CC BY
97
Влияние биологически активных веществ и экологических факторов на состояние органов животных
УДК 616.155.1:616.89-008.19:615.272:577.161.3
Е. В. Мамонтова, Д. Л. Теплый Астраханский государственный университет
ПЕРЕКИСНАЯ РЕЗИСТЕНТНОСТЬ ЭРИТРОЦИТОВ ПРИ ДЕЙСТВИИ СТРЕССА И ВВЕДЕНИИ ВИТАМИНА Е ЖИВОТНЫМ НА РАЗНЫХ ЭТАПАХ ПОСТНАТАЛЬНОГО ОНТОГЕНЕЗА
Введение
Разные органы и ткани характеризуются различной чувствительностью к воздействию продуктов свободнорадикального окисления (СРО), что свидетельствует, в частности, о неодинаковой обеспеченности органов и тканей антиоксидантами. Свой вклад в состояние антиоксидантной системы организма вносят многочисленные компоненты крови. Известно более 15 компонентов сыворотки крови, обладающих антиоксидантной активностью (АОА): витамины Е, С, А, Р-каротин и другие каротиноиды, микроэлементы, ферменты, белки, хелаторы ионов металлов, билирубин, мочевая кислота и др. и определяющих суммарную АОА этой важнейшей биологической жидкости [1-4].
Эритроциты, как носители кислорода, имеют весьма высокий уровень активности антиоксидантных ферментов (СОД, глутатионпероксида-за, каталаза) [5, 6]. Наиболее уязвимым объектом для действия продуктов СРО липидов является стенка кровеносных сосудов, что обусловлено высоким уровнем кислорода в крови и низким уровнем его утилизации. И тем не менее эффективное ингибирование свободнорадикальных реакций происходит лишь в условиях достаточного поступления экзогенных антиоксидантов. При недостаточности антиоксидантов, особенно а-токоферола, происходит поражение неклеточного компонента сосудистой стенки [7].
Повышение а-токоферолом устойчивости мембран к перекисному окислению полиненасыщенных жирных кислот обусловлено стерически-ми ограничениями поступления индукторов перекисного окисления в липидную область мембран за счет упорядоченности жирнокислотных остатков фосфолипидов. Такое действие витамина Е существенно дополняет его способность тормозить образование перекисей липидов путем связывания свободных радикалов.
Одной из актуальных проблем физиологии является изучение механизмов стресс-реактивности различных функциональных систем организма в динамике индивидуального развития и при изменении гомеостаза, определяемых возрастными особенностями окислительно-восстановительного процесса.
В связи с этим целью нашего эксперимента являлось изучение влияния иммобилизационного стресса, а-токоферола, а также их сочетания на пере-кисную резистентность эритроцитов мышей разных возрастных групп.
Материалы и методы исследований
Исследование проводили в экспериментальной лаборатории кафедры физиологии человека и животных Астраханского государственного университета. В эксперименте участвовало 80 белых мышей самцов двух возрастных групп: 2,5 месяца со средней массой тела 22,2 г; 8 месяцев со средней массой тела 28,8 г. Животных делили на группы по характеру воздействия: первая группа - контрольная (контроль). Вторая группа животных подвергалась иммобилизационному стрессу (группа «стресс»): мыши находились в перфорированных пластиковых пеналах, ограничивающих движение, по 2 часа в одно и то же время суток в течение 3 дней до декапитации. Третьей группе животных - группа «витамин Е» в одно и то же время (9-10 часов) в течение 14 дней per os вводили витамин Е (D, L-а-токоферола ацетат в виде 10 % масляного раствора) в дозе 1 мг/100 г массы тела. Четвертая группа получала витамин Е и подвергалась иммобилизационному стрессу - группа (стресс + витамин Е).
По окончании опытов животных декапитировали под эфирным наркозом. Для определения перекисного гемолиза эритроцитов использовали методику анализа степени перекисного гемолиза эритроцитов (Ш Э) А. А. Покровского и А. А. Абрарова (1964), модифицированную А. Е. Лазько, Р. И. Ас-фандияровым и А. А. Резаевым (1993).
Полученные данные были подвергнуты статистической обработке с использованием критерия t/р Стьюдента с интервалом достоверности не ниже 95 %.
Результаты исследования
Анализ экспериментального материала позволяет сделать заключение о том, что при иммобилизационном стрессе степень гемолизирован-ных эритроцитов молодых животных достоверно увеличивается в 1,8 раза в сравнении с контролем (р < 0,001) и в 1,7 раза в сравнении с группой «стресс + витамин Е» (p < 0,001) (табл. 1, рис. 1).
Таблица 1
Перекисная резистентность эритроцитов молодых мышей самцов, % гемолизированных эритроцитов
Группа Количество животных М + m Достоверность
Контроль Т 3,S2 + 0,І2І
Стресс Т б^3 + 0,4б9 ***; ###
Витамин Е Т І,б2 + 0,П4 ***; ###
Стресс + витамин Е Т 3,94 + 0,0S1
*** р < 0,001 в сравнении с контролем; ###р < 0,001 в сравнении с группой «стресс + витамин Е».
Воздействие витамином Е привело к значительному увеличению перекисной резистентности эритроцитов - на 42 % у животных исследуемой группы в сравнении с интактными ^ < 0,001) и на 41 % в сравнении с группой «стресс + витамин Е» ф < 0,001).
Комплексное воздействие «стресс + витамин Е» привело к увеличению устойчивости эритроцитарных мембран к перекисной провокации и приблизило показатели степени гемолизированных эритроцитов к контролю.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что введение витамина Е приводит не только к существенному ингибированию свободнорадикального окисления, но и, как следствие этого, к повышению прочности клеточных мембран.
Молодые животные
го 5
га о
и §■
<и СО 5:
о щ О О
* № _ № #
□ т □ М
*** ###
Контроль
Стресс
Витамин Е Стресс + витамин Е
Группы
Рис. 1. Содержание гемолизированных эритроцитов в крови молодых животных: *** р < 0,001 в сравнении с контролем;
### р < 0,001 в сравнении с группой «стресс + витамин Е»
В изменении перекисной резистентности эритроцитов наблюдалось уменьшение прочности мембран при старении организма. Доля гемолизи-рованных эритроцитов у старых самцов контрольной группы увеличилась на 53 % по сравнению с молодыми животными ф < 0,001).
Под действием иммобилизационного стресса степень гемолизирован-ных эритроцитов возросла в 1,4 раза по сравнению с контролем ф < 0,001) и на 66 % по сравнению с молодыми мышами группы «стресс» ф < 0,001).
У старых самцов исследуемой группы введение витамина Е привело к увеличению перекисной резистентности эритроцитов на 42 % в сравнении с интактными ф < 0,001). В сравнении с молодыми самцами доля гемолизированных эритроцитов у старых животных оказалась больше на 54 % ф < 0,001).
Устойчивость эритроцитов к перекисной провокации у животных, получавших витамин Е и подвергавшихся иммобилизационному стрессу, приближалась к контрольным показателям. Количество гемолизированных эритроцитов в группе животных, дополнительно получавших витамин Е, в 1,3 раза было меньшим, чем у животных, подвергшихся стрессу ф < 0,01). Так же, как и в остальных группах, в крови старых животных группы «стресс + витамин Е» гемолизированных эритроцитов оказалось на 49 % больше, чем в крови у молодых ф < 0,001) (табл. 2, рис. 2).
Таблица 2
Перекисная резистентность эритроцитов старых мышей самцов в сравнении с контролем, % гемолизированных эритроцитов
Группа Количество животных М + т Достоверность
Контроль 7 7,23 + 0,424
Стресс 7 10,39 + 0,683 ***• ##
Витамин Е 7 3,01 + 0,152 ***; ###
Стресс + витамин Е 7 8,02 + 0,518
*** р < 0,001 в сравнении с контролем; ## р < 0,01; ###р < 0,001 в сравнении с группой «стресс + витамин Е».
Старые животные
X
-0 4.0
X
^ 2
Ш 00
о с;
° 1 ш
12
10
8
6
4
2
0
*** ##
*** IIIIII
Пт
□ М
Контроль Стресс Витамин Е
Группы
Стресс + витамин Е
Рис. 2. Содержание гемолизированных эритроцитов в крови старых животных: *** р < 0,001 в сравнении с контролем;
## р < 0,01; ### р < 0,001 в сравнении с группой «стресс + витамин Е»
Заключение
Гипотеза о роли СРО в появлении повреждений, определяющих процессы старения организма, высказанная Д. Харманом в 1962 г., в настоящее время находит широкое подтверждение [8-10]. К старости снижается интенсивность многих реакций, в ходе которых генерируются свободные радикалы. Но вместе с этим снижается и эффективность эндогенной антиоксидантной защиты [11-13].
Свободные радикалы образуются в организме постоянно, и если бы не существовало механизмов, с помощью которых они разрушаются с той же скоростью, то они вызывали бы быструю инактивацию биологических молекул и, как следствие этого, быструю гибель организма.
Подводя итог исследований возрастных изменений процессов пере-кисной резистентности эритроцитов и роли в этом витамина Е, необходимо отметить, что полученные результаты свидетельствуют в пользу представлений об активации СРО в процессе старения организма, приводящего к снижению прочности клеточных мембран. Введение биоантиоксиданта в этом случае приводит к существенному ингибированию СРО и, как следствие, повышению прочности клеточных мембран эритроцитов.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Антиоксидантная активность сыворотки крови / Г. И. Клебанов, Ю. О. Тесел-кин, И. В. Бабенкова и др. // Вестн. РАМН. - 1999. - № 2. - С. 15-22.
2. Котельников А. В. Роль витамина Е в регуляции проницаемости гистогемати-ческих барьеров на разных этапах постнатального онтогенеза. - М.: Академия естествознания, 2005. - С. 89-93.
3. Кулинский В. И. Активные формы кислорода и оксидативная модификация макромолекул: польза, вред и защита // Соросовский образовательный журнал. -1999. - № 1. - С. 2-7.
4. Lipid peroxidation levels in rat cardiac muscle are affected by age and thyroid status / R. Shinohara et al. // J. Endocrinol. - 2000. - Vol. 164, N 1. - P. 97-102.
5. Воскресенский О. Н. Туманов В. А. Ангиопротекторы. - Киев: Здоров'я, 1982.
6. Дубинина Е. Б. Антиоксидантная система плазмы крови // Украинский биохимический журнал. - 1991. - Т. 64, № 2. - С. 3-10.
7. Специфичность систем антиоксидантной защиты органов и тканей - основа дифференцированной фармакотерапии антиоксидантами / В. Н. Бобырев и др. // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 1994. - Т. 57, № 1. - С. 47-54.
8. Гусев В. А., Панченко Л. Ф. Современные концепции свободнорадикальной теории старения // Нейрохимия. - 1997. - Т. 66, № 4. - С. 14-29.
9. Кольтовер В. К. Свободнорадикальная теория старения: исторический очерк // Успехи геронтологии. - 2000. - Вып. 4. - С. 89-93.
10. Effect of DL-alpha-lipoic asid on mitochondrial enzymesin aged rats / P. Arivaz-hagan et al. // Chem. Biol. Interact. - 2001. - Vol. 138, N 2. - P. 189-198.
11. Антиоксидантный спектр сыворотки крови и его особенности у детей / Н. М. Ши-лина, А. Н. Котеров, С. Н. Зорин, И. Я. Конь // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2004. - Т. 137, № 2. - С. 210.
12. Claycombe K. J., Meydani S. N. Vitamin E and genome stability // Mutat. Res. -2001. - Vol. 475, N 1-1. - P. 37-44.
13. Vitamins end trace elements in home parenteral nutrition patients / J. M. Reimund et al. // J. Nutr. Health. Aging. - 2000. - Vol. 4, N 1. - P. 13-18.
PEROXIDE RESISTANCE OF ERYTHROCYTES UNDER STRESS AND INTRODUCTION OF VITAMIN E TO ANIMALS ON DIFFERENT STAGES OF POSTNATAL ONTOGENESIS
E. V. Mamontova, D. L. Tepliy
There were investigated age features of peroxide resistance of erythrocytes in conditions of immobilized stress and introduction of vitamin E, and their joint influence. The work is executed on 80 white male mice of two age groups. The received results are statistically processed and analyzed with the use of t/d Student, with an interval of reliability which is not lower than 95 %. As a result of research it is established, that with an age there is an easing durability of cellular membranes. Under stress there is an increase of erythrocyte hemolysis degree. Introduction of vitamin E is capable to strengthen erythrocyte resistance to peroxide compounds’ action.
