CC BY
117
УДК 612.017.2:577.352.38:612.014.46
СТРЯПКО Надежда Владимировна, ординатор факультета фундаментальной медицины Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова. Автор 10 научных публикаций
САЗОНТОВА Татьяна Геннадьевна, доктор биологических наук, профессор, ведущий научный сотрудник лаборатории адаптационной медицины факультета фундаментальной медицины Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова. Автор 173 научных публикаций, трех запатентованных изобретений
КОСТИН Александр Игоревич, директор по инвестициям и инновациям ООО «Метакс». Автор 26 научных публикаций, трех запатентованных изобретений
ВДОВИНА Ирина Борисовна, кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории адаптационной медицины факультета фундаментальной медицины Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова. Автор 23 научных публикаций
АРХИПЕНКО Юрий Владимирович, доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией адаптационной медицины факультета фундаментальной медицины Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова. Автор 161 научной публикации, пяти запатентованных изобретений
СРАВНЕНИЕ ЭФФЕКТА АДАПТАЦИИ К ГИПОКСИИ И ГИПЕРОКСИИ
ПРИ ДЕЙСТВИИ ТОКСИКАНТОВ В МАЛЫХ ДОЗАХ
Впервые проведена оценка возможности реализации защитного эффекта предварительной адаптации к изменению уровня кислорода на модели подострой интоксикакции смесью К2Сг2О7 и бензола, воспроизводящей на донозологическом этапе эффекты малых доз этих токсикантов у людей на промышленных предприятиях или в зоне высокого уровня антропогенного загрязнения. Показано положительное действие на физическую выносливость, интенсивность окислительных процессов, уровень антиоксидантных ферментов, НШ-1а и белков семейства HSP в условиях интоксикации различной длительности.
Ключевые слова: адаптация, гипоксия, гипероксия, физическая выносливость, свободнорадикальное окисление, антиоксиданты, НШ-1а, HSP, бензол, бихромат калия.
В настоящее время успешно развивается направление адаптационной терапии и профилактики, в т. ч. к гипоксическим воздействиям, многократно показана эффективность предупреждения с их помощью нарушений, индуцированных активными формами кис-
лорода (АФК). В основе защитных эффектов адаптационных воздействий лежат механизмы, ограничивающие чрезмерную активацию свободнорадикальных процессов путем индукции синтеза собственных защитных систем [6]. Известно, что механизмы, опосредованные
© Стряпко Н.В., Сазонтова Т.Г., Костин А.И., Вдовина И.Б., Архипенко Ю.В., 2013
АФК-повреждением, лежат в основе токсического действия многих органических и неорганических химических соединений. Так, инициаторами АФК-зависимых процессов являются металлы с переменной валентностью, например хром [12], биотрансформация химических соединений, например бензола [3, 7]. По гигиенической оценке окружающей среды выявляется превышение фонового уровня содержания хрома и бензола в воде и других объектах среды в промышленных городах и крупных мегаполисах. В данной работе для оценки действия токсикантов была использована экспериментальная модель подострой интоксикакции смесью бихромата калия (К2Сг2О7) и бензола, разработанная [8] на основе санитарно-гигиенического исследования с целью изучения эффектов малых доз этих токсикантов на донозологическом этапе. В настоящее время отсутствуют эффективные методы медикаментозной коррекции подобных состояний, хотя известны отрицательные эффекты последних. Было предположено, что в этом
случае использование адаптации к изменению уровня кислорода способно повысить неспецифическую резистентность и выносливость при хронической интоксикации в малых дозах.
В работе проведена оценка возможности предупреждения нарушений, вызванных хроническим воздействием малых доз токсикантов различной длительности, с помощью адаптации к изменению уровня кислорода. Цель работы заключалась в сравнении потенциала защитного действия адаптации к гипоксии-нор-моксии и нового вида - к гипоксии-гипероксии при различной длительности введения токсикантов в малых дозах. Оценивали физическую выносливость и изменение интенсивности свободнорадикальных процессов, уровня ферментов антиоксидантной защиты, фактора транскрипции НГР-1а и белков семейства НБР.
Материалы и методы. Работа проведена на 48 крысах самцах Wistar массой 180 г (табл. 1). Эксперимент проводили 21 день, часть животных оставалась интактной (контроль),
Таблица 1
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ГРУППЫ ЖИВОТНЫХ
Описание группы Обозначение группы
1 Контрольные (интактные) животные К
2 Животные, подвергавшиеся однократной острой истощающей физической нагрузке плаванием на 14-й день эксперимента ОФН
3 Животные, получавшие с питьевой водой смесь токсикантов в течение одной недели с последующей ОФН на 14-й день Б1+ОФН
4 Животные, проходившие предварительную адаптацию к гипоксии-нормоксии (14 дней) и со второй недели адаптации получавшие токсиканты в течение 7 дней, с последующей ОФН Г/Н +Б1+ ОФН
5 Животные, проходившие предварительную адаптацию к гипоксии-гипероксии (14 дней) и со второй недели адаптации получавшие токсиканты в течение 7 дней, с последующей ОФН Г/Г +Б1+ ОФН
6 Животные, получавшие с питьевой водой смесь токсикантов в течение 2 недель, с последующей однократной ОФН в последний день эксперимента Б2+ОФН
7 Животные, проходившие предварительную адаптацию к гипоксии-нормоксии (14 дней) и со 2-й недели адаптации получавшие токсиканты в течение 14 дней, с последующей ОФН в последний день эксперимента Г/Н+Б2+ОФН
8 Животные, проходившие предварительную адаптацию к гипоксии-гипероксии (14 дней) и со второй недели адаптации получавшие токсиканты в течение 14 дней, с последующей ОФН в последний день эксперимента Г/Г+Б2+ОФН
часть получала тестирующую однократную физическую нагрузку как на фоне смеси токсикантов (Б1+ОФН), так и без них (ОФН). В качестве токсикантов применялась смесь в питьевой воде бензола и 6-валентного хрома в форме бихромата калия. Дозы рассчитывались на основании данных литературы [2, 7] и были в несколько раз ниже LD50 для каждого вещества. ОФН осуществлялась с помощью принудительного плавания до отказа с грузом в 5 % от массы тела животного при температуре воды +21 оС. Животным двух групп в течение 14 дней от начала эксперимента проводилась предварительная адаптация в режиме гипоксии-нормоксиии (Г/Н+Б1+ОФН) или ги-поксии-гипероксии (Г/Г+Б1+ОФН), и с 7-го дня от начала эксперимента они получали перорально с питьевой водой смесь токсикантов с последующей тестирующей ОФН на 14-й день. Во второй части эксперимента длительность интоксикации была увеличена до двух недель. Животные группы Б2+ОФН с 7-го дня получали смесь токсикантов с последующей тестирующей ОФН на 21-й день. Животные двух групп получали 2-недельную адаптацию к ги-поксии-нормоксии (Г/Н+Б2+ОФН) и гипоксии-гипероксии (Г/Г+Б2+ОФН) с 1-го по 14-й день эксперимента, а с 7-го дня от его начала смесь токсикантов в малых дозах в течение 14 дней, с последующей ОФН на 21-й день.
Адаптацию к нормобарической гипоксии проводили как в стандартном режиме гипок-сии-нормоксии, так и в новом режиме с добавлением гипероксической компоненты [5] (прибор на основе мембранного деления газов разработан совместно лабораторией адаптационной медицины факультета фундаментальной медицины Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова и фирмой «Метакс»). Адаптация в режиме гипоксии-гипероксии (Г/Г) предполагала чередование 5-минутных интервалов вдыхания воздушной смеси, содержащей 10 % кислорода, с 3-минутными интервалами вдыхания гипероксической смеси, содержащей 30 % кислорода; в режи-
ме гипоксии-нормоксии (Г/Н) - чередование 5-минутных интервалов вдыхания гипоксиче-ской смеси с 10 % кислорода с 3-минутными интервалами вдыхания нормоксической смеси, содержащей 21 % кислорода, продолжительность - 60 мин ежедневно, 14 дней.
В образцах левой доли печени оценивали интенсивность свободнорадикального окисления по динамике накопления ТБК-активных продуктов при индукции окисления in vitro [11], активность ферментов антиоксидантной защиты - каталазы, супероксиддисмутазы [9], глутатионредуктазы [16]. Western-blot анализ уровня HTF-1a и индуцибельных форм белков срочного ответа семейства HSP [10, 14, 17] проводили в печени и сердце, используя моноклональные антитела и хемилюминесцентную детекцию. Статистическую обработку проводили с помощью пакета программ «Statistica 6.0», согласно рекомендациям по проведению биомедицинской статистики [4]. Независимые выборки сравнивали по непараметрическому критерию Манна-Уитни. Результаты представлены в виде медианы.
Результаты и обсуждение. При изучении эффекта адаптации в условиях 7 дней применения токсикантов показано, что, несмотря на то, что дозы токсикантов были значительно ниже LD50, в группе Б1+ОФН на 3-й день после начала добавления токсикантов в питьевую воду животные потребляли достоверно меньше жидкости по сравнению с контролем, с последующим восстановлением питьевого режима на 4-5-е сут (рис. 1).
Кроме того, снижена физическая выносливость животных, потреблявших токсиканты, о чем свидетельствует изменение длительности удержания животных с грузом на воде -Б1+ОФН относительно ОФН, а предварительная адаптация к изменению уровня кислорода в обоих режимах предупреждала этот эффект. Отмечено, что в случае интоксикации на фоне адаптации к гипоксии-гипероксии подобный эффект выражен значительно больше, чем при гипоксии-нормоксии - длительно сть удержания
450
400
350
300
250
200
150
А . /\/о
/ -
— X/. т
I і *
■ контроль токсиканты
1 2 3 4 5 6 7
10 11 12 13 14 15 16 t, сут
Рис. 1. Средний объем потребляемой жидкости в сутки на группу: стрелкой отмечен первый день добавления токсикантов в питьевую воду; * - достоверность отличий от контроля, р < 0,05, Mann-Whitney U Test
на воде возрастала на 30,6 % относительно группы Б1+ОФН (р < 0,05, Mann-Whitney U Test). Защитное действие предварительной адаптации к гипоксии-гипероксии проявилось и в отсутствие задержки роста животных на фоне потребления токсикантов. При оценке изменения веса индивидуально для каждого животного в первый и последний дни эксперимента в группе Б1+ОФН увеличение веса не превышало 6,5 %, в остальных группах - 17 % на 14-й день эксперимента.
При оценке интенсивности свободнорадикального окисления в печени оказалось, что скорость накопления ТБК-активных продуктов в группе ОФН значительно превышала контрольный уровень, что сопровождалось активацией ферментов антиоксидантной защиты (рис. 2а, табл. 2). Добавление малых доз токсикантов - группа Б1+ОФН еще больше увеличивало интенсивность окисления и уровень активации ферментов как по сравнению с контролем, так и с группой ОФН.
Рис. 2. Динамика накопления ТБК-активных продуктов свободнорадикального окисления при его индукции in vitro в системе Fe2+ +аскорбат в печени при иноксикации: а - в течение одной недели, б - в течение двух недель (* -достоверность отличий от контроля, р < 0,05, Mann-Whitney U Test)
На фоне предварительной адаптации к ги-поксии-гипероксии - Г/Г+Б1+ОФН, но не к ги-поксии-нормоксии, происходила нормализация интенсивности свободнорадикальных процессов на фоне частичного возвращения активности ферментов антиоксидантной защиты к контрольному уровню (рис. 2а, табл. 2).
Таблица 2
ИЗМЕНЕНИЕ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ГРУППАХ ОТНОСИТЕЛЬНО КОНТРОЛЬНОЙ
Группа Cat SOD GR
OФH -7 12* -9
Б^ФН б* 15* 5
Г/H+Б1+OФH -1 2 -3,5
Н^^ФН -4 1O* -7
Б2+OФH 24* 17* -1
Г/H+Б2+OФH -9 1O -1,5
Г/Г+Б2+OФH -1 19* -4
Примечание: Cat - каталаза, SOD - супероксиддис-мутаза, GR - глутатионредуктаза. Указана активация ферментов, со знаком «-» - их ингибирование относительно контроля, в %; * - достоверность отличий от контроля, р < 0,05, Mann-Whitney U Test
В ответ на АФК-сигнал при окислительном стрессе происходит активация факторов транскрипции, что ведет к массированному синтезу как специфических, так и неспецифических защитных молекул [6], в частности белков семейства HSP, в норме поддерживающих структуру белков при их синтезе, транспортировке и функционировании, за что отвечают конститутивные их формы, синтезирующиеся в организме постоянно. При стрессорных воздействиях отмечают значительное повышение уровня индуцибельных форм этих защитных белков, образующихся в ответ на АФК-сигнал в печени, скелетной мышце, сердце [1, 10, 14, 15, 17].
В работе отмечено повышение уровня фактора транскрипции, индуцируемого гипоксией - HlF-1a и индуцибельной формы гемокси-геназывсердцеипеченив ряду Контроль -ОФН-Б1+ОФН (табл. 3).
В данной работе при адаптации к Г/Н и к Г/Г показана нормализация уровня фак-
Таблица 3
УРОВЕНЬ ФАКТОРА ТРАНСКРИПЦИИ НШ-1А И БЕЛКОВ СЕМЕЙСТВА ШР В КОНТРОЛЬНОЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ГРУППАХ
Группа Сердце Печень
HIF-la ШР32 ШР32
Контроль 22,1 5,9 44,2
OФH 42,O б,4 58,O
Б1+OФH 57,4 б,9 б4,1
Примечание: результаты представлены в относительных денситометрических единицах по результатам хемилюминесцентной детекции блотированных образцов сердца и печени.
тора транскрипции И1Р-1а. и индуцибельной формы гемоксигеназы, которые были повышены при комплексном повреждающем воздействии (табл. 3). Однако этого не происходит с индуцибельной формой белка HSP70, который отвечает экспрессией в ответ на стрес-сорные воздействия различной природы. Поскольку ЖР70 имеет повышенное сродство к гидрофобным участкам, появляющимся при денатурации или окислительных изменениях, взаимодействие HSP70 с денатурированными белками приводит к восстановлению их нативной конформации, а в случае их необратимой денатурации - к протеасомной деградации. В данной работе в условиях интоксикации в те -чение 7 дней показано, что оба вида адаптации не снижают уровень стресс-белка HSP70, в отличие от ИНЧа и ЖР32, т. е. при Г/Г+Б1+ОФН, Г/Н+Б1+ОФН и Б1+ОФН он остается неизменным (табл. 4).
Таблица 4
УРОВЕНЬ ФАКТОРА ТРАНСКРИПЦИИ НШ-1А
И БЕЛКОВ СЕМЕЙСТВА ШР В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ГРУППАХ С НЕДЕЛЬНОЙ ИНТОКСИКАЦИЕЙ
Группы HIF-1a ШР32 HSP70
Б1+OФH 57,4 б,9 39,2
Г/H+Б1+OФH 35,7 3,б 42,1
Г/Г+Б1+OФH 34,5 3,3 4O,9
Примечание: результаты представлены в относительных денситометрических единицах по результатам хемилюминесцентной детекции блотированных образцов сердца.
На втором этапе проводилась оценка сохранения эффекта предварительной 2-недельной адаптации в условиях увеличения длительности интоксикации до 14 суток. Учитывая низкие дозы введения токсикантов и восстановление питьевого режима уже на 4-5-й день употребления смеси, при увеличении длительности введения токсикантов до 2 недель не было получено существенных различий в весе животных, а общее время удержания на воде при 2-недельном действии токсикантов - Б2+ОФН - достоверно не отличалось от ОФН (рис. 3). Однако при этом, увеличение длительности интоксикации до 2 недель еще больше повышает интенсивность свободнорадикальных процессов - группа Б2+ОФН по сравнению с группой Б1+ОФН (рис. 2б), что сопровождается и более выраженной активацией ферментов антиоксидантной защиты (табл. 2).
Важно, что в случае адаптации к гипок-сии-нормоксии при интоксикации в течение 2 недель так же, как и при интоксикации в течение 1 недели, сохранялась тенденция к еще большему повышению скорости накопления ТБК-активных продуктов. При этом отсутствовало ожидаемое повышение активности ферментов свободнорадикальной защиты, что свидетельствует о декомпенсации защитных процессов (рис. 2б, табл. 2). При предвари-
%
160
140
120
100
80
60
40
20
0
И ОФН
И Б2+0ФН а Г Н Б2 ОФН #
□ Г/Г+Б2+ОФН ; < •І
/> ■с
< <
Рис. 3. Среднее по группе значение времени удержания животных на воде относительно группы ОФН, принятой за 100 % (# - достоверность отличий (р < 0,05) по сравнению с группой Б2+ОФН (Mann-Whitney U Test))
тельной адаптации к гипоксии-гипероксии на фоне увеличения длительности интоксикации до 2 недель также наблюдалось повышение интенсивности окисления в печени относительно группы Б2+ОФН. Однако, в отличие от адаптации к Г/Н, при Г/Г показана более высокая активность ферментов антиоксидантной защиты, что свидетельствует о большем уровне их синтеза и стабильности (табл. 2).
В отношении белков срочного ответа при 2-недельной интоксикации показана закономерность, аналогичная наблюдаемой при 1 неделе действия токсикантов, а именно - после адаптации к гипоксии-гипероксии, но не гипоксии-нормоксии снижался повышенный в результате действия токсикантов уровень НГР-1 а и индуцируемых им белков (табл. 5).
Кроме того, при оценке выносливости животных было показано, что в отличие от адаптации к гипоксии-нормоксии, при которой защитный эффект проявляется только при интоксикации в течение 1 недели, защитный эффект адаптации к гипоксии-гипероксии сохраняется и при повышении длительности воздействия токсикантами до 2 недель. Время удержания на воде животных из группы Г/Г+Б2+ОФН достоверно на 29,3 % выше, чем в группе Б2+ОФН (рис. 3).
Таким образом, суммируя полученные данные по действию токсикантов в малых дозах и защитному эффекту адаптации к измене-
Таблица 5
УРОВЕНЬ ФАКТОРА ТРАНСКРИПЦИИ НШ-1А И БЕЛКОВ СЕМЕЙСТВА ШР В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ГРУППАХ С 2-НЕДЕЛЬНОЙ ИНТОКСИКАЦИЕЙ
Группа Печень Сердце
ШР32 HSP70 HIF-la
Б2+ OФH 11,2 18,3 31,6
Г/H+Б2+OФH 9,5 17,1 29,5
Г/Г+Б2+OФH 7,0 13,5 23,5
Примечание: результаты представлены в относительных денситометрических единицах по результатам хемилюминесцентной детекции блотированных образцов сердца и печени.
нию уровня кислорода, можно заключить, что в случае адаптации к гипоксии-гипероксии, но не гипоксии-нормоксии выявлена закономерность взаимосвязанных однонаправленных изменений - отсутствие задержки роста
животных, повышение выносливости как при кратковременном, так и при длительном введении токсикантов и компенсаторная модуляция уровня фактора транскрипции НГР-1а и инициируемых им белков семейства HSP.
Список литературы
1. Андреева Л.И., Бойкова А.А., Маргулис Б.А. Белки теплового шока семейства 70 кДа в оценке состояния организма человека в норме, при стрессе и патологии // Естествознание и гуманизм. 2009. Т. 3, № 4. С. 12-15.
2. Влияние хронической интоксикации хромом и бензолом на антиоксидантный статус крыс /
C.В. Тимошинова, Н.В. Шарапова, И.В. Михайлова и др. // Вестн. Оренбург, гос. ун-та. 2004. № 10. С. 132-133.
3. Исследование длительного комбинированного влияния бензола и хрома на морфофункциональное состояние нейроэндокринной и иммунной систем крыс Вистар / Е.В. Ермолина, А.А. Стадников, И.В. Михайлова,
A.И. Смолягин // Изв. Самар. науч. центра Рос. акад. наук. 2012. Т. 14, № 5 (2). С. 2.
4. Платонов А.Е. Статистический анализ в медицине и биологии: задачи, терминология, логика, компьютерные методы. М., 2000. 114 с.
5. Пат. 2289432 RU. Способ повышения неспецифических адаптационных возможностей человека на основе гипоксически-гипероксических газовых смесей / Архипенко Ю.В., Сазонтова Т.Г., Глазачев О.С., Платоненко
B.И. (РФ). Опубл. 20.12.2006.
6. Сазонтова Т.Г., АрхипенкоЮ.В. Роль свободнорадикальных процессов и редокс-сигнализации в адаптации организма к изменению уровня кислорода // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2005. Т. 91, № 6. С. 636-655.
7. Утенин В.В., Стадников А.А., Боев В.М. Влияние хрома и бензола на гистоструктуру печени и почек животных в эксперименте // Вестн. Оренбург, гос. ун-та. 2002. № 5. С. 10-16.
8. Экология человека на урбанизированных и сельских территориях: моногр. / В.М. Боев, Н.Н. Верещагин, М.А. Скачкова и др.; под ред. Н.Н. Верещагина, В.М. Боева. Оренбург, 2003. 392 с.
9. Dickinson D.A., Forman H.J. Cellular Glutathione and Thiols Metabolism // Biochem. Pharmacol. 2002. Vol. 64 (5-6). Р. 1019-1026.
10. Effect of Subchronic Hypobaric Hypoxia on Oxidative Stress in Rat Heart / M. Singh, P. Thomas, D. Shukla et al. // Appl. Biochem. Biotechnol. 2013. Vol. 169. P. 2405-2419.
11. Fridovich I. Superoxide Dismutases: Anti-versus Pro-oxidants? // Anticancer Agents Med. Chem. 2011. Vol. 11(2). P. 175-177.
12. Interpretation of the Thiobarbituric Acid Reactivity of Rat Liver and Brain Homogenates in the Presence of Ferric Ion and Ethylenediaminetetraacetic Acid / K. Kikugawa, T. Kojima, S. Yamaki, H. Kosugi // Analyt. Biochem. 1992. Vol. 202. P. 249-255.
13. Myers C.R. The Effects of Chromium (VI) on the Thioredoxin System: Implications for Redox Regulation // Free Radic. Biol. Med. 2012. Vol. 52, № 10. P. 2091-2107.
14. Sazontova T.G., Arkhipenko Y.V Intermittent Hypoxia in Resistance of Cardiac Membrane Structures: Role of Reactive Oxygen Species and Redox Signaling // Intermittent Hypoxia: from Molecular Mechanisms to Clinical Applications / eds. L. Xi, T.V. Serebrovskaya. N. Y., 2009. Р. 147-187.
15. Suematsu M., Ishimura Y. The Heme Oxygenase-carbon Monoxide System: A Regulator of Hepatobiliary Function // Hepatology. 2000. Vol. 31. P. 3-6.
16. The Role of Catechols and Free Radicals in Benzene Toxicity: An Oxidative DNA Damage Pathway / G. Barreto,
D. Madureira, F. Capani et al. // Environmental and Molecular Mutagenesis. 2009. Vol. 50. P. 771-780.
17. ZhukovaA.G., Sazontova T.G. Heme Oxygenase: Function, Regulation, Biological role // Hypoxia Med. J. 2004. № 3. P. 30-43.
References
1. Andreeva L.I., Boykova A.A., Margulis B.A. Belki teplovogo shoka semeystva 70 kDa v otsenke sostoyaniya organizma cheloveka v norme, pri stresse i patologii [70 kDa Heat Shock Proteins in the Human Body Assessment in Health, Stress and Disease]. Estestvoznanie i gumanizm, 2009, vol. 3, no. 4, pp. 12-15.
2. Timoshinova S.V., Sharapova N.V., Mikhaylova I.V., Krasikov S.I., Boev V.M., Smolyagin V.I. Vliyanie khronicheskoy intoksikatsii khromom i benzolom na antioksidantnyy status krys [The Influence of Chronic Intoxication with Chrome and Benzol on Antioxidant Status of Rats]. Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta, 2004, no. 10, pp. 132-133.
3. Ermolina E.V., Stadnikov A.A., Mikhaylova I.V, Smolyagin A.I. Issledovanie dlitel’nogo kombinirovannogo vliyaniya benzola i khroma na morfofunktsional’noe sostoyanie neyroendokrinnoy i immunnoy sistem krys Vistar [Research of the Long Combined Influence of Benzene and Chrome on Morphofunctional State of Neuroendocrine and Immune Systems of Vistar Rats]. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy akademii nauk, 2012, vol. 14, no. 5 (2), p. 2.
4. Platonov A.E. Statisticheskiy analiz v meditsine i biologii: zadachi, terminologiya, logika, komp’yuternye metody [Statistical Analysis in Biology and Medicine: Challenges, Terminology, Logic, Computer Methods]. Moscow, 2000. 114 p.
5. Sazontova T.G., Arkhipenko Yu.V Rol’ svobodnoradikal’nykh protsessov i redoks-signalizatsii v adaptatsii organizma k izmeneniyu urovnya kisloroda [The Role of Free Radical Processes and Redox-Signalization in Adaptation of the Organism to Changes in Oxygen Level]. Ros. Fiziol. Zh. im. I.M. Sechenova, 2005, vol. 91, no. 6, pp. 636-655.
6. Arkhipenko Yu.V., Sazontova T.G., Glazachev O.S., Platonenko VI. Sposob povysheniya nespetsificheskikh adaptatsionnykh vozmozhnostey cheloveka na osnove gipoksicheski-giperoksicheskikh gazovykh smesey [A Method of Increasing Non-Specific Human Adaptive Capacity Based on Hypoxic-Hyperoxic Gas Mixtures]. Patent RF, no. 2289432, 2006.
7. Utenin V V, Stadnikov A.A., Boev VM. Vliyanie khroma i benzola na gistostrukturu pecheni i pochek zhivotnykh v eksperimente [Effect of Chromium and Benzene on the Histological Structure of Animal Liver and Kidneys in an Experiment].Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta, 2002, no. 5, pp. 10-16.
8. Boev V.M., Vereshchagin N.N., Skachkova M.A., et al. Ekologiya cheloveka na urbanizirovannykh i sel’skikh territoriyakh [Human Ecology in Urban and Rural Areas]. Orenburg, 2003, 392 p.
9. Dickinson D.A., Forman H.J. Cellular Glutathione and Thiols Metabolism. Biochem. Pharmacol., 2002, vol. 64 (5-6), pp. 1019-1026.
10. Singh M., Thomas P., Shukla D., Tulsawani R., Saxena S., Bansal A. Effect of Subchronic Hypobaric Hypoxia on Oxidative Stress in Rat Heart. Appl. Biochem. Biotechnol., 2013, vol. 169, pp. 2405-2419.
11. Fridovich I. Superoxide Dismutases: Anti- versus Pro-Oxidants? Anticancer Agents Med. Chem., 2011, vol. 11 (2), pp. 175-177.
12. Kikugawa K., Kojima T., Yamaki S., Kosugi H. Interpretation of the Thiobarbituric Acid Reactivity of Rat Liver and Brain Homogenates in the Presence of Ferric Ion and Ethylenediaminetetraacetic Acid. Analyt. Biochem., 1992, vol. 202, pp. 249-255.
13. Myers C.R. The Effects of Chromium (VI) on the Thioredoxin System: Implications for Redox Regulation. Free Radic. Biol. Med., 2012, vol. 52, no. 10, pp. 2091-2107.
14. Sazontova T.G., Arkhipenko Y.V Intermittent Hypoxia in Resistance of Cardiac Membrane Structures: Role of Reactive Oxygen Species and Redox Signaling. Intermittent Hypoxia: From Molecular Mechanisms to Clinical Applications. Ed. by Xi L., Serebrovskaya T.V New York, 2009, pp. 147-187.
15. Suematsu M., Ishimura Y. The Heme Oxygenase-Carbon Monoxide System: A Regulator of Hepatobiliary Function. Hepatology, 2000, vol. 31, pp. 3-6.
16. Barreto G., Madureira D., Capani F., Aon-Bertolino L., Saraceno E. The Role of Catechols and Free Radicals in Benzene Toxicity: An Oxidative DNA Damage Pathway. Environmental and Molecular Mutagenesis, 2009, vol. 50, pp. 771-780.
17. Zhukova A.G., Sazontova T.G. Heme Oxygenase: Function, Regulation, Biological Role. Hypoxia Med. J., 2004, no. 3, pp. 30-43.
Stryapko Nadezhda Vladimirovna
Faculty of Fundamental Medicine, Lomonosov Moscow State University (Moscow, Russia)
Sazontova Tatyana Gennadyevna
Faculty of Fundamental Medicine, Lomonosov Moscow State University (Moscow, Russia)
Kostin Aleksandr Igorevich
Metax Ltd. (Moscow, Russia)
Vdovina Irina Borisovna
Faculty of Fundamental Medicine, Lomonosov Moscow State University (Moscow, Russia)
ArkhipenkoYury Vladimirovich
Faculty of Fundamental Medicine, Lomonosov Moscow State University (Moscow, Russia)
COMPARISON OF EFFECTS OF ADAPTATION TO HYPOXIA OR HYPEROXIA
UNDER LOW DOSE INTOXICATION
The antitoxic effects of adaptation to changing oxygen levels were investigated in the model of low dose intoxication by benzene and chromium as simulation of anthropogenic pollution. Protective effect of adaptation to hypoxia/hyperoxia is manifested in prevention of: animal weight reduction, decline in physical endurance, increase in lipid peroxidation, activation of transcription factor HIF-1a synthesis and its downstream HSps. The results of this study demonstrate remarkable potentialities of the protective effect of adaptation to hypoxia/hyperoxia at the prenosological stage of chronic intoxication to low doses of toxicants for people working in industry or those living in the regions with anthropogenic pollution.
Keywords: adaptation, hypoxia, hyperoxia, physical endurance, redox signalling, reactive oxygen species, antioxidants, HIF-1a, HSP, benzene, potassium bichromate.
Контактная информация: Стряпко Надежда Владимировна адрес: 119192, Москва, просп. Ломоносова, д. 34/5;
e-mail: [email protected] Сазонтова Татьяна Геннадьевна адрес: 119192, Москва, просп. Ломоносова, д. 34/5;
e-mail: [email protected] Костин Александр Игоревич адрес: 119192, Москва, просп. Ломоносова, д. 34/5 Вдовина Ирина Борисовна адрес: 119192, Москва, просп. Ломоносова, д. 34/5;
e-mail: [email protected] Архипенко Юрий Владимирович адрес: 119192, Москва, просп. Ломоносова, д. 34/5;
e-mail: [email protected]
Рецензент - БочаровМ.И., доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой теоретических основ физической культуры Ухтинского государственного технического университета
