Нарушение пуринового обмена в кардиомиоцитах крыс при интенсивных физических нагрузках и его коррекция селенитом натрия Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

Библиографический список

1. Баринова, С. С. Биоразнообразие водорослей-индикаторов окружающей среды / С. С. Баринова, Л. А. Медведева,

О. В. Анисимова. — Тель-Авив, 2006. — 498 с.

2. Федоров, В. Д. О методах изучения фитопланктона и его активности / В. Д. Федоров. — М. : Изд-во МГУ, 1979. — 168 с.

3. Алекин, О. А. Гидрохимия / О. А. Алекин. — Л. : Гидроме-теоиздат, 1952. — 162 с.

4. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды : справ. материалы / Под ред. Т. В. Гусевой. — М. : ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007. - 192 с.

5. Chorus, I. Toxic Cyanobacteria in Water: A guide to their public health consequences, monitoring and management / I. Chorus, J. Bartam. — WHO, 1999. — 400 p.

6. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши / О. П. Оксиюк [и др.] // Гидробиологический журнал. — 1993. — Т. 29, № 4. — С. 62 — 76.

КРЕНЦ Олеся Олеговна, ассистент кафедры экологии и биологии.

БАЖЕНОВА Ольга Прокопьевна, доктор биологических наук, профессор (Россия), профессор кафедры экологии и биологии.

Адрес для переписки: 644008 Омск-8, Институтская пл., 2, ОмГАУ.

Статья поступила в редакцию 28.02.2013 г.

© О. О. Кренц, О. П. Баженова

УДК 612.123+616.36+613.735:616-092.4 В. В. КОРНЯКОВА

В. Д. КОНВАЙ

Омская государственная медицинская академия

Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина

НАРУШЕНИЕ ПУРИНОВОГО ОБМЕНА В КАРДИОМИОЦИТАХ КРЫС ПРИ ИНТЕНСИВНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ И ЕГО КОРРЕКЦИЯ СЕЛЕНИТОМ НАТРИЯ

Интенсивные физические нагрузки, моделируемые на крысах принудительным плаванием с грузом, сопровождаются лактоацидозом, усиливающим катаболизм пуринов до урата, сопряженный с продукцией ксантиноксидазой активных кислородных метаболитов. Это приводит к усилению в кардиомиоцитах крыс истощения фонда глутатиона, угнетению антиоксидантной системы и липопероксидации мембранных структур. Введение данным животным селенита натрия в дозе 30 мкг/ кг способствует не только снижению явлений гипоксии, катаболизма пуринов, но и предотвращает развитие дефицита глутатиона, торможение функции антиокси-дантной системы и чрезмерную липопероксидацию мембранных структур. Ключевые слова: физические нагрузки, кардиомиоциты, селенит натрия, антиоксидантная система.

Интенсивные физические нагрузки, сопровождающие военную службу, труд на тяжелом производстве, присущие современному спорту высших достижений, зачастую негативно влияют на функциональное состояние сердечно-сосудистой системы, вызывая ее переутомление [1, 2]. Пусковые механизмы этого явления до конца не изучены, что лимитирует разработку методов его профилактики [3]. Нами было выдвинуто предположение о возможной кардиопротекторной эффективности селенита натрия в условиях переутомления.

Целью настоящей работы является объяснение пусковых механизмов развития утомления в кар-диомиоцитах с позиций теории острого нарушения метаболизма пуринов, описанного нами ранее [4], и коррекции найденных нарушений путем введения селенита натрия.

Методика исследования. Эксперимент проводили на 55 белых крысах-самцах массой 240 + 20 г. Исследуемые животные были разделены на 4 группы. Первую из них составляли интактные крысы (п=10). Во вторую группу вошли животные с оптимальным режимом физической нагрузки (п=15), которые подвергались принудительному плаванию с грузом, равным 10 % от массы тела в течение пяти недель эксперимента через день. На крысах третьей группы моделировали интенсивные физические нагрузки (ИН, п=15) принудительным плаванием с грузом в течение первых трех недель эксперимента через день, последние две недели — ежедневно. Крысы четвертой группы (п=15) подвергались плаванию по схеме ИН, на последней неделе эксперимента они получали перорально селенит натрия ежедневно в дозе 30 мкг/кг массы тела до принуди-

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (118) 2013 БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (118) 2013

Таблица 1

Показатели энергетического обмена и перекисного окисления липидов в тканях крыс интактных, подвергнутых оптимальным физическим нагрузкам, ИН и введению селенита натрия на фоне ИН, М+т, п=10-15.

Показатели Группа

1-я (интактные) 2-я (оптимальные нагрузки) 3-я ИН 4-я (ИН + селенит натрия)

В крови:

Лактат, ммоль/л 5,95 + 0,32 8,33 + 0,60** 10,92 + 0,45***" 7,78 + 0,67* ''

Урат, мкмоль/л 76 + 6 105+11 150 + 16***' 108 + 7** '

В кардиомиоцитах:

Супероксиддисму-таза, Ед /мг белка 19,5 + 1,9 17,0+1,2 13,3 + 1,1 *' 16,6+1,0'

Каталаза, мкЕД/г белка 1,16 + 0,06 1,38 + 0,46 0,93 + 0,12 1,02 + 0,13

Малоновый диальдегид, мкмоль/мг белка 7,21 + 0,96 9,34 + 0,26 10,18 + 0,42* 8,93 + 0,99

Глутатион, ммоль/г белка 39,9 + 2,0 33,5+1,7 26,4+2,4 **' 37,8 + 3,8'

Глутатионперокси-даза, МЕ/мг белка 954 + 54 819 + 62 649 + 39 **' 811 + 64'

Глутатионредукта-за, МЕ/г белка 54,4 + 2,9 51,1 + 2,2 44,1 + 0,5 **' 52,9 + 2,3'

Глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназа, МЕ/г белка 3,54 + 0,22 2,88 + 0,26 1,94 + 0,33 **' 2,98 + 0,18'

Примечание. * р<0,05; ** р<0,01, *** р<0,001 — различия статистически значимы по сравнению с 1-й группой, " р<0,05; р<0,01 — по сравнению со 2-й группой, ' р<0,05; " р<0,01 — по сравнению с 3-й группой.

тельного плавания с грузом. Плавание крыс проводили в бассейне диаметром 45 см, глубиной 60 см с температурой воды 28 — 30°С. Исследования проводились в соответствии с требованиями Европейской конвенции по защите экспериментальных животных 86/609/ЕЕС.

По окончании эксперимента у крыс забирали кровь, в плазме которой определяли концентрацию лактата, урата и аспартатаминотрансферазы унифицированными методами исследования. Из сердца готовили 20 % гомогенаты с использованием 0,15 М раствора хлорида калия, в которых определяли содержание белка биуретовым методом, МДА по реакции с ТБК, глутатиона [5], активность СОД [6], каталазы [7], глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г-6-ФДГ) [8], глутатионпероксидазы (ГлПО) и глутати-онредуктазы [9]. Для биохимических исследований использовали реактивы фирм «Ольвекс», Hospitex, Randox. Статистическая обработка осуществлялась с использованием непараметрического критерия Манна—Уитни, корреляционного анализа Пирсона.

Результаты исследования. Установлено, что уже при оптимальных физических нагрузках развивается гипоксия, о чем свидетельствует умеренно выраженная гиперлакцидемия. Тем не менее, это не приводит к статистически значимому увеличению концентрации урата в крови, что свидетельствует об отсутствии резко выраженного усиления катаболизма пуринов и сопряженной с ним чрезмерной липопероксидацией мембранных структур карди-омиоцитов. У крыс, подвергнутых оптимальным физическим нагрузкам, достоверно не изменен ни один из исследуемых показателей антиоксидантной системы и перекисного окисления липидов.

У крыс группы ИН явления гипоксии более выражены. Концентрация лактата в их крови превышает уровень этого показателя у животных интактной группы на 83,5 % (Р = 0,0001), а у крыс, подвергнутых оптимальным нагрузкам, — на 31,1 % (Р = 0,003, (табл. 1)). Это сопровождается усилением катаболизма пуринов, о чем свидетельствует резкое уве-

личение концентрации урата в крови [на 97 % по сравнению с интактными крысами (Р=0,0001) и на 43 % — с животными, подвергнутыми оптимальным нагрузкам (Р=0,01)]. Генерация ксантиноксидазой мочевой кислоты сопряжена с усиленной продукцией данным энзимом активных кислородных метаболитов, повреждающих мембранные структуры кардиомиоцитов. Содержание МДА в данных клетках превышает аналогичный показатель у интакт-ных крыс на 41,2 % (Р = 0,034), а у животных группы оптимальных физических нагрузок — 9 % (Р = 0,16). Отмечена положительная корреляция между содержанием МДА в миокарде и концентрацией урата в крови животных группы ИН (г=0,30).

Эффект активных кислородных метаболитов, генерируемых ксантиноксидазой опосредован, вероятно, также через повреждение ими большинства исследуемых ферментов антиоксидантной системы. Активность СОД, ГлПО, глутатионредуктазы и Г-6-ФДГ в миокарде крыс группы ИН снижена по сравнению с аналогичными показателями у интакт-ных животных соответственно на 31,8 % (Р = 0,019), 32,0 % (Р = 0,001), 18,9 % (Р = 0,001) и 45,2 % (Р = 0,003), а по отношению к крысам, подвергнутым оптимальным нагрузкам — 21,8 % (Р = 0,03), 20,8 % (Р = 0,036), 13,7 % (Р = 0,023) и 32,6 % (Р = 0,046). Определенный вклад в торможение функции антиоксидантной системы вносит и снижение в миокарде крыс группы ИН содержания глутатиона [на 33,8 % по сравнению с уровнем этого показателя у интактных животных (Р = 0,007) и на 21,2 % — по сравнению с крысами, повергнутыми оптимальным нагрузкам (Р = 0,028)] (табл. 1).

Торможение активными кислородными метаболитами, генерируемыми ксантиноксидазой, активности ГлПО может быть связано со снижением в тканях животных группы ИН уровня селена, входящего в состав активного центра ГлПО [10—13]. Представляет интерес провести коррекцию описанного выше нарушения селенитом натрия. Установлено, что введение данного вещества снижает

степень торможения активности ГлПО. В кардиоми-оцитах крыс, подвергнутых введению селенита натрия в условиях ИН, она статистически значимо не отличается от аналогичного параметра у интактных животных и на 25 % превышает этот показатель у крыс группы ИН (Р = 0,049). Это способствует более эффективной инактивации перекисных соединений, уменьшая степень повреждения ими аэробных систем энергообеспечения и связанное с ним усиление анаэробного гликолиза.

Концентрация молочной кислоты в крови животных, получавших селенит натрия снижена по сравнению с уровнем этого показателя у крыс группы ИН на 28,8 % (Р=0,001), продолжая превышать содержание этого метаболита в крови интактных животных [на 30,8 % (Р = 0,024)]. Это способствует снижению интенсивности катаболизма пуриновых мононуклеотидов, о чем свидетельствует более низкая концентрация урата в крови крыс первой из названных групп [на 28 % по сравнению с группой ИН (Р = 0,018)]. Вследствие этого снижается интенсивность генерации ксантиноксидазой активных кислородных метаболитов. Степень повреждения ими мембранных структур уменьшается, что выражается в более низком содержании МДА в кардиоми-оцитах животных, получавших селенит натрия [на 12,3 % по сравнению с аналогичным показателем у крыс группы ИН (Р = 0,51)]. Снижение интенсивности продукции активных кислородных метаболитов способствует также лучшей сохранности активности ферментов антиперекисной защиты в миокарде крыс, подвергнутых введению селенита натрия. Ни один из них статистически значимо не отличается от аналогичных параметров у интактных животных. Наряду с более высоким содержанием глутатиона в данном органе, это является одним из факторов, предотвращающих развитие утомления в миокарде крыс, подвергнутых введению селенита натрия.

Таким образом, пусковым механизмом утомления, развивающегося в кардиомиоцитах при интенсивных физических нагрузках, является лактоацидоз, приводящий к чрезмерному катаболизму пуриновых мононуклеотидов до мочевой кислоты, сопряженному с усиленной продукцией ксанти-ноксидазой активных кислородных метаболитов, истощающих систему антиоксидантной защиты и повреждающих ненасыщенные жирные кислоты мембранных структур. Введение крысам селенита натрия в дозе 30 мкг/кг массы тела перед принудительным плаванием с грузом в течение заключительной недели эксперимента снижает степень этих метаболических нарушений, способствуя лучшей сохранности функциональной способности миокарда.

Библиографический список

1. Земцовский, Э. В. Спортивная кардиология : моногр. /

Э. В. Земцовский. — СПб., 1995. — 448 с.

2. Макарова, Г. А. Медицинский справочник тренера / Г. А. Макарова, С. А. Локтев. — М. : Советский спорт, 2005. — 587 с.

3. Корнякова, В. В. Роль нарушения метаболизма пуринов в повреждении кардиомиоцитов крыс при физических нагрузках / В. В. Корнякова, В. Д. Конвай // Омский научный вестник. - 2012. - № 1(108). - С. 96-99.

4. Конвай, В. Д. Роль острого нарушения метаболизма пуринов в развитии постреанимационной патологии печени /

B. Д. Конвай, П. П. Золин // Омский научный вестник. — 2003. — № 3(24). - С. 168-171.

5. Костромитиков, H. А. Определение глутатиона фото-колориметрическим методом исследования / H. А. Костро-митиков, Е. А. Суменков // Вестн. РАСХП — 2005. — № 5. —

C. 69-70.

6. Сирота, Т. В. ^вый подход в исследовании процесса аутоокисления адреналина и использование его для измерения активности супероксиддисмутазы / Т. В. Сирота // Вопросы медицинской химии. — 1999. — Т. 45, № 3. — С. 263 — 272.

7. Королюк, М. А.Метод определенияактивностикаталазы/ М. А. Королюк // Лабораторное дело. — 1988. — № 1. — С. 16-19.

8. Черданцев, Д. В. Диагностика и лечение окислительного стресса при остром панкреатите / Д. В. Черданцев. - Красноярск : АРТЭ, 2002. - 148 с.

9. Власова, С. H. Активность глутатионзависимых ферментов эритроцитов при хронических заболеваниях печени у детей / С. H. Власова, Е. И. Шабунина, И. А. Переслегина // Лабораторное дело. — 1990. — № 8. — С. 19 — 21.

10. Зенков, H. К. Окислительный стресс: Биохимические и патофизиологические аспекты / H. К. Зенков, В. З Ланкин, Е. Б.Меньщикова. — М. : №ука / Интерпериодика, 2001. — 340 с.

11. Cелен в питании: растения, животные, человек / Под ред. H. А. Голубкиной, Т. Т. Папазяна. — М. : Печатный двор, 2006. - 254 с.

12. Burk, R. F. Selenoprotein P: an extracellular protein with unique physical characteristics and a role in selenium homeostasis / R. F. Burk, K. E. Hill // Annu Rev. Nutr. - 2005. - Vol. 25. -P. 215-235.

13. Olson, G. E. Megalin mediates selenoprotein P uptake by kidney proximal tubule epithelial cells / G. E. Olson, V. P. Winfrey, K. E. Hill, R. F. Burk // J. Biol. Chem. - 2008. - Vol. 283. -№ 11. - P. 6854-6860.

КОРНЯКОВА Вера Валерьевна, кандидат биологических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности, медицина катастроф» Омской государственной медицинской академии.

КОНВАЙ Владимир Дмитриевич, доктор медицинских наук, профессор (Россия), профессор кафедры химии Омского государственного аграрного университета им. П. А. Столыпина.

Адрес для переписки: [email protected]

Статья поступила в редакцию 13.02.2013 г.

© В. В. Корнякова, В. Д. Конвай

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (118) 2013 БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (118) 2013

*

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ

УДК 631.53.02:633.11«321»(571.1) и. А. БОБРЕНКО

Е. А. ВАКАЛОВА Н. В. ГОМАН

Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОПУДРИВАНИЯ СЕМЯН МИКРОЭЛЕМЕНТАМИ (2п, Си, Mn)

ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ

В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ

ЗАПАДНОЙ СИБИРИ___________________________________

В полевых опытах на лугово-черноземной почве установлено, что применение макро- и микроудобрений позволяет увеличить продуктивность яровой пшеницы. Установлены оптимальные дозы Zn, Си, Mn для применения способом опудрива-ния семян. Также выявлено действие минеральных удобрений на качество урожая, установлена структура выноса элементов питания в зависимости от микроудобрений. Установлены агрохимические нормативы минерального питания яровой пшеницы, что дает возможность определять дозы удобрений расчетными методами. Ключевые слова: яровая пшеница, опудривание, микроэлементы, макро- и микроудобрения, урожайность.

Яровая пшеница — одна из самых основных, наиболее распространенных зерновых продовольственных культур. Важность яровой пшеницы для продовольственной безопасности и экономического благосостояния сельского хозяйства населения страны вполне очевидна. Необходимо привлекать

все возможные ресурсы и совершенствовать технологии для увеличения продуктивности данной сельскохозяйственной культуры. Важное значение при этом имеет оптимизация применения удобрений [1].

Установлено, что микроэлементы участвуют в сложных окислительно-восстановительных реакци-