CC BY
55
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 591.1
ББК 28.913
Мамылина Наталья Владимировна
кандидат биологических наук, доцент г. Челябинск Mamylina Natalya Vladimirovna Candidate of Biology,
Associate Professor Chelyabinsk
Показатели перекисного окисления липидов в костном мозге животных при действии эмоционально-болевого стресса The Indicators of the Peroxidious Oxidation of Lipids in Animal’s Marrow Under the Influence of Emotionally-Pain Stress
В работе представлены соотношение уровней первичных и вторичных продуктов перекисного окисления липидов в костном мозге, а также содержание среднемолекулярных пептидов в костном мозге животных при действии острого и хронического эмоционально-болевого стресса на организм.
The article presents a level correlation of primary and by-products of peroxidious oxidation of lipids in marrows well as the content of medium moleculous peptides in marrow of animals under the influence of a sharp and chronic emotionally-pain stress on an organism.
Ключевые слова: эмоционально-болевой стресс, перекисное окисление липидов, малоновый диальдегид, среднемолекулярные пептиды.
Key words: emotionally-pain stress, peroxidious oxidation of lipids, malonic dialdehyde, medium moleculous peptides.
Активация симпато-адреналовой и гипофизарно-адреналовой систем с повышением концентраций глюкокортикоидов в крови играет важную роль в развитии стресс-реакции. В исследованиях [5] было установлено повышение Вестник ЧГПУ 01’2009 298
в 3-4 раза концентрации кортикостерона в коре надпочечников, плазме крови и сердце у экспериментальных животных при эмоционально-болевом стрессе (ЭБС).
Перекисное окисление липидов (ПОЛ) является универсальным механизмом патологии клеточной мембраны, т. к. опосредует тканевые повреждения вне зависимости от качества повреждающего агента [3, 10]. Образование перекис-ных кластеров в липидном бислое приводит к увеличению пассивной проницаемости биологических мембран для ионов, в частности, для Са2+ [1], избыточное интрацеллюлярное накопление которого считают одним из узловых механизмов гибели клетки, ПОЛ вызывает своеобразную делипидизацию мембран, снижая в них содержание фосфолипидов [1, 2].
Свободнорадикальный гомеостаз клеток и тканей обеспечивается равновесием между ферментативными и неферментативными системами генерации активных форм кислорода, с одной стороны, и системами их элиминации, с другой стороны. Развитие патологических состояний, как правило, сопровождается возникновением неустойчивости в этом равновесии. Наиболее часто отмечается дисбаланс между этими системами, сопровождающийся сдвигом в сторону избыточной генерации свободных радикалов и / или дефицита антиоксидантов, который принято называть состоянием окислительного стресса [1, 6, 8]. В настоящее время признано, что окислительный стресс опосредует разнообразные повреждения внутренних органов и ЦНС при стрессе.
Поэтому повреждающая роль активных форм кислорода (АФК) зачастую связана не столько с их прямым действием на клеточные структуры, сколько с инициацией каскада процессов, ведущих к клеточному повреждению и развитию патологических состояний организма [6].
Установление ключевой роли ПОЛ в реализации стрессорных повреждений мембран клеток при эмоционально-болевом стрессе (ЭБС) создает предпосылки для исследования возможности защитного действия антиоксидантов при стрессе.
Повреждение Р-адренорецепторов при ЭБС опосредовано активацией
ПОЛ. Действительно, ЭБС приводит к накоплению продуктов ПОЛ в головном мозге и крови, сопровождающемуся снижением супероксидперехваты-вающей активности - важнейшего элемента антиоксидантной системы организма [4].
Повреждающее действие стрессорных факторов на костный мозг проявляется, в частности, в нарушении функционирования его мембранных структур. Содержание первичных и вторичных продуктов ПОЛ в гептановой и изопро-панольной фазах липидного экстракта при ЭБС в костном мозге недостаточно изучено.
Содержание продуктов ПОЛ в костном мозге при гипокинезии изучено в работе [3], а при эмоционально-болевом стрессе подобные данные не представлены, что и определило актуальность нашего исследования.
Материалы и методы исследования: эксперимент выполнен на 56 крысах (в каждой группе по 8 животных), самцах линии Вистар массой 150-200 г. Все животные содержались в одном помещении при температуре воздуха 23-24 С°. Контрольных животных содержали в стандартных условиях вивария по 5-7 крыс в клетке с естественной сменой светового цикла и свободным доступом к еде и питью. Острый стресс воспроизводили у крыс линии Вистар по ранее описанной методике [5, 9] в форме так называемого невроза тревоги, продолжающегося 1 и 5 часов. Главными чертами этой модели ЭБС (эмоционально-болевого стресса) являются, во-первых, наличие конфликта между выработанным условным рефлексом избегания тока путём ухода на платформу и безусловным болевым раздражением на этой же платформе, во-вторых, напряжённое ожидание элек-троболевого воздействия, обусловленного тем, что электрические раздражения на платформе наносились через достаточно длительные и случайные промежутки времени. После завершения стрессирования животных забивали под лёгким эфирным наркозом.
Определение ПОЛ в костном мозге осуществляли у крыс, перенесших одночасовой и пятичасовой эмоционально-болевой стресс, спустя 1 час после ЭБС, а также 1 и 2 суток после 5 часового ЭБС.
Уровень продуктов ПОЛ в костном мозге определяли спектрофотометрически [7]. Определение содержания среднемолекулярных пептидов (СМП) в сыворотке крови проводили по методу Салихова Н. Н. и соавт. (1989). Статистическую обработку результатов исследования проводили с вычислением t-критерия Стъюдента при помощи компъютерной программы «Statistica», а также непараметрического U-критерия Манна-Уитни.
Результаты и обсуждение.
Выявленный ранее нами [5] уровень ферментемии доказывает повреждающее действие острого и хронического эмоционально-болевого стресса на организм животных. Разрушение лизосомальных мембран и выход ферментов в кровь сопровождается активацией перекисного окисления липидов в различных органах и тканях подвергнутых стрессу животных.
Мы изучили влияние острого и хронического эмоционально-болевого стресса на стресс-реализующую систему ПОЛ в костном мозге крыс.
Одним из вторичных продуктов ПОЛ является малоновый диальдегид (МДА). После 5 часового ЭБС содержание МДА в костном мозге увеличилось на 11,3% (р<0,05) по сравнению с контролем, продолжая оставаться повышенным на 10,5% (р<0,05) через 1 час после стресса. После 1 часового ЭБС содержание МДА в костном мозге увеличилось на 9,4% (р<0,05) по сравнению с контролем, продолжая оставаться повышенным на 9,0% (р<0,05) через 1 час после стресса. Через 1 и 2 суток после 5-часового ЭБС содержание МДА в костном мозге недостоверно превышало контроль на 6,8% и 3,4% соответственно.
Влияние острого и хронического ЭБС на стресс-реализующую систему ПОЛ в липидных экстрактах костного мозга крыс представлено в таблице 1.
Таблица 1.
Влияние острого и хронического эмоционально-болевого стресса на стресс-реализующую систему ПОЛ в липидных экстрактах костного мозга крыс (М±т)
Сроки стресса Изопропанольная фаза Гептановая фаза
Первичные продукты Е232/Е220 Вторичные продукты Е278/Е220 Первичные продукты Е232/Е220 Вторичные продукты Е278/Е220
Контроль 0,979±0,041 100,0 0,114±0,01 100,0 0,607±0,032 100,0 0,433±0,024 100,0
ЭБС 5 часов % от контроля 0,987±0,043 100,8 0,117±0,012 102,6 0,622±0,036 102,5 0,438±0,026 101,2
ЭБС 1 час % от контроля 0,981±0,040 100,2 0,115±0,012 100,9 0,610±0,030 100,5 0,432±0,022 99,8
ЭБС 5 часов/1 0,991±0,044 0,117±0,012 0,626±0,035 0,444±0,027
час восст. % от контроля 101,2 102,6 103,1 102,5
ЭБС 1 час/1 час 0,985±0,042 0,115±0,011 0,617±0,033 0,443±0,026
восст. % от контроля 100,6 100,9 101,7 102,4
ЭБС 5 часов/1 0,982±0,042 0,116±0,014 0,612±0,031 0,439±0,023
сут. восст. % от контроля 100,3 101,8 100,9 101,5
ЭБС 5 часов/2 0,979±0,041 0,115±0,013 0,611±0,030 0,431±0,020
сут. восст. % от контроля 100,0 100,9 100,7 99,5
Примечание: 1) в таблице представлены уровни первичных (ацилгидро-перекисей и углеводородных конъюгатов) и вторичных (кетодиенов и сопряжённых триенов) продуктов ПОЛ; 2) уровень продуктов ПОЛ рассчитывали в У Е. окислительного индекса, который вычисляли как отношение оптических плотностей Е232 / Е220 для первичных и Е278 / Е220 для вторичных продуктов ПОЛ.
Из данных таблицы 1 следует, что после 5-часового ЭБС наблюдали слабо выраженную тенденцию к увеличению содержания вторичных изопропанол-растворимых продуктов ПОЛ (кетодиенов и сопряжённых триенов) на 2,6% выше контроля. В гептановой фазе первичные продукты ПОЛ, представленные нейтральными липидами, увеличились на 2,5% по отношению к контролю.
Через 1 и 2 суток после 5-часового ЭБС содержание продуктов ПОЛ в обе-
их фазах липидного экстракта продолжало оставаться повышенным (данные недостоверны).
При стрессовых воздействиях увеличивается интенсивность протеолиза, усиливается катаболизм. Важным показателем, отражающим эту сторону метаболических процессов, является уровень молекул средней массы (среднемолекулярных пептидов - СМП). Одна из причин снижения общего белка и увеличения СМП - гидролиз белков. Другая - возможное увеличение транспорта СМП из крови. Известно, что СМП могут включать в свой состав антиоксидантные соединения, следовательно, увеличение СМП в крови и костном мозге можно рассматривать, с одной стороны, как компенсаторную реакцию организма на ЭБС, а с другой стороны, как следствие катаболических процессов, сопровождающих ЭБС.
После 5 часового ЭБС содержание среднемолекулярных пептидов в сыворотке крови крыс увеличилось в 2,8 раза (р<0,001); после 1 часового ЭБС - в 2,2 раза (р<0,001); через 1 час восстановления после 5 часового ЭБС - в 2,6 раза (р<0,001); через 1 час восстановления после 1 часового ЭБС - в 2,0 раза (р<0,001); через 1 сутки после 5 часового ЭБС - на 60,1% (р<0,05); через 2 суток 5 часового ЭБС - на 17,5% (р<0,05).
После 5 часового ЭБС содержание среднемолекулярных пептидов в костном мозге крыс увеличилось на 78,5% (р<0,001); после 1 часового ЭБС - на 62,6% (р<0,001); через 1 час восстановления после 5 часового ЭБС - на 73,4% (р<0,001); через 1 час восстановления после 1 часового ЭБС - на 60,8% (р<0,001); через 1 сутки после 5 часового ЭБС - на 37,5% (р<0,05); через 2 суток 5 часового ЭБС - на 21,4% (р<0,05).
Таким образом, в результате острого и хронического эмоциональноболевого стресса наблюдается недостоверное усиление процессов липоперок-сидации в костном мозге, в отличие от таковых в крови и внутренних органах, что было показано в исследованиях [2, 5, 6]. Мы предполагаем, что костный мозг обладает мощной антиоксидантной системой, ограничивающей повреждение мембранных структур его клеток и изменение их метаболизма. Изучение со-
стояния антиоксидантной системы костного мозга при эмоционально-болевом стрессе будет являться предметом наших дальнейших исследований.
Библиографический список
1. Зенков, Н. К. Окислительный стресс / Н. К. Зенков, В. З. Ланкин, Е. Б. Меньшикова // (биохимический и патофизиологический аспекты). - М. : Наука, 2001. - С. 286-296.
2. Каган, В. Е. / В. Е. Каган, Ю. В. Архипенко, В. Б. Ритов, Ю. П. Козлов //Биохимия. - 1983. - Т. 48. - № 2. - С. 320-330.
3. Латюшин, Я. В. Влияние хронического стресса на динамику перекис-ного окисления липидов в ткани костного мозга / Я. В.Латюшин // Вестник Челябинского государ. пед. универ. - 2008. - № 9. - С. 271-277.
4. Либе, М. Л. Защита Р-адренорецепторов мозга крыс при эмоциональноболевом стрессе антиоксидантом класса пространственно-затруднённых фенолов / M. Л. Либе, В. И. Брусованик [и др.] // Бюл. экспер. биол. и мед.
- 1991. - № 7. - С. 11-12.
5. Меерсон, Ф. З. / Ф. З. Меерсон, В. И. Павлова, В. С. Якушев [и др.] // Кардиология. - 1978. - № 3. - С. 52-59.
6. Сазонтова, Т. Г. Значение баланса прооксидантов и антиоксидантов-равнозначных участников метаболизма / Т. Г. Сазонтова, Ю. В. Архипенко // Патол. физиол. - 2007. - № 3. - С. 2-18.
7. Львовская, Е. И. Спектрофотометрическое определение конечных продуктов перекисного окисления липидов / Е. И. Львовская, И. А. Волчегорский, С. Е. Шемяков, Р. И. Лившиц // Вопросы медицинской химии. - 1991.
- № 4. - С. 92-93.
8. Applegate, L. A. / L. A. Applegate, P. Luscher, R. M. Tyrrell // Cancer Res.
- 1991. - Vol. 51. - P. 974-978.
9. Desiderato, O. / О. Desiderato, J. R. Mac Kinnon, Н. Hisson // J. Comp. physiol. Psychol. - 1974. - V. 87. - P. 208.
10. Hembler, M. E. / M. E. Hembler, H. W. Cook, W. E. Lands // Arch. Biochem. Biophys. - 1979. - Vol. 193. - P. 340-345.
Bibliography
1. Applegate, L. A. / L. A. Applegate, P. Luscher, R. M. Tyrrell // Cancer Res.
- 1991. - Vol. 51. - P. 974-978.
2. Desiderato, O. / О. Desiderato, J. R. Mac Kinnon, Н. Hisson // J. Comp. Physiol. Psychol. - 1974. - V. 87. - P. 208.
3. Hembler, M. E. / M. E. Hembler, H. W. Cook, W. E. Lands //Arch. Biochem. Biophys. - 1979. - Vol. 193. - P. 340-345.
4. Kagan, V. E. // Biochemistry / V. E. Kagan, Yu. V. Arkhipenko, V. B. Ritov, Yu. P. Kozlov. - 1983. - T. 48. - N. 2. - P. 320-330.
5. Latyushin, Ya. V. Dynamics of Chronic Stress on the Action of Peroxide
Oxidation of Lipids in Bone Marrow Tissue / Ya. V. Latyushin // Bulletin of Chelyabinsk State Pedagogicos University. - 2008. - N. 9. - P. 271-277.
6. Libe, M. L. The Defence of ß-Adrenoretseptors of Brain of Rats at Emotionally-Painful Stress py Antioxidant of a Class of Spatially-Complicated Phenols / M. L. Libe, V. I. Brusovanik [etc] //Bull. The Biol. Exp. Medc. - 1991. N. 7. - P. 11-12.
7. Lvovzkaya, E. I. Spectrophotometric Determination of Final Results of Peroxide Oxidation of Lipids / E. I. Lvovskaya, I. A. Volchegorsky, S. E. Shemyakov, R. I. Lifshits // Questions of Modern Chemistry. - 1991. - N. 4. -P. 92-93.
8. Meerson, F. Z. / F. Z. Meerson, V. I. Pavlova, V. S. Yakushev [etc.] // Cardiology. - 1978. - N. 3. - P. 52-59.
9. Sazontova, T. G. The Significance of Balance of Prooxidizers and Antioxidants
- of Equivalent Participants of Metabolism / T. G. Sazontova, Yu. V. Arkhipenko // Pathophysiology. - 2007. - N. 3. - P. 2-18.
10. Zenkov, N. K. Oxidative Stress / N. K. Zenkov, V. Z. Lankin, E. B. Menshchikova // Biochemical and Pathophysiological Aspects). - M., 2001. -P. 286-296.
