CC BY
30
УДК 577.115:577.126+613.73
СОСТОЯНИЕ ПРОЦЕССОВ ЛИПОПЕРОКСИДАЦИИ И АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ ПРИ АДАПТАЦИИ К МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
А. В. Еликов, П. И. Цапок
Кировская государственная медицинская академия, г. Киров
Состояние процессов свободнорадикаль-ного окисления и антиоксидантной защиты организма является важным фактором адаптации к различным воздействиям, в том числе и к физическим нагрузкам [1, 10]. Показана ведущая роль процессов липопероксидации (ЛП) в поломке компенсаторно-приспособительных механизмов в случае, когда эта деятельность становится чрезмерной [7, 8, 9]. Изучение состояния процессов ЛП и антиоксидантной защиты (АОЗ) в органах — участниках функциональной системы, обеспечивающей двигательный акт, при адаптации к регулярной мышечной деятельности дает возможность оценить общее состояние организма и наметить пути его коррекции в ходе тренировочного процесса.
Материалы и методы
Объектом исследования служили 32 взрослые беспородные белые крысы-самцы. Состояние тренированности у животных вызывали ежедневными на протяжении месяца умеренными плавательными нагрузками. В эксперименте мышечная деятельность дозировалась в виде плавательной нагрузки с грузом, составляющим 10% от массы тела, в течение 20 минут [6]. Результаты сравнивали с контрольной группой. Животные были распределены на четыре группы: 1-я — контроль (интактные); 2-я — нетренированные после
физической нагрузки; 3-я — тренированные в состоянии покоя; 4-я — тренированные после физической нагрузки. Биохимические исследования проводили в плазме, эритроцитах и гомогенатах мышцы бедра. Процессы ЛП изучали по содержанию общих липи-дов (ОЛ), малонового диальдегида (МДА), светосумме хемилюминесценции (ХЛ), инициированной пероксидом водорода, в присутствии избытка ионов двухвалентного железа за 30 сек @30) и 60 сек @60), изучали максимальную вспышку ХЛ (М) за исследуемое время на хемилюминометре «Emi-^ 1105». Оценку общей антиоксидантной активности (АОА) осуществляли методом ХЛ, определяя коэффициент максимальная вспышка/светосумма за 30 сек (М^30). Диеновые конъюгаты (ДК) определяли в геп-тановой фазе после экстракции смесью геп-тан-изопропанол при длине волны 233 нм, антирадикальную активность (АРА) — по степени обесцвечивания раствора 2,2-дифе-нил-1-пикрилгидразила при добавлении субстрата [2]. Содержание церулоплазмина (ЦП) изучали модифицированным методом с парафенилендиамином; уровень аскорбиновой кислоты (АК) — колориметрически с динитрофенилгидразиновым реактивом; а-токоферола — с а-пиридилдиацетилом. В эритроцитах изучена активность фермен-тов-антиоксидантов: супероксиддисмутазы (СОД) — по ингибированию реакции восста-
новления нитросинего тетразолия супероксидным анион-радикалом; каталазы — по скорости утилизации пероксида водорода при длине волны 260 нм; глутатионперокси-дазы (ГП) — по скорости окисления восстановленного глутатиона, используя цветную реакцию с дитиобис-нитробензойной кислотой при длине волны 412 нм; глутатионре-дуктазы (ГР) — по скорости окисления НАДФН2 при длине волны 340 нм (тест Вар-бурга) [5]. Полученный цифровой материал обработан методом вариационной статистики на IBM, достоверность разницы определяли по t-критерию Стьюдента.
Результаты исследования
и их обсуждение
Установлено, что состояние тренированности тесно взаимосвязано с процессами ЛП и АОЗ организма. ЛП является свободноради-кальным процессом, протекающим на полиненасыщенных жирных кислотах, входящих
преимущественно в состав липидного биослоя мембран и липопротеиновых комплексов [3, 4]. Состояние процессов ЛП и АОЗ в плазме крови у разноадаптированных животных представлено в таблице 1.
Исследование процессов ЛП в состоянии покоя выявило у тренированных животных снижение светосуммы ХЛ, вторичного продукта ЛП — МДА, на фоне увеличения показателей ДК, АОА, АРА. Содержание ЦП у животных 3-й группы также было меньше по сравнению с 1-й. После выполнения физической нагрузки показана высокая эффективность системы АОЗ у тренированных животных. Это проявилось в умеренном снижении интенсивности ХЛ и значительном снижении промежуточных (ДК — на 55,4%) и вторичных (МДА — на 11,2%) продуктов ЛП, без достоверных изменений со стороны АОА и АРА. В то же время у нетренированных животных после выполнения физической нагрузки интенсивность ХЛ значительно возросла на фо-
Таблица 1
Показатели ЛП и АОЗ в плазме крови у разноадаптированных крыс в состоянии покоя и после плавательной нагрузки (X±Sx; п=8)
Исследуемый Группы
показатель 1-я 2-я 3-я 4-я
МДА, нмоль/мл 3,03±0,16 2,78±0,23 * 2,88±0,15 2,59±0,14
ДК, у. е./г липидов 0,111 ±0,007 0,102±0,011 * 0,143±0,010 0,092±0,006 *
ХЛ (Im), кФотон 109,7±3,2 110,3±4,0 * 108,1±3,6 106,7±2,8
ХЛ (S30), кФотон 1260,9±39,2 1297,6±50,5 * 1150,0±38,6 1123,2±37,4
ХЛ (S60), кФотон 2058,8±61,8 2207,5±93,2 * 1966,2±57,3 1937,3±55,8
АОА (Im/S30) 0,087±0,004 0,085±0,003 0,094±0,005 0,095±0,004
АРА, % ингиб. 66,4±1,3 64,2±1,4 68,6±1,4 68,4±1,5
ЦП, мг/л 140,9±7,3 161,6±8,6 * 126,4±6,9 132,8±7,1
АК, мг/л 18,1±1,3 15,9±0,9 17,4±1,4 16,6±1,2
не незначительного снижения ДК, МДА и показателей системы АОЗ.
Анализ показателей, характеризующих процессы ЛП и АОЗ в эритроцитах, представленных в таблице 2, свидетельствует о незначительном усилении процессов ЛП у тренированных животных в состоянии покоя, что проявлялось увеличением интенсивности ХЛ и содержания ДК. Однако активность фер-ментов-антиоксидантов, за исключением ка-талазы, у животных 3-й группы была на 10,1—15,1% выше по сравнению с контролем. Параллельно установлено также большее содержание в эритроцитах тренированных животных и неферментативного антиокси-данта — а-токоферола.
Таким образом, несмотря на более высокое содержание первичных и промежуточ-
ных продуктов ЛП, содержание вторичного продукта ЛП — МДА в эритроцитах тренированных животных было ниже благодаря эффективной работе системы АОЗ. После выполнения физической нагрузки в эритроцитах наблюдали сдвиги, характеризующие разную эффективность функционирования системы АОЗ у животных 2-й и 4-й групп. У нетренированных животных установлено снижение активности ферментов-антиок-сидантов (на 6,4—8,4%) и содержания а-токоферола (на 9,3%) на фоне увеличения содержания продуктов ЛП. У тренированных крыс возрастала активность ферментных ан-тиоксидантов (на 7,2—34,9%) на фоне снижения содержания ДК и МДА (на 19,2—35,2%). Сдвиги АОА и АРА после выполнения физической нагрузки также зависели от степени
Таблица 2
Показатели ЛП и АОЗ в эритроцитах у разноадаптированных крыс в состоянии покоя и после плавательной нагрузки (X±Sx; п=8)
Исследуемый показатель Группы
1-я 2-я 3-я 4-я
Каталаза, ммоль/мл/мин 9,78±0,23 8,96±0,27 6,24±0,17 8,42±0,21 *
СОД, % ингиб. 57,4±3,1 53,7±2,9 63,6±3,4 68,2±3,6
ГП, мкмоль/мл/мин 48,4±2,8 44,2±2,7 53,3±2,9 60,8±3,0 *
ГР, мкмоль/мл/мин 0,53±0,04 0,58±0,03 0,61±0,04 0,67±0,05
ХЛ кФотон 22,1±1,1 23,2±1,3 24,1±1,4 27,4±1,8
ХЛ ^30), кФотон 321,2±10,0 362,5±12,2 * 339,2±11,4 389,1±12,3 *
ХЛ ^60), кФотон 403,2±17,3 446,8±19,3 434,2±19,8 486,3±20,4 *
АОА (^^30) 0,069±0,004 0,064±0,003 0,071±0,004 0,070±0,005
АРА, % ингиб. 58,1±0,9 56,3±1,0 59,4±1,1 58,3±0,9
МДА, мкмоль/г ОЛ 8,7±0,6 9,9±0,8 7,8±0,7 6,3±0,5
ДК, у. е./г ОЛ 0,47±0,05 0,58±0,06 0,54±0,05 0,35±0,03 *
а-токоферол, мг/л 4,3±0,2 3,9±0,3 5,1±0,4 5,0±0,4
Примечание. * — различия по сравнению с состоянием покоя статистически достоверны.
тренированности животных: незначительно снизились у крыс во 2-й группе и практически не изменились у животных 4-й группы по сравнению с состоянием покоя.
Исследование показателей ЛП и АОЗ в го-могенатах мышцы (табл. 3) выявило более высокие значения интенсивности ХЛ и содержания ДК у тренированных животных, что, по-видимому, связано с усилением обновления клеточных мембран. Уровень МДА у крыс 2-й группы был на 15,8% ниже по сравнению с контролем, что свидетельствовало об эффективной функции системы АОЗ и коррелировало с показателями АОА и АРА. После выполнения плавательной нагрузки интенсифицировались процессы ЛП и снижались показатели АОЗ. При этом изменения у тренированных животных были менее выражены.
Таким образом, изучение особенностей биохимического реагирования выявило зависимость интенсивности процессов ЛП и состояния АОЗ от уровня тренированности организма. После выполнения плавательной нагрузки наблюдаются характерные сдвиги
в первую очередь со стороны системы АОЗ организма. Усиление антиоксидантной защиты проявляется более низким уровнем продуктов ЛП и повышением активности анти-оксидантных ферментов у тренированных животных.
Библиографический список
1. Барабай В. А. Перекисное окисление и стресс/В. А Барабай, И. Н. Брехман, В. Г. Го-лотин, Ю. В. Кудряшов.— СПб.: Наука, 1992.— 102 с.
2. Еликов А. В. Метод определения антирадикальной активности эритроцитов/ А. В. Еликов, П. И. Цапок//Инф. листок № 24-025-05 Кировского ЦНТИ.— Киров, 2005.— 3 с.
3. Еликов А. В. Свободнорадикальные процессы при мышечной деятельности/А. В. Еликов, П. И. Цапок//Биохимия: от исследования молекулярных механизмов до внедрения в практику и производство: Материалы науч.-практ. конф. биохимиков Урала,
Таблица 3
Показатели ЛП и АОЗ в мышце бедра у разноадаптированных крыс в состоянии покоя и после плавательной нагрузки (X±Sx; n=8)
Исследуемый показатель Группы
1-я 2-я 3-я 4-я
ДК, у. е./г ОЛ 0,073±0,004 0,156±0,008 * 0,098±0,006 0,124±0,007 *
МДА, мкмоль/г ОЛ 1,46±0,10 1,85±0,19 * 1,23±0,08 1,38±0,09
ХЛ (Im), кФотон 64,2±2,6 69,8±3,7 68,4±3,1 70,1±3,9
ХЛ (S30), кФотон 329,2±14,2 373,3±21,5 * 328,8±15,3 342,0±16,9
ХЛ (S60), кФотон 414,6±20,3 489,3±27,4 * 429,3±22,8 451,1±24,8
АОА (Im/S30) 0,195±0,010 0,187±0,016 0,208±0,012 0,205±0,014
АРА, % ингиб. 75,1±1,9 72,7±1,5 77,3±1,8 75,4±1,6
Поволжья и Западной Сибири.— Оренбург, 2003.— С. 39—41.
4. Конторщикова К. Н. Перекисное окисление липидов в норме и патологии.— Н. Новгород, 2000.— 24 с.
5. Медицинские лабораторные технологии: справочник/Под ред. А. И. Карпищенко.— СПб.: Интермедтехника, 2002.— 600 с.
6. Полтырев С. С. Внутренние органы при физических нагрузках/С. С. Полтырев, В. Я. Русин,— М.: Медицина, 1987.— 111 с.
7. Твердохлиб В. П. Биохимические аспекты реакции организма на экстремальную физическую нагрузку/В. П. Твердохлиб, А. А. Никоноров///Гигиена и санитария.— 2002.— № 5.— С. 49—51.
8. Терехина Н. А. Свободнорадикальное окисление и антиоксидантная система/ Н. А. Терехина, Ю. А Петрович.— Пермь, 2005.— 58 с.
9. Флеров М. А. Перекисное окисление ли-пидов в стриатуме крыс при стрессе после введения кортизола/М. А. Флеров, И. А. Герасимова, В. В. Ракитская,//Рос. физиол. журн. им. И. М. Сеченова.— 2002.— Т. 87.— № 7.— С. 881—885.
10. Январева И. Н. Активация антиоксидант-ной системы как фактор повышения резистентности организма при комбинированной адаптации/И. Н. Январева, Р. И. Конопленко, А. А. Молчанов//Рос. фи-зиол. журн. им. И. М. Сеченова.— 2001.— Т. 87.— № 6.— С. 1382—1391.
A. V. Elikov, P. I. Tsapоk
STATE OF LIPOPEROXIDATION AND ANTIOXIDANT PROTECTION PROCESSES IN ADAPTATION TO MUSCULAR ACTIVITY
The objective of the present study was to investigate the processes of lipoperoxidation and antioxidant protection in blood plasma, erythrocytes and homogenates of femur muscles in animals with different levels of training while performing moderate physical activities. Thirty two outbred white male rats were studied. Muscular activities were given to the above rats as a swimming load that formed 10% of the body weight. The above activities lasted for 20 minutes. The role of free radical oxidation and the condition of antioxidant protection in development of adaptation to influence of physical activities including skeletal muscles were shown.
Keywords: lipoperoxidation, antioxidant protection, blood plasma, erythrocytes, homo-genates, muscular activities.
Контактная информация: Цапок Петр Иванович, доктор мед. наук, профессор, зав. кафедрой биохимии Кировской государственной медицинской академии, 610000, г. Киров, ул. К. Маркса, 3, тел. 8 (8332) 65-32-62
Материал поступил в редакцию 17.12.2008
