Метаболические изменения в миокарде при экспериментальном алкогольном панкреатите и их коррекция Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК 577.1 : 616.37-002-008.6-08

МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В МИОКАРДЕ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ АЛКОГОЛЬНОМ ПАНКРЕАТИТЕ И ИХ КОРРЕКЦИЯ

© 2012 г. А.В. Летуновский, З.И. Микашинович

Летуновский Андрей Владимирович - кандидат медицинских наук, доцент, кафедра общей и клинической биохимии №1, Ростовский государственный университет, пер. На-хичеванский, 29, г. Ростов-на-Дону, 344022, е-mail: ап-drejletounovskij@yandex. гы.

Микашинович Зоя Ивановна - доктор биологических наук, профессор, заведующая кафедрой общей и клинической биохимии №1, Ростовский государственный университет, пер. Нахичеванский, 29, г. Ростов-на-Дону, 344022.

Letounovsky Andrey Bladimirovich - Candidate of Medical Science, Associate Professor, General and Clinic Biochemistry Department №1, Rostov State Medical University, Nakhiche-vansky Lane, 29, Rostov-on-Don, 344022, e-mail: an-drejletounovskij@yandex. ru.

MiKashinowich Zoja Ivanovna - Doctor of Biological Science, Professor, Head of General and Clinic Biochemistry Department № 1, Rostov State Medical University, Nakhichevansky Lane, 29, Rostov-on-Don, 344022.

Установлено, что как при хронической алкоголизации, так и алкогольном панкреатите в ткани миокарда развивается прогрессирующая тканевая гипоксия и формируется дисбаланс в антиоксидантной системе. Применение препарата « Тыквеол» оказывает протектив-ный эффект в отношении функционирования оцениваемых систем.

Ключевые слова: алкогольный панкреатит, миокард, антиоксиданты, «Тыквеол».

It was established that both chronic alcoholisation and alcoholic pancreatitis lead to progressive tissue hypoxia, dysbalance in antioxidant system in myocardium. Treatment with «Tycveol» (pumpkin seed oil) protects estimated systems

Keywords: alcoholic pancreatitis, myocardium, antioxidants, «Tycveol».

Важной медико-социальной проблемой является хроническая алкоголизация (ХА) и связанные с ней заболевания. Одним из наиболее чувствительных к действию алкоголя органов является поджелудочная железа (ПЖ), а алкогольному фактору принадлежит ведущая роль в этиологической структуре панкреатитов. Кроме того, имеются убедительные данные о возможности моделирования хронического алкогольного панкреатита (АП) с использованием ХА [1].

Ранняя диагностика заболеваний ПЖ является трудной задачей. Нерешённым остаётся вопрос как об эволюции процесса, так и о сроках, характере вовлечения в него других органов, в частности, такого критического, как миокард. Угнетение его сократительной функции, несомненно, играет роль в патогенезе системных нарушений, в том числе усугубляя процесс в самой ПЖ. В связи с этим представляет интерес сравнительный анализ функционального метаболизма миокарда при ХА и АП.

Мультиорганный характер поражения при ХА делает актуальным поиск новых способов системного корригирующего воздействия. Перспективными представляются фитопрепараты, представляющие собой комплексы биологически активных веществ разного спектра действия. Одним из них является препарат «Тыквеол», содержащий каротиноиды, токоферолы, фосфолипиды, стерины, фосфатиды, флавоноиды, витамины, жирные кислоты из семян тыквы. Препарат оказывает гепатопротективное, противовоспалительное, регенерирующее, антиатеросклеротическое, выраженное антиоксидантное действия. Последнее обстоятельство представляется нам особенно важным, так как активация свободнорадикального окисления (СРО) как фактор патогенеза многих заболеваний, в том числе при ХА, в настоящее время не подвергается сомнению [2].

Целью работы явилось выяснение характера метаболических сдвигов по данным активности глико-

литических процессов и состояния системы антиок-сидантной защиты (АОЗ) в миокарде крыс при экспериментальных ХА и АП и их коррекция с помощью фитопрепарата «Тыквеол».

Материалы и методы

Эксперимент проводили на белых беспородных крысах, которые были разделены на 5 групп (по 16 голов в каждой): 1-я - интактные; 2-я - подвергшиеся ХА полупринудительным способом, дачей для питья 15%-го водного раствора этанола вместо воды; 3-я - аналогичная 2-й, но получавшая с пищей тыквеол из расчёта 0,04 мл на животное в сутки; 4-я - животные, подвергшиеся ХА на фоне предварительного повреждения ПЖ введением 0,1 мл 1%-го раствора тритона Х-100; 5-я - аналогичная 4-й, но получавшая с пищей тыквеол из расчёта 0,04 мл на животное в сутки.

Животных выводили из эксперимента декапитаци-ей под эфирным наркозом. В гомогенатах миокарда определяли содержание лактата, пировиноградной кислоты (ПВК), восстановленного глутатиона ^-8Н), активности супероксиддисмутазы (СОД), каталазы, глутатионпероксидазы (ГП) и глутатионредуктазы (ГР). Статистическую обработку проводили с определением средней арифметической, ошибки средней. Отличия между группами считали достоверными при оценке ошибки вероятности р < 0,05 по величине ^критерия Стьюдента после проверки распределения на нормальность.

Все исследования выполнены в соответствии с декларацией о биоэтике и одобрены локальным комитетом по биоэтике.

Результаты и обсуждение

Морфологическая картина в ткани ПЖ при воздействии моделирующих факторов в 4-й группе близка к таковой при хроническом АП: атрофия ацинусов, разрастание соединительной и жировой ткани, лим-фоцитарная и макрофагальная инфильтрация. В аци-нарных клетках обнаруживается кариопикноз, апоптоз (дефрагментация ядер). Эти данные позволяют расценивать патологический процесс в данной группе как формирующийся хронический АП [3].

В то же время при ХА без предварительного повреждения ПЖ (группа 2) через 3 мес. затравки выявлены атрофия ацинарной, разрастание жировой и соединительной ткани без лимфоцитарной и макро-фагальной инфильтрации.

Биохимические изменения характеризуются следующими данными.

Содержание лактата в гомогенатах миокарда (рис. 1) при ХА (группа 2) претерпевает фазовые колебания. Снизившись через 2 мес., к исходу 3 мес. демонстрирует более чем 3-кратный рост. Содержание ПВК (рис. 2) в миокарде животных этой группы оказывается сниженным на протяжении всего времени эксперимента, что указывает на накопление недоокислен-ных субстратов. В органе с преимущественно аэробным метаболизмом это свидетельствует о развитии тканевой гипоксии.

450-f' 400 350 300 250 200 150 100 50 0

г=п

I

§

§

§

** S1

2 мес.

3 мес.

Рис. 1. Содержание лактата в гомогенатах миокарда крыс при ХА и формирующемся АП, %, по отношению к интакт-ным животным. * - р<0,05 по сравнению с интактными животными; ** - р<0,05 по сравнению с животными, не получавшими тыквеол

При формировании АП (группа 4) содержание лактата (рис. 1) прогрессивно растёт, достигая максимума через 3 мес. Содержание ПВК (рис. 2) в этой группе оказывается стабильно сниженным на протяжении всего времени эксперимента.

Таким образом, формирование АП характеризуется стабильностью гипоксических явлений. В свою очередь, динамика содержания ПВК в миокарде животных с формирующимся АП оказывается сходной с группой животных с ХА.

Рассматривая реакцию со стороны системы АОЗ, следует отметить тенденцию к росту активности СОД у животных с ХА (группа 2) в течение 2-го мес., однако, эти изменения оказались статистически не достоверными. В то же время активность каталазы подвергалась фазовым колебаниям - более чем двукратное снижение к исходу 2-го мес. и полуторакратный рост через 3 мес.

Выявленные метаболические сдвиги могут быть следствием прямого токсического действия алкоголя и ацетальдегида, изменений физико-химических свойств клеточных мембран. Активация симпато-адреналовой системы при систематическом поступлении алкоголя, а также способность ацетальдегида высвобождать катехоламины вызывает выраженную гипердинамию миокарда, увеличение потребности в кислороде, создавая условия для развития гипоксии. В этой ситуации дополнительная нагрузка на мито-хондриальный аппарат кардиомиоцитов может привести к декомпенсации сердечной деятельности.

Приём тыквеола животными с ХА (группа 3) в течение 2 мес. с начала моделирования привёл к достоверному снижению уровня лактата (здесь и далее сравнение производится с аналогичной группой животных без приёма тыквеола). Через 3 мес. содержание лактата в этой группе практически приходит к уровню интактных животных при том, что без коррекции содержание этого метаболита в несколько раз превышает исходный уровень (рис. 1).

Содержание ПВК (рис. 2) в этой группе через 2 мес. превышает аналогичный показатель не только у животных без коррекции, но даже интактных (в 2 раза). Через 3 мес. содержание этого метаболита вырастает ещё больше.

**

£

100 0

* * \ * £ _ f JtZ

Рис. 2. Содержание ПВК в гомогенатах миокарда крыс при ХА и формирующемся АП, %, по отношению к интактным животным. * - р<0,05 по сравнению с интактными животными; ** - р<0,05 по сравнению с животными, не получавшими тыквеол

У животных с моделированием АП приём тыквео-ла (группа 5) стабилизировал содержание лактата, практически на уровне интактных животных, в течение всего эксперимента. В то же время содержание ПВК в миокарде животных этой группы оказалось значительно повышенным, даже по сравнению с ин-тактными животными, что свидетельствует о существенной активации метаболизма.

Приём тыквеола в течение 2 мес. на фоне ХА (группа 3) не привёл к достоверному изменению активности СОД в миокарде, однако через 3 мес. она оказалась достоверно сниженной (табл. 1).

Активность каталазы в миокарде животных этой группы уже через 2 мес. резко вырастает, превышая не только уровень у животных без коррекции, но и показатель у интактных животных. Через 3 мес. в сравнении с интактными животными её активность ещё выше.

600

**

500

400

300

* *

200

2 мес

3 мес

Таблица 1

Активность СОД и каталазы в гомогенатах миокарда крыс с ХА и АП без лечения (группы 2, 4) и с лечением тыквеолом (группы 3, 5), М±т, п=15

Показатель СОД, ЕД/г белка Каталаза, Катал*104/г белка СОД, ЕД/г белка Каталаза, Катал*104/г белка

Интактные 260±9,5 126,0±4,1 260,0±9,5 126,0±4,1

Группа 2 3 2 3 4 5 4 5

Срок 2 мес. 309,0±6,5 282,0±32,0 49,8±4,5* 205,0±8,0*,** 290,0±2,6 310,0±19,0 132,8±3,1 225,0±10,0*,**

Срок 3 мес. 280,0±23,6 186,5±8,0*,** 181,6±32,1* 481,0±13,0*,** 305,0±2,6* 256,3±9,0** 182,6±3,08* 297,0±18,0*,**

* - р < 0,05 относительно интактных крыс; ** - р < 0,05 относительно крыс с ХА (группа 2) и формирующимся АП (группа 4) соответствующего срока, не получавших тыквеол.

Реакция на приём тыквеола животными с АП (группа 5) оказывается не такой выраженной, как у крыс с ХА, что, по-видимому, отражает сниженные адаптационные резервы при повреждённой ПЖ.

Двухмесячный приём тыквеола при формирующемся АП (группа 5) не привёл к достоверным сдвигам активности СОД в сравнении с аналогичной группой без лечения. Однако через 3 мес. активность этого фермента снижается до уровня интактных животных.

Реакция активности каталазы на приём тыквеола при моделировании АП (группа 5) оказывается более выраженной, чем СОД. Через 2 мес. прирост активности в сравнении с животными без лечения составляет 69,2 % (при этом абсолютное значение данного пока-

зателя у животных без коррекции не отличается от интактных). Через 3 мес. прирост продолжается - активность каталазы оказывается выше соответствующего показателя в группе без лечения на 62,3 %.

Различия в динамике активности СОД и каталазы при приёме тыквеола при ХА и моделировании ХА свидетельствуют о существенном влиянии этого органа на реализацию эффектов тыквеола.

ХА у животных с первично интактной ПЖ (группа 2) ведёт к полуторакратному росту активности ГП в миокарде к 3-му мес. эксперимента (табл. 3). Активность ГР в этой группе на 2-й и 3-й мес. несколько снижены, тогда как содержание в-8И к исходу 3-го мес. вырастает практически вдвое.

Таблица 2

Содержание С-8И, активность ферментов его обмена в гомогенатах миокарда крыс с ХА без лечения (группа 2)

и с лечением тыквеолом (группа 3), М±т, п=15

Показатель G-SH, ммоль/г белка ГР, ммоль/г белка в минуту ГП, ммоль/г белка в минуту

Интактные 253,0±11,2 8,80 ± 0,5 21,10 ± 0,96

Группа 2 3 2 3 2 3

Срок 2 мес. 271,0±50,0 399,0±17,3*,** 6,85±0,44 8,50±0,20 17,34±1,44 26,13±1,52*,**

Срок 3 мес. 508,8±38,0* 134,9±7,0*,** 6,21±0,42 6,68±0,20 30,38±2,33* 8,85±0,4*,**

р < 0,05 относительно интактных крыс; ** - р < 0,05 относительно крыс с ХА (группа 2), не получавших тыквеол.

Приём тыквеола животными с ХА (группа 3) в течение 2 мес. привёл к росту (на 47,2 %) содержания в-8Н в миокарде. Однако через 3 мес. этот показатель

снизился от уровня животных с ХА без коррекции (группа 3) на 73,6 %, оказавшись даже ниже, чем у интактных животных (табл. 3).

* - р < 0,05 относительно интактных крыс; ** - р < 0,05 относительно крыс с формирующимся АП (группа 4) соответствующего срока, не получавших тыквеол.

Таблица 3

Содержание С-8И, активность ферментов его обмена в гомогенатах миокарда крыс с АП без лечения (группа 4)

и с приёмом тыквеола (группа 5), М±т, п=15

Показатель G-SH, ммоль/г белка ГР, ммоль/г белка в минуту ГП, ммоль/г белка в минуту

Интактные 253,0±11,2 8,80 ± 0,48 21,1 ± 1,0

Группа 4 5 4 5 4 5

Срок 2 мес. 278,0±5,0 288,0±16,1 11,20±0,20 8,50±0,21 19,2±0,5 28,3±1,6*,**

Срок 3 мес. 510,8±5,0* 210,2±8,0*,** 15,80±0,21* 7,50±0,21** 32,4±0,5* 18,0±0,8**

Активность ГР в миокарде животных с ХА, получавших тыквеол (группа 3), через 2 мес. выросла на 24,1 %, практически сравнявшись с уровнем у интактных животных, хотя через 3 мес. этот показатель несколько снизился, оказавшись практически таким же, что и в группе без приёма тыквеола. Наиболее интересной оказались данные активности ГП. У животных 3-й группы этот показатель демонстрировал фазовые колебания, противоположные тем, что имеются в группе без приёма препарата - рост на сроке

2 мес. (на 50,7 %) и значительное (на 70,9 %) угнетение через 3 мес.

Приём тыквеола в течение 2 мес. животными с моделированием АП (группа 5) практически не повлиял на содержание в-8Н.

Интересно отметить, что через 3 мес. сравнение содержание этого метаболита во 2-й и 3-й группах демонстрировало своеобразные «ножницы» - снижение в результате приёма тыквеола и рост в группе без коррекции.

Сходная, хотя и менее выраженная, картина в 5-й группе наблюдалась в отношении активности ГР. Через 2 мес. активность этого фермента в результате приёма препарата снизилась до уровня интактных животных, оставшись практически такой же и через

3 мес., в то время как в группе без коррекции этот показатель почти вдвое превышает аналогичное значение у интактных животных.

Сходная тенденция прослеживается и в отношении активности ГП. Приём тыквеола через 2 мес. приводит к росту активности фермента с последующим снижением через 3 мес. до уровня интактных животных, в то время как без приёма препарата картина оказывается зеркально противоположной во временном аспекте -рост активности имеет место на сроке 3 мес.

Следует также отметить, что если во 2-й и 4-й группах падёж животных достигал 40 и 80 % соответственно, то среди групп, получавших тыквеол, падежа не было.

Протективный эффект препарата может быть объяснён присутствием в нём, помимо токоферолов, ещё и флавоноидов. Будучи по структуре схожими с конденсированными аренами, флавоноиды способны связываться с их рецепторами, активируя содержащиеся в промоторах генов семейства цитохром-Р450-зависимых ферментов ксенобиотик-респонсивные элементы, ускоряя утилизацию этанола [2]. Это положение приобретает ещё большее значение с учётом

того, что при высоких концентрациях этанола в крови роль микросомальной этанол-окисляющей системы значительно возрастает [4].

Рост активности каталазы при приёме тыквеола у животных с ХА и формирующимся АП отмечен на обоих сроках эксперимента. В то время как содержание в-8И, активность ГП, вырастая к исходу 2-го мес., к 3-месячному сроку оказывается достоверно ниже аналогичных показателей у интактных животных. Та же направленность изменений имеет место и у животных с моделированием АП.

Такая реакция оцениваемых систем миокарда на введение тыквеола согласуется с данными [5], по которым изолированное введение ликопина (один из компонентов тыквеола) приводит к усилению общей антиоксидантной активности плазмы крови и снижению образования продуктов СРО.

Нормализация параметров собственной антиокси-дантной защиты организма при приёме тыквеола возможна под действием содержащихся в нём каротинов.

Выводы

1. Совместным использованием тритона Х-100 и этанола воспроизведена новая модель хронического АП на крысах, морфологическим подтверждением которой являются атрофия ацинусов, разрастание соединительной и жировой ткани, лимфоцитарная и макрофагальная инфильтрация в ткани ПЖ.

2. Рост содержания лактата в ткани миокарда при экспериментальном хроническом АП свидетельствует о развитии тканевой гипоксии.

3. Активация изучаемых параметров системы АОЗ в миокарде предшествует появлению морфологических признаков хронического воспаления ПЖ, а к моменту формирования экспериментального АП сменяется угнетением активности каталазы на фоне сохраняющейся активации СОД и глутатионовой системы.

4. Характер изменения антиоксидантной системы, гликолитических процессов указывает на вовлечение миокарда в патологический процесс при моделировании хронического алкогольного панкреатита, выраженное в большей степени, чем при алкоголизации.

5. Применение тыквеола как при алкоголизации, так и формировании алкогольного ХП приводит к нормализации показателей АОЗ, аэробного метаболизма и увеличивает выживаемость экспериментальных животных.

Литература

1. Gukovsky I., Lugea A., Shahsahebi M., Cheng J.H., Hong

P.P., Jung Y.J., Deng Q.G., French B.A., Lungo W., French S.W., Tsukamoto H., Pandol S.J. A rat model reproducing key pathological responses of alcoholic chronic pancreatitis // Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2008. № 294(1). Р. 68-79.

2. Österreicher C.H., Schultheiss J., Wehler M.H., Homann N.,

Hellerbrand C., Künzli B., Friess H., Seitz H.K., Stickel F. Genetic polymorphisms of manganese-superoxide dis-mutase and glutathione-S-transferase in chronic alcoholic pancreatitis // Mutagenesis. 2007. № 22 (5). Р. 305-310.

Поступила в редакцию

3. Способ моделирования хронического панкреатита / Ми-

кашинович З.И., Летуновский А.В., Воронкин Д.А. и др. Патент на изобретение № 2394280. 2010.

4. Gautier Е., Foresto F., Ferrara R., Lucas V. Genetic repeat

polymorphism in theregulating region of CYP2E1 // Alcohol. Clin. Exp. Res. 2001. Vol. 25, № 6. P. 800-804.

5. Кравченко Л.В., Морозов С.В., Бекетова Н.А., Дереги-

на В.П., Авреньева Л.И., Тутельян В.А. Антиоксидант-ный статус крыс, получавших разное количество лико-пина // Бюл. экспер. биол. и мед. 2003. Т. 135, № 4. С. 414-418.

5 марта 2012 г.