CC BY
111
ИЗВЕСТИЯ
ПЕНЗЕНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПЕДАГОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА имени В. Г. БЕЛИНСКОГО ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ № 10 (14)2008
IZ VESTIA
PENZENSKOGO GOSUDARSTVENNOGO PEDAGOGICHESKOGO UNIVERSITETA imeni V. G. BELINSKOGO NATURAL SCIENCES № 10 (14)2008
УДК 577.1
СВОБОДНО-РАДИКАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ИШЕМИИ ГОЛОВНОГО МОЗГА
© н. В. ФИРСТОВА*, о. А. ЛЕВАШОВА**, И. Г. ЗОЛКОРНЯЕВ**, В. А. ЗАВАРЗИНА* * Пензенский государственный педагогический университет им. В. Г. Белинского
кафедра биохимии ** Центральная научно-исследовательская лаборатория ГОУ ДПО Пензенский институт усовершенствования врачей Росздрава e-mail: [email protected]
Фирстова Н. В., Левашова О. А., Золкорняев И. Г., Заварзина В. А. - Свободно-радикальные процессы при экспериментальной ишемии головного мозга. - Известия ПГПУ им. В. Г. Белинского. 2008. № 10 (14). -С. 59-62. - В исследовании обсуждаются вопросы некоторых регуляторных механизмов развития ишемическо-го процесса при остром ишемическом повреждении мозга. Исследование концентрации малонового диальдегида и хемилюминесценции проводили в сыворотке крови и цельной крови крыс с экспериментальной неполной ишемией головного мозга. Полученные данные свидетельствуют об усилении свободно-радикальных процессов при моделировании ишемии головного мозга как при окклюзионном, так и при реперфузионном механизме повреждения. В статье показано принципиальное сходство показателей хемилюминесценции и уровня малонового диальдегида в сыворотке крови крыс при экспериментальной ишемии и этих показателей у больных ишемическим инсультом. Ключевые слова: ишемия мозга, свободно-радикальные процессы.
Firstova N.V., Levashova O.A., Zolkornyayev I.G., Zavarzina V.A. - Free-radical processes in experimental cerebral ischemia. - Izv. Penz. gos. pedagog. univ. im.i V. G. Belinskogo. 2008. № 10 (14). P. 59-62. - The research discusses issues of some control mechanisms of the development of the ischemia process in acute ischemia cerebral lesion. Study of the concentration of malonic dialdehyde and chemiluminescence was conducted in the blood serum and whole blood of rats with experimental incomplete cerebral ischemia. The findings indicate the enhancement of free-radical processes in the modeling of cerebral ischemia both with the occlusive and reperfusive damage mechanism. The article shows the similarity of the chemiluminescence index and the malonic dialdehyde index in the rats' blood serum in experimental ischemia to those indices of patients with ischemic stroke. Keywords: cerebral ischemia, free-radical processes.
Острые нарушения мозгового кровообращения относятся к наиболее распространенным заболеваниям зрелого, пожилого, а в последние десятилетия и молодого возраста. В России ежегодно регистрируется около 400000 инсультов, на долю ишемического повреждения мозга приходится 70-80% [6]. Исследования последних лет доказали, что гибель нервной ткани при ишемии происходит в результате сложного каскада патобиохимических и патофизиологических процессов [4, 5].
Активация свободно-радикальных процессов при ишемии мозга приводит к развитию оксидантного стресса, являющегося одним из универсальных механизмов повреждения тканей. В связи с этим представляет интерес исследование процессов свободно-радикального окисления (СРО).
Современным методом изучения интенсивности свободно-радикальных процессов хемилюминесцен-
ция. Этот метод применяется для диагностики нарушений липидного обмена, воспалительных, инфекционных и онкологических заболеваний. В клинических условиях хемилюминесцентный показатель может быть применен для определения остроты процесса, степени тяжести процесса.
интенсивность процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) может быть исследована при определении количества образующегося вторичного продукта ПОЛ - малонового диальдегида [12]. Увеличение концентрации малонового диальдегида является свидетельством усиления ПОЛ и срыва антиокси-дантной защиты [1].
известно, что решению медико-социальных проблем, возникающих в связи с распространенностью инсульта, способствует изучение механизмов заболевания на различных экспериментальных моделях [15].
Целью нашей работы было исследование процессов свободно-радикального окисления на экспериментальной модели неполной ишемии головного мозга крыс. Оценка показателей, характеризующих свободно-радикальное окисление, осуществлялась по определению концентрации ТБК-активных продуктов -малонового диальдегида (МДА) и показателям люми-нолзависимой хемилюминесценции (ХЛМ).
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА Объектом исследования служили цельная кровь и сыворотка крови 56 половозрелых самцов крыс линии Вистар массой 221,2±30,9 г. Животных содержали в стандартных условиях вивария со свободным доступом к воде и пище [2].
В эксперименте воспроизводились неполная ишемия головного мозга и реперфузионное повреждение головного мозга [2]. В работе были использованы семь групп животных: с 2-часовой окклюзией, 1 сутки после 2-часовой окклюзии, 3 суток после 2-часовой окклюзии, 2-часовая окклюзия + 2-часовая реперфу-зия, 1 сутки после 2-часовой окклюзии + реперфузии, 3 суток после 2-часовой окклюзии + реперфузии, контрольная группа животных (ложнооперированные).
животных декапитировали под эфирным наркозом (предварительно оценив состояние неврологической сферы по шкале Мс Gгaw, 1977) и производили забор крови. Сыворотка использовалась в качестве источника малонового диальдегида (МдА) [2].
концентрацию малонового диальдегида определяли по методу ШЫуата М., МШага М. [15]. Лю-минолзависимую хемилюминесценцию измеряли на аппарате ХЛМ-003 в соответствии с инструкцией к прибору и методическими рекомендациями авторов разработки [3, 7, 13, 14].
Все статистические расчеты проводились с помощью пакета программ «Statistica 5,5». Различия считались статистически значимыми при р<0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ При исследовании динамики ТБК-активных продуктов выявлено достоверное увеличение (по сравнению с контрольной группой животных) концентрации МДА во всех сериях эксперимента (рис. 1, 2).
Известно, что МДА является универсальным маркером ПОЛ. По литературным данным [9], уже с 5 минуты ишемии регистрируется повышение всех продуктов ПОЛ - первичных и вторичных. Повышение (по сравнению с группой ложнооперированных животных) показателей МДА в сыворотке крови крыс после 2-часовой окклюзии свидетельствует об усилении процессов ПОЛ уже в первые часы развития патологического процесса (рис. 1). Максимальное увеличение концентрации ТБК-активных продуктов зарегистрировано в 1 сутки после 2-часовой окклюзии (рис. 1). У животных на 3 сутки после 2-часовой окклюзии концентрация МДА также превышала значения контрольной группы (рис. 1).
Изучение показателей ПОЛ при реперфузии показало, что изменения выявлены на всех этапах экс-
3,5
л ^ о
и 2,5
<
Я £
я
Я
я о
1,5
0,5
2 24 72
Время после ишемии, часы * - достоверно по сравнению с контролем, р<0,05
Рис. 1. Концентрация МДА в сыворотке крови самцов крыс после окклюзии в динамике экспериментальной ишемии головного мозга
4,5 4
*
л
¡3 3,5
1 3
ё 2,5 3 2
*
о
1,5 1
0,5
2 24 72
Время после ишемии, часы * - достоверно по сравнению с контролем, р<0,05
Рис. 2. Концентрации МДА в сыворотке крови самцов крыс после реперфузии в динамике экспериментальной ишемии головного мозга
перимента, что согласуется с литературными данными об усилении СРО в данный период (рис. 2).
Известно, что у пациентов с тяжелым и крайне тяжелым вариантом ишемического инсульта выявляется активация свободнорадикальных процессов
2
1
0
0
БИОХИМИЯ ►►►►►
(по показателям МДА и ХЛМ) [11]. Максимальное повышение концентрации МДА у больных с ишемичес-ким инсультом отмечается уже в первые часы и первые сутки развития заболевания, что, по мнению авторов [11, 4, 8], отражает реперфузионные процессы, происходящие в мозге и показывает зависимость процессов ПОЛ от тяжести заболевания. Особенно значимой была зависимость уровня ТБК-активных продуктов от течения заболевания: у тяжелоинвалидизированных больных прирост достигал 7,6 нмоль/мл. Нарастание концентрации ТБк-активных продуктов в сыворотке крови больных в первые часы и первые сутки развития заболевания, по мнению авторов, свидетельствуют об активизации свободно-радикальных процессов в мозговой ткани [11].
Таким образом изучение процессов СРО на экспериментальной модели неполной ишемии у крыс и сравнение данных, полученных при исследовании пациентов с ишемическим инсультом, показало их принципиальное сходство и их значимость в патогенезе заболевания.
При ишемических процессах происходит активация полиморфноядерных лейкоцитов - нейтрофилов. В процессе их стимулирования активируются мембранные фосфолипазы, миелопероксидазная система, высвобождается арахидоновая кислота. Эти процессы приводят к запуску внутриклеточных реакций по типу «дыхательного взрыва» и к повышенной продукции высокоактивных форм кислорода (супероксиданиона, гидроксильного радакала, синглетного кислорода, перекиси). добавление в систему люминола увеличивает квантовый выход реакции, что позволяет регистрировать люминолзависимую хемилюминесценцию [13, 14].
Изучение динамики показателей ХМЛ при моделировании ишемии головного мозга крыс, показало, что наибольшие значения этих показателей зарегистрированы после 2-х часовой окклюзии (рис. 3). В других сериях эксперимента (1 и 3 сутки после 2-х окклюзии) также отмечено повышение хемилюминесценции, достоверно отличающиеся от показателей группы контроля (рис. 3), согласуется с данными литературы [10].
Особенно опасной для нервной ткани считается реоксигенация или реперфузия, приводящая к взрыву генерации активных форм кислорода. Результаты проведенных исследований показали, что реперфу-зионные процессы также сопровождаются усилением ХМл (рис. 4). В данной серии экспериментов выявлено повышение процессов ХМЛ на всех этапах. Однако наиболее выраженными они были после 2-часовой реперфузии, что согласуется с литературными данными об активации СРО в первые минуты и часы после реоксигенации.
Таким образом, изучение показателей ХМЛ показало их активацию практически на всех этапах эксперимента. данный метод исследования процессов СРО является достаточно надежным и перспективным в силу его чувствительности и надежности. По нашему мнению, метод ХЛМ может быть использован при оценке СРО у больных с ишемическими поражениям головного мозга.
3,5
о
е2,5
о я
«1,5
й 1
и о С
0,5
2 24 72
Время после ишемии, часы * - достоверно по сравнению с контролем р<0,05
Рис. 3. Показатели ХЛМ цельной крови самцов крыс после окклюзии в динамике экспериментальной ишемии головного мозга
3,5
2,5
X 1,5
и о
С
0,5
2 24 72
Время после ишемии, часы * - достоверно по сравнению с контролем, р<0,05
Рис. 4. Показатели ХМЛ цельной крови самцов крыс после реперфузии в динамике экспериментальной ишемии головного мозга
ВЫВОДЫ
Окклюзионные и реперфузионные процессы при моделировании ишемии головного мозга сопровождаются усилением свободно-радикальных процессов. изучение свободно-радикальных процессов как у
3
2
0
3
2
0
больных ишемическим инсультом, так и в эксперименте показало их активацию, которая зависела от стадии процесса (окклюзия или реперфузия), тяжести заболевания [11].
список ЛИТЕРАТУРЫ
1. Банкова В. В. Роль малонового диальдегида в регуляции перекисного окисления липидов в норме и патологии. Автореф. дис. ... докт. биол. наук. М, 1990.
2. Биленко М. В. Ишемические и реперфузионные повреждения органов. М.: Медицина, 1989. 368 с.
3. Владимиров Ю. А. Активные формы кислорода и азота: значение для диагностики, профилактики и терапии // Биохимия. 2004. Т. 69. Вып. 1. С. 5-7.
4. Гусев Е. И., Скворцова В. И. Ишемия головного мозга. М.: Медицина, 2001. 326 с.
5. Гусев Е. И., Скворцова В. И., Коваленко А. В., Соколов М. А. Механизмы повреждения ткани мозга на фоне острой фокальной ишемии // Журнал неврологии и психиатрии им. С. С. Корсакова. 1999. № 2. С. 65-70.
6. Гусев Е. И., Скворцова В. И., Мартынов М. Ю. Церебральный инсульт: проблемы и решения // Вестник РАМН. 2003. № 11. С. 44-48.
7. Друх В. М., Фархутдинов Р. Р., Загидуллин Ш. З. Метод изучения хемилюминесценции лейкоцитов цельной крови // Клиническая лабораторная диагностика. 2004. № 12. С. 41-43.
8. Зозуля Ю. А., Боровой В. А., Сутковой д. А. Сво-боднорадикальное окисление и антиоксидантная за-
щита при патологии головного мозга. М.: Знание-М, 2000. 344 с.
9. Зоров Д. Б., Банникова С. Ю., Белоусов и др. Друзья или враги. Активные формы кислорода и азота // Биохимия. 2005. Т. 70. Вып. 2. С. 265-272.
10. Колпикова О. С. Состояние свободнорадикального окисления при инсульте и оценка антиокислительной активности препаратов. Автореф. дис. ... канд. мед. наук. Уфа, 2003.
11. Левашова О. А. Активность ферментов обмена ре-гуляторных пептидов и некоторые биохимические показатели у больных ишемическим инсультом и в эксперименте. Дис. ... канд. биол. наук. Пенза, 2007. 127 с.
12. Тюкавкина Н. А., Бауков Ю. И. Биоорганическая химия. М.: Дрофа, 2005. С. 444-469.
13. Фархутдинов Р. Р. Исследование хемилюминесцен-ции биологического материала и оценка антиокислительной активности на приборе ХЛМ-003. Уфа: Изд-во БГМИ, 2005.
14. Фархутдинов Р. Р., лиховских В. А. Хемилюминес-центные методы исследования свободнорадикально-го окисления в биологии и медицине. Уфа: Изд-во БГМИ, 1995. 110 с.
15. Чехонин В. П., Лебедев С. В., Петров С. В. и др. Моделирование фокальной ишемии головного мозга // Вестник РАМН. 2004. № 3. С. 47-54.
16. Uchiyama М., Mihara М. Determination ofmalonaldehyde precursor in tissues by thiobarbituric acid test // Analyt. Biochemia. 1978. V. 86. P. 271-278.
