CC BY
59
Труды Карельского научного центра РАН № 5.2014. С.218-221
УДК [577.161.1 + 577.161.3] :591.461:599
СОДЕРЖАНИЕ ВИТАМИНОВ А И Е В КОРКОВОМ И МОЗГОВОМ СЛОЯХ ПОЧЕК МЛЕКОПИТАЮЩИХ
Т. Н. Ильина, И. В. Баишникова
Институт биологии Карельского научного центра РАН
В корковом и мозговом слоях почек млекопитающих (крыса, норка, песец, лисица) методом жидкостной хроматографии исследовали содержание витаминов А (ретинол) и Е (а-токоферол). Уровень витамина А в корковом слое у всех животных был значительно выше, чем в медуллярном. Оба слоя почки хищных млекопитающих характеризовались более высоким содержанием витамина А, чем почки крысы. Четких различий между слоями в распределении токоферола обнаружено не было. В то же время уровень токоферола в обоих слоях почки был высоким у всех исследованных видов млекопитающих.
К л ю ч е в ы е с л о в а: витамины А и Е, млекопитающие, почки, корковый и мозговой слои.
T. N. Ilyina, I. V. Baishnikova. VITAMINS A AND E CONTENT IN THE CORTICAL AND MEDULLARY KIDNEY LAYERS OF MAMMALS
The vitamins A (retinol) and E (а-tocopherol) concentration in the cortical and medullar kidney layers of mammals (rat, mink, polar fox, fox) was determined by high performance liquid chromatography (HPLC). Vitamin A concentration in the renal cortex of all animals was significantly higher than in the renal medulla. Both renal layers of the carnivorous mammals were characterized by a higher vitamin A concentration than rat kidneys. No clear differences between layers in tocopherol distribution were detected, but tocopherol concentration in both renal layers was high in all studied species of mammals.
K e y w o r d s: vitamins A and E, mammals, kidney, cortical and medullary layers.
Введение
Для поддержания на физиологическом уровне концентрации активных форм кислорода, необходимых для ряда биохимических процессов в клетке, эволюционно сложилась антиоксидантная система. Неферментативное звено этой системы представлено низкомолекулярными антиоксидантами, к которым относятся витамины А и Е. Адаптация к различным факторам среды сопровождается из-
менением антиокислительной активности ли-пидов, которая зависит от содержания в них основного природного антиоксиданта - витамина Е, входящего вместе с витамином А в группу так называемых «пищевых антиокси-дантов», потребность в которых удовлетворяется поступлением с пищей, а недостаток приводит к развитию свободнорадикальной патологии с характерными клиническими проявлениями [Надиров, 1991; Меньщикова и др., 2006].
Почки играют важную роль в поддержании гомеостаза организма и обеспечении его адаптации к условиям внешней среды. У млекопитающих почки - это образования бобовидной формы, на поперечном срезе которых можно различить корковое и мозговое вещество. Корковое представлено главным образом почечными клубочками, а мозговое — каналь-цевыми частями нефронов. Если основной функцией коркового вещества является первичная фильтрация мочи, то функция мозгового слоя - выведение и распределение продуктов фильтрации. Имеющиеся в литературе данные указывают на неодинаковый уровень процессов перекисного окисления липидов в корковом и мозговом слоях почек разных видов животных, что связывают с различиями в уровне как ферментных [Chen et al., 2003], так и неферментных [Никифорова и др., 1993] компонентов антиоксидантной системы. В представленных ранее работах, выполненных на лабораторных животных, имеются данные о распределении между корковым и мозговым слоями почек низкомолекулярных антиоксидантов витаминов А и Е [Никифорова и др., 1993; Raila et al., 2001]. Однако немногочисленность подобных исследований оставляет открытым вопрос, насколько полученные результаты характерны для разных видов млекопитающих. Поэтому в настоящей работе исследовалось содержание витаминов А и Е в корковом и мозговом слоях почек не только лабораторных животных (крыса), но и введенных в зоокультуру (норка, песец, лисица), подобные исследования на которых ранее не проводились.
Материалы и методы
Исследовались почки лабораторных крыс линии ЛИО (n = 4), а также норок (n = 3), песцов (n = 4) и серебристо-черных лисиц (n = 4) клеточного содержания. Почки после забора промывали физиологическим раствором, выделяли корковое и мозговое вещество. Образцы тканей замораживали и хранили при температуре -25 °С до проведения анализа, для которого готовили гомогенат ткани, используя в качестве суспензирующей среды 0,25 М раствор сахарозы. К гомогенату добавляли 0,025%-й раствор бутилокситолуола в этиловом спирте и тщательно смешивали для осаждения белков. Приливали 0,0125%-й раствор бутилокситолуола в н-гексане, встряхивали 5 мин, затем центрифугировали 10 минут при 3000 об./мин. Пробу для хроматографи-ческого анализа отбирали из верхнего гекса-нового слоя. Определение концентрации ви-
таминов А (ретинол) и Е (а-токоферол) проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии [Скурихин, Двинская, 1989]. Использовали колонку с прямой фазой, заполненную сорбентом с размером частиц 5 мкм, элюентом служила смесь гексана с изопропанолом в соотношении 98,5:1,5. Детектирование анализируемых компонентов проводили при 292 нм для а-токоферола и 324 нм для ретинола. Для построения калибровочных кривых использовали стандартные растворы а-токоферола и ретинола («Sigma»). Полученные результаты обрабатывали общепринятыми методами вариационной статистики.
Исследования выполнены с использованием приборной базы Центра коллективного пользования научным оборудованием Института биологии КарНЦ РАН.
Результаты и обсуждение
У всех исследованных видов животных содержание витамина А в корковом веществе почек было в 1,5-3 раза выше, чем в мозговом. В то же время его уровень как в корковом, так и в мозговом слоях у песцов и лисиц был выше, чем у норки, а у каждого из этих видов - значительно выше (от 16 до 49 раз), чем у крысы (табл.). Общее содержание витаминов в тканях млекопитающих связано с их видовой принадлежностью [Crissey et al., 2001; Ильина, 2008]. Считают, что высокий уровень витамина А в ткани почек собачьих, к которым относятся песец и лисица, указывает на важную роль этого органа в метаболизме витамина А у представителей данного семейства. Установлено, что собачьи выделяют значительные количества ретинола и его эфиров с мочой [Schweigert et al., 1996]. Избыток витамина А токсичен для организма, и выведение его органом, для которого процесс поддержания постоянства физико-химических констант жидкостей внутренней среды является основной функцией, совершенно естественно. Питание животных определяет у них уровень переносящего ретинол ретинолсвязывающего белка, транспортером которого является пре-альбумин или транстиретин [Raila et al., 2001]. Регулирующая роль почек опосредуется клу-
Содержание витаминов А и Е в корковом и мозговом слоях почек млекопитающих, (М ± 5)
Живот- Витамин А, мкг/г | Витамин Е, мкг/г
слой почки |
ные
корковый | мозговой | корковый | мозговой
Крыса 1,25 ± 0,17 0,585 ± 0,03 68,43 ± 7,06 74,25 ± 17,24 Норка 29,0 ± 7,73 9,4 ± 2,91 28,17 ± 13,82 37,07 ± 25,56
Лисица 42,33 ± 6,66 29,73 ± 4,08 234,45 ± 181,81130,88 ± 70,82
Песец 47,33 ± 20,12 25,08 ± 17,73 69,13 ± 12,35 131,9 ± 92,38
в
бочковой фильтрацией, резорбцией и секрецией протеинсвязанных витаминов. В физиологических условиях транстиретин с ретинол-связывающим белком образуют играющий важную функциональную роль комплекс, предотвращая тем самым гломерулярную фильтрацию ретинолсвязывающего белка в почках, а следовательно, и потерю витамина А с мочой. Ретинол в таком комплексе очень стабилен и недоступен веществам, быстро реагирующим с ним в свободном состоянии. Витамин-транспортные белки фильтруются в почечных клубочках и в дальнейшем подвергаются реабсорбции в проксимальных канальцах путем эндоцитоза [ЯаНа, Schweigert, 2001]. Вероятно, эти процессы и определяют высокое содержание в корковом слое витамина А, установленное у всех исследованных животных. Подобная закономерность была также обнаружена в почках домашних кошек [ПаПа et а1., 2001]. Установленный у плотоядных - норки, песца и лисицы - уровень витамина А, во много раз превосходящий его содержание в обоих слоях почек крысы, связан, очевидно, как с алиментарными факторами, так и с видовыми особенностями животных.
Распределение содержания а-токоферола между корковым и мозговым слоями почки млекопитающих:
а - корковый слой, б - мозговой слой; 1 - крыса, 2 - норка, 3 - лисица, 4 - песец
Содержание а-токоферола в мозговом веществе почек крысы, норки и песца в среднем было выше, чем в корковом, что характерно для других видов млекопитающих [Никифорова и др., 1993]. Проведенные ранее исследования показали также неодинаковое распределение активности антиоксидантных ферментов в корковом и мозговом слоях почек: так, активность супероксиддисмутазы в
мозговом слое крыс была выше, чем в корковом [Chen, 2003]. В то же время в нашем исследовании четких различий между слоями в распределении а-токоферола обнаружено не было (рис.). Анализ индивидуальных данных показал, что у отдельных животных характер распределения токоферола между слоями изменялся в сторону как медуллярного, так и коркового слоя, что отразилось на высокой степени вариабельности.
Основным фактором, определяющим потребность в токофероле, является содержание полиненасыщенных жирных кислот (ПЖК) в тканях, состав которых и, соответственно, уровень метаболизма липофильных соединений существенно отличаются у разных видов животных [Надиров, 1991; Меньщикова и др., 2006]. Роль почки в липидном обмене состоит в том, что в ее ткани свободные жирные кислоты включаются в состав триацилглице-ринов и фосфолипидов и в виде этих соединений поступают в циркуляцию. Окисление жирных кислот в значительной степени обеспечивает работу почки [Ноздрачев и др., 2001]. При этом и количество ПЖК в липидах, и количество самих липидов влияют на степень накопления данных кислот в тканях. Потребление кислорода организмом зависит от уменьшения содержания ПЖК, так как он расходуется на образование пероксида в фосфолипидах - функционально активной структуре мембран. В то же время уровень витамина Е зависит от интенсивности этих процессов в почках животных, особенности функционирования которых у систематически разных видов могут оказывать влияние на энергетический обмен как всего органа, так и его частей [Ильина и др., 2008]. Способность токоферола раньше других антиоксидантов расходоваться в окислительных реакциях приводит, вероятно, к его большему по сравнению с витамином А варьированию в обоих слоях почки, так как биологическая активность витамина Е как антиоксиданта значительно выше. Проведенный многофакторный дисперсионный анализ позволил установить, что основным фактором, влияющим на уровень витамина Е в тканях, была видовая принадлежность животного, в то время как для витамина А - слой почек, в котором проводилось определение его содержания.
Таким образом, имеющиеся различия уровня витаминов А и Е в корковом и мозговом слоях следует, видимо, рассматривать как наследственно закрепленную реакцию организма млекопитающих, обусловленную разницей в интенсивности обменных процессов в почках.
220
Тот факт, что содержание витаминов А и Е в корковом и мозговом слоях неодинаково, позволяет говорить о разном уровне их повреждаемости у различных видов млекопитающих и участии в обеспечении устойчивости антиок-сидантной системы почки в ответ на действие факторов среды.
Работа выполнена при финансовой поддержке ФЦП ГК № 02.740.11.0700.
Литература
Ильина Т. Н., Руоколайнен Т. Р., Белкин В. В. Содержание токоферола в тканях млекопитающих различного экогенеза // Журн. эвол. биохимии и физиологии, 2008. Т. 44, № 6. С. 577-581.
Меньщикова Е. Б., Ланкин В. З., Зенков Н. К. и др. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиокси-данты. М., 2006. 556 с.
Надиров Н. К. Токоферолы и их использование в медицине и сельском хозяйстве. М., 1991. 336 с.
Никифорова Н. В., Кирпатский В. И., Севрюков Е. А. Содержание витамина Е в корковом и мозговом слоях почек млекопитающих // Бюл. экспер. биол. и медицины. 1993. № 3. С. 245-246.
Ноздрачев А. Д., Баженов Ю. И., Баранникова И. А. и др. Начала физиологии. СПб., 2001. 1088 с.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Ильина Татьяна Николаевна
старший научный сотрудник, к. б. н.
Институт биологии Карельского научного центра РАН
ул. Пушкинская, 11, Петрозаводск,
Республика Карелия, Россия, 185910
эл. почта: [email protected]
тел.: (1842) 573107
Баишникова Ирина Валерьевна
ведущий биолог
Институт биологии Карельского научного центра РАН
ул. Пушкинская, 11, Петрозаводск,
Республика Карелия, Россия, 185910
эл. почта: [email protected]
тел.: (8142) 573107
Скурихин В. Н., Двинская Л. М. Определение а-токоферола и ретинола в плазме крови сельскохозяйственных животных методом микроколоночной высокоэффективной жидкостной хроматографии // С.-х. биология. 1989. № 4. С. 127-129.
Chen C.-F., Tsai S.-Y., Ma M.-C., Wu M.-S. Hypoxic preconditioning enhances renal superoxide dismutase levels in rats. // J. Physiol. 2003. 552.2. P. 561-569.
Crissey S., Ange K., Slifka K., Bowen P., Stacewicz-Sapuntzakis M., Langman C., Sadler W., Ward A. Serum concentrations of vitamin D metabolites, vitamins A and E, and carotenoids in six canid and four ursid species at four zoos. // Comp. Biochem. Physiol. A Mol. Integr. Physiol. 2001. Vol. 128, N 1. P. 155-165.
Raila J., Mathews U., Schweigert F. J. Plasma transport and tissue distribution of ß-carotene, vitamin A and retinol-binding protein in domestic cats // Comparative Biochemistry and Physiology Part A 130. 2001. P. 849-856.
Raila J., Schweigert F. J. Zur Bedeutung der Nieren im Vitamin-Stoffwechsel. // Berlin. und munch. tierarztl. Wochenschr. N 7-8, 2001, 114, S. 257-266.
Schweigert F. J., Thomann E. Organ distribution of vitamins A and E in carnivores // Scientifur. 1995. Vol. 19, N 4. P. 309.
Schweigert F. J., Ryder O. A., Rambeck W. A., Zucker H. The majority of vitamin A is transportes as retinyl esters in the blood of most carnivores // Scientifur. 1996. Vol. 20, N 1. P. 95-96.
Ilyina, Tatiana
Institute of Biology, Karelian Research Centre, Russian Academy of Sciences 11 Pushkinskaya St., 185910 Petrozavodsk, Karelia, Russia
e-mail.: [email protected] tel.: (1842) 573107
Baishnikova, Irina
Institute of Biology, Karelian Research Centre,
Russian Academy of Sciences
11 Pushkinskaya St., 185910 Petrozavodsk,
Karelia, Russia
e-mail: [email protected]
tel.: (8142) 573107
