CC BY
81
УДК 615.272:1616-001.18/. 19-092.9
О. Н. Позднякова, Л. А. Просима*, Е. И. Кондратенко, О. Г. Поздняков
Астраханский государственный университет *КЦСОН
РАННИЕ ИЗМЕНЕНИЯ УРОВНЯ ПРОДУКТОВ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ В КРОВИ У КРЫС,
АДАПТИРОВАННЫХ И НЕАДАПТИРОВАННЫХ К ХОЛОДУ
Современные технические устройства и технологии все более эффективно устраняют отрицательное воздействие на человека природных, производственных и бытовых факторов. Однако переохлаждение организма и формирование его устойчивости к холоду остается практически значимой проблемой физиологии и медицины. Кратковременное воздействие низких температур (продолжительностью до 1,5 часов) встречается довольно часто как в повседневных, так и в экспериментальных ситуациях. Начальное звено адаптации организма животных к холоду в этих ситуациях не исследовалось, немаловажным остается также изучение динамики перекисного окисления липидов (ПОЛ) в организме адаптированных к холодовому стрессу животных. Многие работы [1, 2] посвящены изучению адаптивных механизмов, включающихся при охлаждении, но нет работ, посвященных ранней динамике ответных реакций организма, адаптированного к воздействию холодом.
В связи с этим цель нашего исследования состояла в изучении динамики ранних изменений свободнорадикальных процессов у животных, адаптированных к воздействию холодом, по сравнению с неадаптированными.
Методы исследования
Исследование включало в себя две серии опытов. Животные, 130 половозрелых самцов беспородных белых крыс со средней массой 250 г, содержались в стандартных условиях вивария при естественном освещении и свободном доступе к пище и воде.
Животных подвергали воздействию холодом при температуре +4 °С [3]. Для этого крыс в индивидуальных клетках, не ограничивающих их подвижность [4], помещали в холодильную камеру, в которой включали освещение.
Первую группу подвергали воздействию холодом однократно. Длительность экспозиции составляла 15, 30, 45, 60 и 90 мин. Одна из групп служила контролем.
Вторая группа животных подвергалась ежедневной холодовой экспозиции при температуре +4 °С в течение 3 часов на протяжении 20 дней [1]. На 21 сутки крыс охлаждали в течение 15, 30, 45, 60 и 90 минут. Крыс наркотизировали внутрибрюшинным введением этаминала натрия (4 мг/100 г массы тела животного).
Кровь собирали в пробирки с предварительно добавленным гепарином и центрифугировали 10 минут при 3 000 об/мин. Затем отбирали плазму, эритроцитарную массу дважды отмывали физиологическим раствором и далее определяли степень перекисного гемолиза эритроцитов методом А. А. Покровского и А. А. Абразцова [5] в модификации, предложенной А. Е. Лазько, Р. И. Асфандияровым и А. А. Резаевым [6].
Промежуточные продукты ПОЛ (1111 ПОЛ) определяли в плазме крови по методу И. А. Волчегорского и соавт. [7]. Интенсивность образования промежуточных продуктов ПОЛ с изолированными двойными связями (220 нм), диеновых коньюгатов (232 нм), кетодиенов и сопряженных триенов (278 нм) спектрофотометрически определяли в изопропанольной фракции. Полученные данные оценивали с помощью критерия Стьюдента и дисперсионного анализа по Фишеру.
Результаты исследования
Изменение уровня ацилгидроперекисей в плазме крови неадаптированных животных (рис. 1) носило волнообразный характер. На всем протяжении воздействия холодом можно отметить общую тенденцию к увеличению уровня ацилгидроперекисей. Сила влияния холодового фактора в этом показателе составила 17 % (р > 0,05).
Время воздействия, мин
Рис. 1. Совмещенный график уровня ацилгидроперекисей в плазме крови в динамике холодового воздействия у адаптированных и неадаптированных к холоду животных:
О - достоверность различий между контрольной группой адаптированных животных и группами адаптированных животных с холодовой экспозицией различной длительности.
На этом и остальных графиках: 1 - уровень 1111 ПОЛ в группе адаптированных животных; 2 - уровень 1111 ПОЛ в группе неадаптированных животных; Ка - контроль, адаптированный к холоду; Кн.а - контроль, не адаптированный к холодовому воздействию
На ранних стадиях воздействия холодом в плазме крови адаптированных крыс обнаружено достоверное увеличение содержания ацилгидропере-кисей на 30 минуте воздействия. Интересно, что повышенный уровень ацилгидроперекисей остается таковым с 30 до 60 минуты Холодовой экспозиции. После 60 минуты экспозиции содержание ацилгидроперекисей в плазме крови значительно снижается. Сила влияния холодового фактора для группы адаптированных животных составила 25 % (р > 0,01).
Более показательна динамика содержания диеновых коньюгатов. При однократном охлаждении их уровень в крови у крыс возрос к 15 минуте и сохранялся высоким на всём протяжении воздействия (рис. 2). Сила влияния холода как фактора составила 38 % (р < 0,001).
Время воздействия, мин
Рис. 2. Совмещенный график уровня диеновых конъюгатов в плазме крови в динамике холодового воздействия у адаптированных и неадаптированных к холоду животных:
О - достоверность различий между контрольной группой адаптированных животных и группами адаптированных животных с холодовой экспозицией различной длительности;
-у» - достоверность различий между группами однократно охлаждаемых животных и контролем
У адаптированных животных уровень диеновых коньюгатов в плазме крови животных возрос к 30 минуте (рис. 3) и сохранился высоким до 60 минуты воздействия, к 90 минуте отмечается снижение их уровня.
У неадаптированных животных через 45 минут холодового воздействия последовало резкое повышение уровня кетодиенов и сопряженных триенов относительно контроля (р < 0,05). Далее следовал резкий спад их уровня, после чего показатели стали близкими к уровню кетодиенов в контрольной группе. Соответственно, сила влияния холода как основного фактора составила 26 % (р < 0,01).
Уровень кетодиенов и сопряжённых триенов (рис. 3) в плазме крови начинает увеличиваться уже на 15 минуте холодового воздействия и становится достоверно отличимым от контроля на 30 минуте воздействия. Повышенным уровень продолжает оставаться в течение следующих 30 минут экспозиции.
Время воздействия, мин
Рис. 3. Совмещенный график уровня кетодиенов и сопряженных триенов в плазме крови в динамике холодового воздействия у адаптированных и неадаптированных к холоду животных:
О - достоверность различий между контрольной группой адаптированных животных и группами адаптированных животных с холодовой экспозицией различной длительности;
- достоверность различий между группами однократно охлаждаемых животных и контролем
Анализируя результаты, полученные при изучении перекисного гемолиза эритроцитов (ПГЭ), отображающего степень устойчивости мембран эритроцитов к воздействию перекисью, необходимо отметить принципиально разный уровень ПГЭ у неадаптированных и адаптированных животных. У адаптированных животных происходит увеличение резистентности к холодовому воздействию, дисперсионный анализ показал отсутствие достоверного влияния холодового фактора.
Значения перекисного гемолиза эритроцитов у неадаптированных животных выше, чем у животных контрольной группы. Сила влияния холода как фактора, обусловливающего полученный результат, составила 11 % р > 0,05).
Данные наших опытов свидетельствуют о том, что эритроциты показали различную реакцию на холодовое воздействие у исследуемых групп при значительно меньшей чувствительности к воздействию перекисью у адаптированных животных. Наибольшую чувствительность к воздействию перекисью клетки эритроцитов проявляют на первых 15-30 минутах воздействия. У неадаптированной группы животных тенденция к повышению уровня проявляется сразу же после начала воздействия, к 15 минутам холодового воздействия наблюдается пик, после которого следует спад и возврат к контрольным значениям, у адаптированной группы животных такой «пиковой» точки нет, наблюдается плавное снижение показателей.
Нами были получены данные о направлении изменения динамики 1111 ПОЛ у адаптированных к холоду животных и у животных при первом предъявлении стимула. У обеих групп животных отмечается увеличение содержания ПП ПОЛ в плазме крови, причем повышение содержания
промежуточных продуктов ПОЛ у адаптированных животных происходит на первых 30 минутах, у неадаптированных животных несколько затягивается и проявляется не так интенсивно.
Интересно также, что сила влияния холода как фактора, определяющего полученные результаты, на концентрацию IIII ПОЛ в плазме крови у неадаптированных животных больше и в среднем составляет 26 %, а у адаптированных - лишь 14 %.
Обнаружено, что у адаптированных животных проявление достоверной реакции на холод по основным параметрам происходит в основном на 30 минуте (рис. 3) холодового воздействия, в то время как у неадаптированных уже 15 минута является моментом возникновения достоверных различий с контролем по уровням IIII ПОЛ, измеряемым в плазме крови. Таким образом, продолжительность воздействия холодом, необходимая для достоверной ответной реакции организма адаптированных животных, ниже и должна составлять не менее 30 минут.
Стоит отметить, что у адаптированных животных происходит снижение показателей содержания IIII ИОЛ в плазме, начиная с 60 минуты, и оно более выражено, чем у неадаптированных животных, у которых если и начинается снижение показателей, то к 90 минуте экспозиции содержание IIII ГОЛ выравнивается.
Холод - фактор, способствующий активации процессов свободнорадикального окисления в результате общей интенсификации окислительных процессов, направленных на поддержание температурного гомеостаза [1, 8]. !ри выработке адаптации к холодовому воздействию в организме возникают и усиливаются механизмы, способствующие предотвращению процессов ГОЛ. С одной стороны, возможно изменение мембранных липидов при адаптации и «выгорание» липидов, более подверженных процессам ГОЛ, возрастание активности антиоксидантной системы (АОС) и уменьшение гипоксических явлений за счет интенсификации кровообращения и увеличения доставки кислорода к тканям [2, 9], накопление эндогенных антиоксидантов, функцию которых могут выполнять как природные антиоксиданты (токоферолы, мочевая кислота), так и некоторые гормоны (соединения стероидной природы) [10]. Первоначальная реакция на холод характеризуется снижением содержания продуктов ГОЛ в тканях и мобилизацией факторов антиоксидантной защиты [11]. С другой стороны, в организме интенсивно идут процессы накопления продуктов перекисного окисления липидов [8].
!ри адаптации к холодовому воздействию активируется эндокринная система. Ранние изменения интенсивности свободнорадикальных процессов обусловлены активацией гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной системы, активность которой сохраняется долгое время после холодового закаливания [11, 12]. Адреналин и норадреналин также участвуют в периферической терморегуляции.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Колосова Н. Г., Петракова Г. М., Гилинский М. А. Кортикостерон и процессы перекисного окисления липидов при двукратном воздействии холода // Бюллетень экспериментальной биологии. - 1999. - Т. 127, № 3. - С. 234-239.
2. Влияние холодового закаливания и введения диларгина на интенсивность процессов перекисного окисления липидов при гипотермии / Н. К. Кличкапов, А. Г. Гасаганджиева, Халдун Абах Убад, М. Б. Салидов // Вестн. ДГУ. Естественные науки. - 1997. - Вып. 1. - С. 154-156.
3. Кормильцина Н. К. Влияние паравентрикулярного ядра гипоталамуса на функциональное состояние щитовидной железы при холодовой адаптации // Физиологический журнал СССР им. И. М. Сеченова. - 1990. - № 11. - С. 1611-1615.
4. Линчевская А. А., Яхнина Д. Н. Содержание свободных жирных кислот и пере-кисное окисление липидов при воздействии холода и введении а-токоферола // Датологическая физиология и экспериментальная терапия. - 1986. - № 5. -С. 10-12.
5. Покровский А. А., Абразцов А. А. Методика определения перекисного гемолиза эритроцитов // Вопросы питания. - М.: Наука, 1964. - № 6. - С. 44.
6. Лазько А. Е., Асфандияров Р. И., Резаев А. А. Состояние мембран эритроцитов при воздействии серосодержащего газа // Актуальные вопросы медицинской фармакологии. - 1993. - C. 41-47.
7. Сопоставление различных подходов к определению продуктов перекисного окисления липидов в гептанизопропаноловых экстрактах крови / И. А. Волчегорский, А. Г. Налимов, Б. Г. Яровинский, Р. И. Лифшиц // Вопросы медицинской химии. - 1989. - С. 127-131.
8. Добровольских В. А., Бородин Е. А., Целуйко С. С. Антиоксиданты в профилактике и коррекции холодового стресса. - Благовещенск: АГМА, 2001. - 183 с.
9. Кандор В. И. Современные проблемы териоидологии. - 1999. - № 1.
10. Чукаев С. А., Караченцев А. Н. Влияние половых гормонов на уровень ШОЛ плазмы крови in vitro // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. -1997. - Т. 124, № 7. - С. 301-306.
11. Функции митохондрий печени в динамике холодовой адаптации / Л. Е. Ланин, А. Р. Колпаков, Н. Г. Колосова, О. В. Добронравова // Яроблемы терморегуляции и температурной адаптации. - Новосибирск, 1992. - С. 74-82.
12. Яковлев Г. М., Новиков В. С., Хавинсон В. Х. Резистентность, стресс, регуляция. -Л.: Наука, 1990. - 238 с.
Статья поступила в редакцию 24.03.06
FIRST CHANGES OF LIPID PEROXIDATION PROCESS IN BLOOD OF RATS ADAPTED AND NON-ADAPTED TO COLD
O. N. Posdnyakova, L. A. Prosina,
E. I. Kondratenko, O. G. Posdnyakov
In the process of investigation the level of intermediate products of lipid peroxidation process and the degree of erythrocyte resistance are defined. There was determined the increase of the level of dienic conjugates in blood plasma in condition of 15-90 minute cold exposition and the increase of the degree of erythrocyte peroxide hemolysis at
the 15th minute exposition of the animals non-adapted to cold. In adaptation to periodic cold exposure there were discovered the maximum content of products of lipid peroxidation process at the 30th minute, the reduction of their level after the 60th minute of exposure and high resistance of erythrocytes in blood of animals in the whole process of exposition. The degree of cold exposure, as a factor determining the received results is about 26 % in concentration of products of lipid peroxidation process in blood plasma of non-adapted to cold animals, and as for cold adapted animals this parameter is only 14 %. The first dynamics of products of lipid peroxidation process in conditions of cold exposure and its dependence on adaptation are determined.
