Заключение. Результаты проведенного исследования позволяют предположить, что применение липидного комплекса сахарины, содержащего широкий спектр полиненасыщенных жирных кислот, может быть полезным и перспективным при дис-липидемии, гиперхолестеринемии, рассогласовании в соотношении жирных кислот, что позволит проводить эффективную профилактику сердечнососудистых заболеваний.
Выводы:
1. Применение животными рациона, содержащего растительное сало (25% от веса рациона) и холестерин (2,5%), сопровождается развитием дислипидемии: увеличивается количество общего холестерина, ЛПОНП+ЛПНП и снижается количество ЛПВП в крови крыс.
2. Происходит рассогласование жирных кислот в общих липидах плазмы крови и мембран эритроцитов: увеличивается количество насыщенных жирных кислот и снижается количество полиненасыщенных жирных кислот семейства n-6 и n-3.
3. Введение липидного комплекса из морской бурой водоросли Saccharina japonica и препарата сравнения эссенциале снимало состояние дислипи-демии, гиперхолестеринемии, нормализовало соотношение жирных кислот в общих липидах плазмы крови и мембран эритроцитов.
4. Сравнение эффектов действия липидного комплекса и препарата сравнения эссенциале показало, что липидный комплекс был более эффективен в условиях дислипидемии, чем эссенциале за счет присутствия в нем широкого спектра полиненасыщенных жирных кислот.
Конфликт интересов. Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Работа поддержана Министерством образования и науки РФ, проект № 14-5000034.
ЛИТЕРАТУРА
1. Крыжановский С.П., Гельцер Б.И., Запорожец Т.С., Ермакова С.П., Беседнова Н.Н. Бурые водоросли Тихого океана в лечении и профилактике атеросклероза. Владивосток: Дальнаука; 2016; 152 с.
2. Аминина Н.М. Перспективы использования бурых водорослей для профилактики производственно-обусловленных нарушений состояния здоровья. Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2017; 5(72): 38-42. DOI: 10.5281/zenodo.1115462.
3. Титлянов Э.А., Титлянова Т.В. Морские растения стран Азиатско-Тихоокеанского региона, их использование и культивирование. Владивосток: Дальнаука; 2012; 377 с.
4. Kumar C.S., Ganesan P., Suresh P.V., Bhaskar N. Seaweeds as a source of nutritionally beneficial compounds. J. Food Sci. Technol. 2008; 45: 1-13.
5. Хотимченко М.Ю., Ленская К.В., Петракова М.Ю., Хотимченко Ю.С., Ковалев В.В. Рутьсвязывающая активность пектина, выделенного из морской травы Zostera marina. Биология моря. 2006; 32(5): 367-370.
6. Michalak I., Chojnacka K. Algae as production systems of bioactive compounds. Eng. Life Sci. 2015; 15: 160-176.
7. Титов А.М. Целительные свойства морских водорослей. Спб.: Издательский дом «Нева»; 2004; 128 с.
8. Cannell R. Algae as a source of biologically-active products. Pestic. Sci. 1993; 39(2): 147-153.
9. Sigh I.P., Sidana J. «Phlorotannins» / In «Functional Ingredients from Algae for Foods and Nutraceuticals» Dominguez H. Woodhead Publishing; 2013: 181-204. DOI: 10.1533/9780857098689.1.181.
10. Hollman P., Arts I.C.W. Flavonols, flavones and flavanols - nature, occurrence and dietary burden. J. Sci. Food Agr. 2000; 80: 1081-1093.
11. Спрыгин В.Г. Полифенольная фракция из морской бурой водоросли Sargassum pallidum как фармакологическое средство при гепатозах // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2017. 71(4). 115-117.
12. Shibata T., Ishimaru K, Kawaguchi S., Yoshikawa H., Hama Y. Antioxidant activities of phlorotannins isolated from Japanese Laminariaceae. J. Appl. Phycol. 2008; 20: 705-711.
13. Имбс Т.И., Красовская Н.П., Ермакова С.П., Макарьева Т.Н.,. Шевченко Н.М., Звягинцева Т.Н. Сравнительное исследование химического состава и противоопухолевой активности водно-этанольных экстрактов бурых водорослей Laminaria cichorioides, Costaria costata и Fucus evanescens. Биология моря. 2009; 35(2): 140-146.
14. Sanina N.M., Goncharova S.N., Kostetsky E.Y. Seasonal changes of fatty acid composition and thermotropic behavior of polar lipids from marine macrophytes. Phytochemistry. 2008; 69: 1517-1527. DOI: 10.1016/j.phytochem.2008.01.014.
15. Кушнерова Т.В., Фоменко С.Е., Кушнерова Н.Ф., Спрыгин В.Г., Лесникова Л.Н., Хотимченко Ю.С., Кондратьева Е.В. Антиоксидантные и мембрано-
протекторные свойства экстракта из бурой водоросли Laminaria japonica. Биология моря. 2010; 36(5): 384-389.
16. Спрыгин В.Г., Фоменко С.Е., Кушнерова Н.Ф. Защитное действие липидной фракции из морской зеленой водоросли Ulva fenestrate при поражении печени четыреххлористым углеродом. Фундаментальные исследования. 2014; 8 (1): 110-114.
17. Кушнерова Н.Ф., Фоменко С.Е., Спрыгин В.Г., Кушнерова Т.В., Хотимченко Ю.С., Кондратьева Е.В., Другова Е.С. Экстракт из бурой водоросли Laminaria japonica - перспективный стресс-протекторный препарат. Биология моря. 2010. 36(3): 215-220.
18. Спрыгин В.Г., Кушнерова Н.Ф., Фоменко С.Е., Сизова Л.А. Морские водоросли - перспективный источник полифенольных антиоксидантов и комплексов эссенциальных фосфолипидов. Известия Самарского научного центра РАН. 2012; 14(1): 2299-2302.
19. Folch J., Less M., Sloane-Stanley G.H. A simple method for the isolation and purification of total lipids from animal tissues. J. Biol. Chem. 1957; 226 (1): 497-509.
20. Саратиков А.С., Ратькин А.В., Фролов В.Н., Чучалин В.С. Влияние гепатопротекторов фосфо-липидной природы на токсичность циклофосфана. Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2004; (2): 43-47.
21. Vaskovsky V.E., Kostetsky E.Y., Vasendin I.M. An universal reagent for phospholipid analysis. J. Chromatogr. 1975; 114 (1): 129-141.
22. Amenta J.S. A rapid chemical method for quantification of lipids separated by thin-layer chromatography. J. Lipid Res. 1964; 5 (2): 270-272.
23. Берчфилд Г., Сторрс Э. Газовая хроматография в биохимии. Пер. с англ. М.: Мир; 1964. 500 с.
24. Колб В.Г., Камышников В.С. Справочник по клинической химии. Минск: Беларусь; 1982. с. 241-242.
25. Мещерская К.А., Бородина Г.П., Королева Н.П. О методике первичного отбора средств, влияющих на обмен холестерина. В кн: Элеутерококк и другие адаптогены дальневосточных растений. Материалы к изучению женьшеня и других лекарственных средств Дальнего Востока. Владивосток: Дальневосточное кн. изд-во; 1966;с. 289-294.
26. Новгородцева Т.П., Караман Ю.К., Бивальке-вич Н.В., Жукова Н.В. Использование биологически активной добавки к пище на основе липидов морских гидробионтов в эксперименте на крысах. Вопросы питания. 2010. Т. 79, № 2. С. 24-27.
27. Крылов О.Ф., Любимов И.Б., Муляр А.Г. Фар-макодинамика эйкозапентаеновой и докозагексае-новой кислот. Фармакология и токсикология. 1991. Т. 54, № 5. С. 67-71.
28. Калинкина О.М., Перова Н.В., Зыкова В.П., Грацианский Н.А., Мелькина О.Е., Соколова М.А., Оганов Р.Г. Влияние диеты, обогащенной ю-3 полиненасыщенными жирными кислотами, на функ-
циональную активность тромбоцитов и липидо-аполипопротеиновый спектр крови при впервые возникшей стенокардии. Терапевтический архив. 1990; 62(9): 77-82.
Сведения об авторе
Кушнерова Наталья Федоровна - д.б.н., профессор, заведующая лабораторией биохимии Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН, 690041. Владивосток, ул. Балтийская, д. 43; e-mail: [email protected].
© Коллектив авторов, 2018 г DOI: 10.5281/zenodo.1488052
Удк: 612.08:612.135
А.В. Белавенцева1, РВ. Ромашко12, Ю.Н. Кульчин12, Т.С. Запорожец3, Е.В. Персиянова3
исследование влияния давления на биологическую ткань в методе оптической визуализации пульсаций крови
1 Институт автоматики и процессов управления (ИАПУ) Дальневосточного отделения российской академии наук (ДВО РАН), Владивосток
2 Дальневосточный федеральный университет (ДВФУ), Владивосток
3 Медицинское объединение Дальневосточного отделения российской академии наук (МО ДВО РАН), Владивосток
В настоящей работе с помощью метода визуализации пульсации кровиисследована зависимость амплитуды пульсации крови в тканях от дополнительной массы, которая оказывает внешнее давление на биологические ткани.Проведены экспериментальные исследования по определению оптимального давления на исследуемую ткань с целью увеличения амплитуды сигнала фотоплетизмографии.
Ключевые слова: микроциркуляция, фотоплетизмография, пульсации крови, перфузия крови.
Для цитирования: Белавенцева А.В., Ромашко Р.В., Кульчин Ю.Н., Запорожец Т.С., Персиянова Е.В. Исследование влияния давления на биологическую ткань в методе оптической визуализации пульсаций крови// Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2018; 3: 73-76. DOI: 10.5281/zenodo.1488052.
Для корреспонденции: Ромашко Р.В.,e-mail:[email protected].
Поступила 06.11.18
A.B. Belaventseva1, R.V. Romashko12, Yu.N. Kulchin12, T.S.Zaporozhets3, E.V. Persiyanova3 STUDY OF PRESSURE EFFECT ON BIOLOGICAL TISSUE IN THE BLOOD PULSATION IMAGING TECHNIQUE
1 Institute of Automation and Control Processes (IACI) of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences (FEB RAS), Vladivostok, Russia
2 Far Eastern Federal University (FEFU), Vladivostok, Russia
3 Medical Association of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences, Vladivostok, Russia
In this work, we investigated the dependence of ablood pulsation amplitude in biological tissueson the additional mass, which exerts external pressure on this tissue, by the method of blood pulsation imaging. The optimal pressure on the studied tissue was determined experimentally in order to increase the amplitude of the photoplethysmography signal.
Keywords: microcirculation, photoplethysmography, blood pulsations, blood perfusion.
For citation: Belaventseva A.B., Romashko R.V, Kulchin Yu.N., Zaporozhets T.S., Persiyanova E.V. Study of pressure effect on biological tissue in the blood pulsation imaging technique. Health. Medical ecology. Science. 2018; 3: 73-76 (in Russia). DOI: 10.5281/zenodo.1488052.
For correspondence: Romashko R.V., e-mail: [email protected]. Conflict of interests. The authors are declaring absence of conflict of interests.
Financing. The research is partially supported by Far-Eastern Branch of Russian Academy of Sciences (grant № 18-5-098).
Received 06.11.18 Accepted 24.11.18
