Свободнорадикальные процессы в тканях животных, предадаптированных к окислительному стрессу

Азарова А.Э.; Волосовцова Г.И.; Прокофьев В.Н.; Милютина Н.П.; Шкурат Т.П.

БИОЛОГИЯ

УДК 577.1

СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ТКАНЯХ ЖИВОТНЫХ, ПРЕДАДАПТИРОВАННЫХ К ОКИСЛИТЕЛЬНОМУ СТРЕССУ

In differ rats tussies intensity of chemiluminescence and lipid perpoxidation was studied. It was shown, that changes of free radical processes intensity at newborn animals preliminary processed by oxygen (0,2 MPa, 1 h) testify to increase of resistency of a complete organism to stress factors of hyperbaroxygenation (0,5 MPa, 1 h), which is kept during long time.

Многочисленными исследованиями установлено, что токсический эффект разнообразных физических и химических факторов может быть нивелирован предварительным воздействием на организм малых доз токсического агента. Ранее было показано, что предварительная обработка взрослых животных малыми давлениями кислорода повышает их устойчивость к сублетальным давлениям [1, 2]. Особой формой адаптивных реакций животных является реакция ювенильного организма на окислительный стресс. Презумптивные клетки адаптивнее реагируют на необычные воздействия, чем клетки взрослого организма. У шпорцевых лягушек этот эффект способен сохранятся и после достижения животными поло-возрелости [3, 4]. В то же время вопрос о механизмах повышения резистентности млекопитающих к экстремальным воздействиям окислительного стресса до сих пор остается открытым.

Цель работы - оценить норму адаптивной реакции организма на окислительный стресс, индуцированный повышенным давлением кислорода, после его воздействия на новорожденных животных.

Материалы и методы

Эксперимент проводили на белых беспородных крысах. Животных рандомизировали и подвергали действию кислорода под давлением в специальных барокамерах объемом 25 л с щелочным поглотителем углекислоты. В качестве «малой дозы» был выбран режим гипербарической ок-сигенации (ГБО) (0,2 МПа, 1 ч), поскольку в предыдущих исследованиях, выполненных на базе НИИ Биологии РГУ, был показан предадаптирую-щий эффект именно этого режима [2, 4-6]. В качестве стрессорного воздействия был использован режим ГБО (0,5 МПа, 1 ч). Животные были разделены на 4 группы: I - интактные; II - новорожденные крысы, обработанные ГБО (0,2 МПа, 1 ч) и декапитированные через 6 мес.; III - животные, обработанные в возрасте 6 месяцев ГБО (0,5 МПа, 1 ч); IV - жи-

вотные, предадаптированные в новорожденный период (0,2 МПа, 1 ч) и обработанные через 6 месяцев ГБО (0,5 МПа, 1 ч). Для биохимического анализа были взяты эритроциты, плазма крови, мозг, легкие и печень.

Изменение интенсивности хемилюминесценции (ХЛ) определяли по величине быстрой вспышки (Н) и светосуммы (Sm). Амплитуда (высота) ХЛ (Н), индуцированной Н2О2, характеризует резистентность тканей к перекисному окислению. Величина ее прямо пропорциональна окисляе-мости тканевых липидов и концентрации металлов переменной валентности и обратно пропорциональна содержанию природных антиоксидантов в исследуемом биосубстрате. Светосумма ХЛ отражает скорость расходования свободных радикалов липидной природы вследствие их взаимодействия с антиоксидантами и обусловлена в первую очередь уровнем проок-сидантов в системе. Определение интенсивности Н2О2, индуцированной ХЛ, проводили по методу В.А. Шестакова (1979) [7]. Интенсивность пе-рекисного окисления липидов (ПОЛ) оценивали по содержанию начальных продуктов - диеновых конъюгатов (ДК), промежуточных - малонового диальдегида (МДА), конечных - шиффовых оснований (ШО) [8].

Результаты исследований

Полученные нами результаты показали, что обработка новорожденных животных повышенным давлением кислорода 0,2 МПа, 1 ч (группа II) оставляет длительный метаболический след, который сохраняется на протяжении нескольких месяцев. Через 6 мес. после воздействия ГБО (0,2 МПа, 1 ч) интенсивность свободнорадикальных процессов (СРП) у животных II группы существенно выше, чем у интактных (группа I). При этом были выявлены различия в интенсификации процессов ПОЛ в разных тканях - для плазмы крови характерно повышенное содержание ДК и МДА, а для эритроцитов, мозга, печени и легких - МДА и конечных ШО (табл. 1, 2).

В плазме непредадаптированных животных ГБО (0,5 МПа, 1 ч) (группа III) вызывает достоверное усиление интенсивности ХЛ почти в 1,5 раза (Р < 0,001). Через сутки данный уровень интенсивности остается достаточно высоким. У животных, ранее предадаптированных к окислительному стрессу, повторное воздействие ГБО (0,5 МПа, 1 ч) (группа IY) практически не изменяет уровень интенсивности ХЛ (табл. 3).

Обработка животных ГБО (0,5 МПа, 1 ч) сразу после воздействия вызывает в плазме непредадаптированных животных (III) существенную активацию процессов ПОЛ. В эритроцитах животных этой группы зарегистрировано повышение уровня МДА на 173 % (Р < 0,001), тогда как у предадаптированных животных (группа IV) уровень МДА повышается менее интенсивно - на 25 % (Р < 0,001Л При этом уровень ДК и ШО у животных III группы не изменяется, а у животных IV группы регистрируется тенденция снижения исходного уровня ДК и ШО. Через сутки после оконча-

ния воздействия уровень продуктов ПОЛ в плазме животных III и IV групп не отличался от исходного (табл. 1).

Таблица 1

Интенсивность ПОЛ в плазме и эритроцитах крыс при ГБО-индуцированном окислительном стрессе (0,5 МПа, 1 ч) (п = 10)

Вариант Группа

I II III, 0 ч III, 24 ч IV, 0 ч IV, 24 ч

Плазма

ДК, нмоль/мл 11,7 ± 0,77 22,8 ± 1,43 20,3 ± 1,15 9,1 ± 1,05 28,8 ± 2,73 20,6 ± 1,4

% I 95*** 74*** -22' 147*** 77***

МДА, нмоль/мл 8,7 ± 0,51 11,6 ± 1,03 21,8 ± 1,62 8,9 ± 0,42 11,95 ± 0,33 11,7 ± 0,30

% I 34* 151*** 38*** 35***

ШО, ед.фл./мл 0,85 ± 0,12 0,8 ± 0,07 2,05 ± 0,31 1,1 ± 0,06 0,98 ± 0,07 1,0 ± 0,13

% I 141* 29'

Эритроциты

ДК, нмоль/мг Hb 4,7 ± 0,3 5,4 ± 0,32 5,0 ± 0,56 3,9 ± 0,22 4,4 ± 0,44 7,4 ± 0,54

% I -17* 57***

МДА, нмоль/мг Hb 2,2 ± 0,13 2,97 ± 0,16 6,0 ± 0,34 2,4 ± 0,07 3,7 ± 0,17 2,6 ± 0,08

% I 35** 173*** 68*** 18*

ШО, ед.фл./мг Hb 1,01 ± 0,11 1,3 ± 0,19 0,9 ± 0,08 0,87 ± 0,06 0,95 ± 0,04 1,7 ± 0,15

% I 68**

Примечание. Достоверность * при Р < 0,05; ** при Р < 0,01; *** при Р < 0,001; 'тенденция к изменению 0,05 < Р < 0,1; % I - изменение в процентах по отношению к интактному контролю.

Изменение активности процессов ПОЛ в тканях сразу после воздействия ГБО (0,5 МПа, 1 ч) у непредадаптированных (III) и предадаптирован-ных (IV) животных имело различную направленность. Во всех тканях животных (III) регистрировалось понижение, а у животных (IV) в головном мозге и легких повышение уровня продуктов ПОЛ. В печени животных IV группы уровень продуктов ПОЛ не отличался от исходного (табл. 2). Умеренная активация свободнорадикального ПОЛ в головном мозге и легких предадаптированных животных может давать ряд благоприятных эффектов: нейтрализацию повреждающего действия на ткани избытка катехоламинов, стимуляцию активности некоторых ферментов тканевого дыхания (сукцинатдегидрогеназы) и мембраносвязанных ферментов (Са2-АТФазы), обновление состава липидов мембран и модификацию их функций, что способствует адаптации организма к новым условиям [9]. Эти процессы могли стать причиной резкого снижения интенсивности ПОЛ в тканях предадаптированных животных через сутки после действия ГБО (табл. 2).

Таблица 2

Интенсивность ПОЛ в различных тканях крыс при ГБО-индуцированном окислительном стрессе 0,5 МПа (п = 10)

Вариант Группа

I II III, 0 ч III, 24 ч IV, 0 ч IV, 24 ч

Мозг

ДК, нмоль/мг белка 6,31 ± 0,77 6,39 ± 0,35 2,67 ± 0,19 3,64 ± 0,23 7,19 ± 0,54 5,57 ± 0,46

% I —58*** —42**

МДА, нмоль/мг белка 20,05 ± 2,67 31,31 ± 2,83 26,63 ± 3,9 28,64 ± 2,05 38,78 ± 3,72 27,40 ± 1,97

% I 56** 43* 93*** 37*

ШО, ед.фл./мг белка 1,04 ± 0,12 2,54 ± 0,29 0,32 ± 0,03 0,57 ± 0,06 3,1 ± 0,22 1,94 ± 0,19

% I 144*** —69*** —45** 198*** 87***

Печень

МДА, нмоль/мг белка 25,76 ± 0,88 36,96 ± 3,60 20,96 ± 2,0 24,64 ± 0,40 38,80 ± 1,36 25,36 ± 1,12

% I 43** -19* 51***

ШО, ед.фл./мг белка 1,51 ± 0,14 3,08 ± 0,25 1,10 ± 0.09 2,30 ± 0.37 2,91 ± 0,12 2,3 ± 0,16

% I 104*** -27* 52' 93*** 52***

Легкие

МДА, нмоль/мг белка 29,89 ± 1,68 33,88± 3,43 28,14 ± 1,75 35,7 ± 2,24 48,58 ± 3,64 33,53 ± 2,10

% I 19' 63***

ШО, ед.фл./мг белка 0,51 ±0,04 1,18 ± 0,14 0,26 ± 0,03 0,22 ± 0,03 1,81 ± 0,17 1,23 ± 0,09

% I 131*** —49*** —57*** 255*** 141***

Примечание. Достоверность * при Р < 0,05; ** при Р < 0,01; *** при Р < 0,001; 'тенденция к изменению 0,05 < Р < 0,1; % I - изменение в процентах по отношению к интактному контролю.

Таблица 3

Интенсивность ХЛ в плазме животных при ГБО-индуцированном стрессе (0,5 МПа, 1ч) (n = 10)

Группа

I II III, 0 ч III, 24 ч IV, 0 ч IV, 24 ч

Н, мм 21,3 ± 2,7 24,5 ± 1,7 26,5 ± 2,7 28,2 ± 3,2 29,7 ± 3,1 19,9 ± 2,0

% I 39'

Sm, отн.ед/100 с 116,0 ± 8,9 159,0 ± 19,8 169,0 ± 9,3 156,0 ± 5,0 158,0 ± 13,7 120,0 ± 12,9

% I 37' 46*** 35*** 36*

Примечание. Достоверность * при Р < 0,05; ** при Р < 0,01; *** при Р < 0,001; 'тенденция к изменению 0,05 <Р < 0,1; % I - изменение в процентах по отношению к интактному контролю.

Таким образом, в тканях предадаптированных животных воздействие ГБО (0,5 МПа) вызывает повышение содержания продуктов ПОЛ в гораздо меньшей степени, чем у непредадаптированных животных, подвергшихся такой же обработке. Вероятно, предварительное действие низких режимов ГБО в ранние сроки постэмбрионального развития уменьшало выраженность стресс-индуцированного накопления продуктов ПОЛ во всех исследуемых тканях. Можно полагать, что изменения интенсивности СРП у предварительно обработанных кислородом животных повышают резистентность целостного организма к стрессорным факторам гиперок-сии и активации компенсаторных процессов. Полученные результаты свидетельствуют, что после воздействия на новорожденных животных кислородом под повышенным давлением формируется качественно новое соотношение про- и антиоксидантных систем в организме.

Литература

1. Kravetz G. et al. // Aviation Space Environ. Med. 1980. Vol. 51. P. 775-777.

2. Брень А.Б. Генетико-биохимические особенности преадаптации млекопитающих к окислительному стрессу: Дис. ... канд. биол. наук. Ростов н/Д, 1997.

3. ГуськовЕ.П. и др. // Онтогенез. 1997. Т. 28. № 5. С. 352-358.

4. Тимофеева И.В. Генетико-биохимические особенности реакции Xenopus laevis на окислительный стресс: Дис. ... канд. биол. наук. Ростов н/Д, 1997.

5. Гуськов Е.П. и др. // Докл. РАН. 1999. Т. 365. № 4. С. 568-570.

6. Гуськов Е.П. и др. // Онтогенез. 1999. Т. 30. № 2. С. 91-96.

7. Шестаков В.А. и др. // Вопр. мед. химии. 1979. № 2. С. 132-137.

8. Bidlack W.R., TappelA.L. // Lipids. 1973. Vol. 8. № 4. P. 203-209.

9. Владимиров Ю.А. и др. // Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Биофизика. М., 1992. Т. 29. С. 3-250.

НИИ биологии,

Ростовский государственный университет 15 марта 2005 г.

Свободнорадикальные процессы в тканях животных, предадаптированных к окислительному стрессу Текст научной статьи по специальности «Ветеринарные науки»

Аннотация научной статьи по ветеринарным наукам, автор научной работы — Азарова А. Э., Волосовцова Г. И., Прокофьев В. Н., Милютина Н. П., Шкурат Т. П.

Похожие темы научных работ по ветеринарным наукам , автор научной работы — Азарова А. Э., Волосовцова Г. И., Прокофьев В. Н., Милютина Н. П., Шкурат Т. П.

Текст научной работы на тему «Свободнорадикальные процессы в тканях животных, предадаптированных к окислительному стрессу»