CC BY
0CHEMICAL SCIENCES
ВЛИЯНИЕ АРТЕЗИАНСКОЙ ВОДЫ С НАНОПУЗЫРЬКОВОЙ ГАЗОВОЙ ФАЗОЙ НА БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КРОВИ И ЛИПИДНЫЙ СПЕКТР ЛАБОРАТОРНЫХ КРЫС ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ ЛЕКАРСТВЕННОМ ГЕПАТИТЕ
Чучкова Н.Н.
ФГБОУ ВО "Ижевская государственная медицинская академия"МЗ РФ,
кафедра медицинской биологии, доктор медицинских наук, профессор Сметанина М.В.
ФГБОУ ВО "Ижевская государственная медицинская академия" МЗ РФ,
кафедра медицинской биологии, кандидат медицинских наук Тукмачева К.А.
ФГБОУ ВО "Ижевская государственная медицинская академия" МЗ РФ,
кафедра медицинской биологии, старший лаборант Канунникова О.М.
ФГБУН Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН,
Физико-технический институт, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник
Трубачев А.В.
ФГБУН Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН,
кандидат химических наук Кожевников В.И.
ФГБУН Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН,
Институт механики, кандидат технических наук, научный сотрудник
EFFECT OF ARTESIAN WATER WITH GAS NANOBUBBLES ON THE BLOOD BIOCHEMICAL PARAMETERS AND LIPID PROFILE OF LABORATORY RATS WITH EXPERIMENTAL DRUG
HEPATITIS
Chuckova N.N.
Izhevsk state medical academy, doctor of medical sciences, professor
Smetanina M. V.
Izhevsk state medical academy, doctor of medical sciences
Tukmacheva K.A.
Izhevsk state medical academy, senior laboratory assistant
Kanunnikova O.M. Udmurt federal research center, Ural branch of RAS, doctor of physical-mathematical sciences, leading researcher
Trubachev A. V.
Udmurt federal research center, Ural branch of RAS, doctor of chemical sciences
Kozhevnikov V.I.
Udmurt federal research center, Ural branch ofRAS, doctor of technical sciences, researcher
Аннотация
Прием артезианской воды с нанопузырьковой газовой фазой в течение трех недель оказывает положительное модулирующее влияние на ряд биохимических показателей крови (уменьшается количество лейкоцитов, нормализуется содержание общего белка крови, нормализуется показатель СОЭ) и выраженный стабилизирующий эффект на липидный состав крови крыс с экспериментальным лекарственным (ме-тиониновым) гепатитом. Abstract
The use of artesian water with gas nanobubbles for three weeks has a positive modulating effect on several biochemical blood parameters (reduced white blood cell count, normal total protein content of blood, normalized blood sedimentation rate) and a pronounced stabilizing effect on the lipid composition of blood of rats with experimental drug (methionine) hepatitis.
Ключевые слова: вода, нанопузырьковая газовая фаза, экспериментальный лекарственный гепатит, крысы, биохимические показатели крови, липидный спектр.
Keywords: water, gas nanobubbles, experimental drug-induced hepatitis, rats, blood biochemical parameters, lipid spectrum.
Прием лекарственных средств, вызывая терапевтический эффект, может осложниться генерализованными побочными реакциями, или органными поражениями. Среди последних существенная роль отводится поражению печени - лекарственному гепатиту (ЛГ). Лекарственный гепатит представляет собой опасное заболевание, развивающееся вследствие токсичного повреждения тканей печени компонентами, входящими в состав определённых медицинских препаратов. На фоне развития этой формы гепатита у больных выявляется воспалительный процесс, который сопровождается некрозом клеток печени [1].
В настоящее время известно более 1 000 ЛП, обладающих гепатотоксичным действием. Лекарственные поражения печени (ЛПП) являются причиной 2-5% всех госпитализаций по поводу желтухи, 40% гепатитов у лиц старше 40 лет и 25-50% всех случаев печеночной недостаточности [2, 3]. Частота фатальных исходов у больных ЛПП и желтухой составляет 9-12% [4]. Почти все без исключения ЛП, метаболизирующиеся в печени, вызывают определенные изменения, которые могут не сопровождаться изменениями функции и развитием заболеваний печени [5].
Профилактика заболевания лекарственным гепатитом основывается на рациональном использовании медикаментозных средств и мониторинге вероятных побочных эффектов. Рекомендуется использование гепатопротекторов на фоне продолжительной массивной лекарственной терапии. По химическому составу гепатопротекторы делят на несколько групп: витамины, антиокси-данты, фосфолипиды, аминокислоты, флавоноиды. Действие гепатопротекторов всех групп направлено на стабилизацию и восстановление мембран клеток, защиту от пероксидного окисления, ускорение регенерации клеток [6-8].
Ранее [9, 10] было обнаружено, что на крыс с экспериментальным диабетом вода с нанопузырь-ковой газовой фазой оказывала действие, подобное действию препаратов-антиоксидантов, которые используются при лечении диабета: без сахароснижа-ющей терапии наблюдалось снижение гликозили-рованного гемоглобина. Кроме того, в присутствии инсулина нанопузырьковая фаза оказывала мем-бранорезистентное действие на эритроциты [9].
В связи с этим, целью данной работы явилось исследования проявления антиоксидантных и мем-бранорезистентных свойств артезианской воды с нанопузырьковой газовой фазой на функциональную активность печеночных ферментов и биохимические показатели крови при экспериментальном лекарственном гепатите.
Объекты и методы исследования
Объектами исследования являлись белые беспородные крысы Rattus norvegicus Berk. Экспериментальный лекарственный гепатит формировался путем хронического введения DL-метионина (Бельгия).
Метионин часто используется в качестве добавки у спортсменов, при лечении многих болезней в медицине, в животноводстве при производстве
кормов для животных и птиц. Метионин - это незаменимая аминокислота, поэтому должна поступать с продуктами питания, либо с биологически активными добавками, последствия недостатка которой известны лучше, чем его избытка [11, 12]. Повышение содержания аминокислоты в пище приводит к состоянию гипергомоцистеинемии, которое в последнее время рассматривается как предиктор развития атеросклеротической патологии [13, 14]. В формировании последней важную роль играет печень и повышение содержания метионина в пище должно отражаться на состоянии клеток печени и ее функциональных пробах.
Крысам в корм вводили DL-метионин в дозе 1,5 мг/кг с добавлением 1% раствора метионина в питьевую воду [15]. Через три недели животным отменяли метиониновую диету и брали кровь для биохимического анализа на содержание гомоцисте-ина (для регистрации гипергомоцистеинемии), АСАТ, АЛАТ, щелочной фосфатазы (ЩФ), билирубина, общего белка (ОБ), триглицеридов (ТГ), общего холестерина (ОХ), холестерина липопроте-идов высокой плотности (ХЛПВП), холестерина липопротеидов низкой плотности (ХЛНП), рассчитывался индекс атерогенности (ИА).
Далее крыс разделили на две группы: I группа получала артезианскую необработанную воду (исходная необработанная артезианская вода - ИВ); II группа получала воду с нанопузырьковой фазой (функциональная вода с нанопузырьковой газовой фазой - ФВ). По окончании эксперимента (1 месяц) делали вышеперечисленные анализы. Животные подвергались эвтаназии (эфирный наркоз в летальной дозе) согласно требованиям, изложенным в «Международных рекомендациях по проведению медико-биологических исследований с использованием лабораторных животных» (1989). У животных забиралась печень, на срезах после парафиновой заливки и окраски гематоксилином и эозином оценивали гисто- и цитоструктуру органа. Полученные результаты обрабатывались статистически с применением стандартных программ Excel c определением средней арифметической (М), ее ошибки (±m), достоверности различий средних при р<0.05.
Функциональная артезианская вода с нанопу-зырьковой фазой азота получена по методике, описанной в [10]. Использовалась вода средней минерализации. Размер нанопузырьков порядка 200-300 нм.
Результаты исследований и их обсуждение
При хронической нагрузке метионином в течение 3 -х недель в крови экспериментальных животных достоверно (р<0.05) увеличивается количество трансаминаз: аланинаминотрансферазы (АЛАТ) - в 1.72 раза (с 42.5±2.5 до 73.04±11.2 Е/л), аспартата-минотрансферазы (АСАТ) - в 1.53 раза (с 160.3±15.6 до 245.3±18.5 Е/л), щелочной фосфатазы (ЩФ) - в 1.33 раза (с 238.0±12.4 до 309.3±30.6 Е/л), количество билирубина незначительно снижено. Коэффициент де Ритиса (КДР), рассчитываемый как соотношение АСаТ/АЛаТ, падает с 3.8±0.2 (контроль) до 3.3±0.2 (введение метионина). Количество общего белка крови не изменяется (табл.1).
Полученные данные демонстрируют активно идущий воспалительный процесс преимущественно по цитолиттическому типу.
Данные клинического анализа крови показывают, что при метиониновой нагрузке в 2.2 раза повышается количество лейкоцитов (2.15±0.2 vs 4.8±0.2•Ш3uL). Незначительно снижен гемоглобин (табл. 2). При гистологическом исследовании в печени экспериментальных животных отмечается расширение центральных вен, очаговая перипор-тальная лимфоцитарная инфильтрация, в сосудах -явления сладжа и венозного застоя.
Таким образом, совокупность полученных данных свидетельствует о формировании лекарственного гепатита, развивающегося на фоне хронически повышенного количества метионина, поступающего в организм животных.
При использовании для питья необработанной артезианской и функциональной воды с газовыми нанопузырьками наблюдалось следующее. Показатель АЛАТ падает в обеих группах, получавших
Таблица 1.
Биохимические маркеры функции печени крыс на фоне приема исходной артезианской и функциональной воды с нанопузырьковой газовой фазой
ИВ и ФВ. Более выражено это снижение (практически достигая контрольных значений) в группе крыс, получавших исходную воду (35.2±15.6 vs 52.5±12.8). Показатель АСАТ остается повышенным в группе крыс, принимавших воду с нанопу-зырьками (на 64.6%) и нормализуется у крыс, которые получали исходную воду. Величина КДР (коэффициент де Ритиса) незначительно повышается в обеих группах: у крыс, получавших исходную воду до 4.0±0.1 (р>0.05), а у крыс, получавших функциональную воду - до 4.5±0.2 (р<0.05). Увеличение коэффициента свидетельствует о продолжающемся воспалительном процессе в печени (табл.1).
Количество общего белка (ОБ) в крови нормализуется в группе, принимавшей ФВ, тогда как в группе, принимавшей исходную воду, ОБ незначительно повышен (на 30% в сравнении с интактным контролем). Резко увеличено на фоне приёма исходной воды количество билирубина (табл.1).
Биохимические Группы крыс
маркеры функции Группа с Группа, Группа,
печени Интактная метиониновои принимавшая ис- принимавшая
крыс группа нагрузкой ходную воду воду с нано-пузырьками
АЛАТ (Е/л) 42.5±12.5 73.04±11.2* 35.2±15.6 52.5±12.8
АСАТ (Е/л) 160.2±15.6 245.3±18.5* 141.7±18.3 263.6±22.1
Билирубин 3.26±1.03 2.19±0.8* 64.6±10.2* 1.84±1.0*
(мкмоль/л)
Общий белок (г/л) 64.82±12.3 64.17±14.8 84.7±10.4* 67.26±13.3
ЩФ (Е/л) 238.0±12.4 316.5±30.6* 230.0±15.1 165.5±13.5*
Примечание: * - различия достоверны в сравнении с интактными животными (р<0.05).
Таблица 2.
Динамика данных клинического анализа крови крыс в эксперименте_
Показатели Группы крыс
клинического Группа с Группа, Группа,
анализа крови Интактная метиониновои принимавшая ис- принимавшая
крыс группа нагрузкой ходную воду воду с нано-пузырьками
WBC 103/uL 2.15±0.2 4.8±0.2* 3.55±0.3* 1.9±0.5
RBK 106/uL 8.62±1.2 8.15±1.5 12.59±2.2* 11.18±2.8*
HB (g/L) 154.0±5.6 144.0±13.9 187.5±1.3* 183.7±15.4*
HCT (%) 55.5±2.5 52.9±2.3 77.05±3.2* 70.57±2.5*
СОЭ мм/ч 2.0±0.02 2.2±0.02 2.5±0.03 2.0±0.01
Примечание: * - различия достоверны в сравнении с интактными животными (р<0.05).
Влияние воды с нанопузырьками благоприятно сказывается на показателях клинического анализа крови. Так, в отличие от экспериментальной группы с ИВ снижается лейкоцитоз, количество белых кровяных телец сопоставимо с данными контрольной группы (табл.2). В обеих группах отмечается изменение показателей красной крови: повышается содержания эритроцитов, гемоглобина, увеличивается гематокрит.
На фоне введения метионина в 2 раза повышается уровень гомоцистеина в крови (с 10.0±1.1 до 22.6±0.16 мкмоль/л, р<0.05) животных, что свиде-
тельствует об умеренной степени гипергомоцисте-инемии. На этом фоне изменяется липидный спектр крови, характеризующий атерогенную настроенность организма (табл.3).
Исходя из представленных в табл.3 данных, метиониновая нагрузка приводит к снижению «хороших» липопротеидов (ХЛПВП) в 1.7 раз, в связи с чем увеличивается индекс атерогенности (ИА) (р<0.05). На фоне получения крысами исходной воды ИА резко увеличивается до 2.75±0.31 (в 5.6 раз по сравнению с контролем и в 3.4 раза в сравнении с метиониновой группой), что объясняется по-
вышением содержания в 3 раза фракции липопро-теинов низкой плотности и низким количеством ХЛПВП (табл.3). В группе животных, получавших воду с нанопузырьками, индекс атерогенности выше контрольных показателей, но сопоставим с данными группы сравнения («метиониновые»
крысы). У этих животных приходят в норму показатели ХЛПНП, снижается количество общего холестерина. Таким образом, полученные данные свидетельствуют о благоприятном стабилизирующем влиянии воды, содержащей нанопузырьковую фазу на липидный профиль крыс с экспериментальным лекарственным гепатитом
Таблица 3.
Липидный профиль крыс, получавших воду с нанопузырьковой газовой фазой на фоне метиониновой
нагрузки
Показатели липидного профиля крыс Группы крыс
Интактная группа Группа с метиониновой нагрузкой Группа, принимавшая исходную воду Группа, принимавшая воду с нанопузырьками
ТГ 0.51±0.10 0.46±0.09 0.31±0.09* 0.46±0.09
ОХ 2.33±0.52 1.76±0.23 2.85±0.42 1.88±0.32*
ХЛПВП 1.53±0.21 0.98±0.13* 1.03±0.22* 0.99±0.09*
ХЛПНП 0.54±0.12 0.58±0.10 1.68±0.23* 0.69±0.08
ИА 0.49±0.09 0.81±0.12* 2.75±0.31* 0.89±0.08*
Примечание: * - различия достоверны в сравнении с интактным контролем при р<0.05.
Выводы
Прием артезианской воды с нанопузырьковой газовой фазой в течение трех недель крысами с экспериментальным лекарственным (метиониновым) гепатитом оказывает:
- положительное модулирующее влияние на ряд биохимических показателей крови: уменьшается количество лейкоцитов, нормализуется содержание общего белка крови, нормализуется показатель СОЭ;
- выраженный стабилизирующий эффект на липидный состав крови.
Не наблюдалось нормализации функциональных показателей печени.
Прием необработанной артезианской воды привел к усугублению дисбаланса липидного спектра крыс с экспериментальным лекарственным гепатитом.
Список литературы
1. Бацков С.С., Гордиенко А.В. Лекарственные поражения печени: учебное пособие для слушателей. - СПб.: ВМедА. - 2002.
2. Ramachandran R. Histological patterns in drug-inducedliver disease / Ramachandran R., Kakar S. // J. Clin. Pathol. - 2009. - V.62. - P.481-492.
3. Герок В., Блюм Х.Е.. Заболевания печени и желчевыводящей системы. Под ред. Ивашкина В.Т., Шептулина А.А. - М: МЕДпресс-информ. -2009. - 200 с.
4. Naga Chalasani. Risk Factors for Idiosyncratic Drug-Induced Liver Injury / Naga Chalasani, Einar Bjomsson // Gastroenterology. - 2010. - V.138. - №.7. - P. 2246-2259.
5. Байкова И.Е. Лекарственное поражение печени / Байкова И.Е., Никитин И.Г. // РМЖ. - 2013. -№2. - С.7-15.
6. Морозов С.Ю. Гепатопротекторы в практике врача-клинициста / Морозов С.Ю. // Русский медицинский журнал. - 2009. - №1. - С.4-9.
7. Грацианская А.Н. Гепатопротекторы в клинической практике: Прогепар / Грацианская А.Н. //
Фарматека. - 2010. - № 2. - С.50-53.
8. Донцов В.И. Перспективные гепатопротек-торы человека и млекопитающих. Мини-обзор / Донцов В.И., Крутько В.Н. // Биохимия. - 2017. -№12. - С.1883-1888.
9. Kanunnikova O. M. The relationship of physico-chemical properties and actions on biological objects of artesian water with gas nanobubbles (Ar, O2) / Kanunnikova O. M., Trubachev A.V., Kozhevnikov V. I., Aksenova V.V., Kropacheva T.N., Solovyev S.M. // IJRDO J. Appl. Sci.- 2017. - V.3. - №9 ( http ://ij rdo. org/index.php/as/article/view/1380).
10. Бутолин Е.Г. Исследование параметров и биологических свойств газовой нанопузырьковой фазы аргона в артезианской воде / Бутолин Е.Г., Ка-нунникова О.М., Кожевников В.И., Соловьев А.А. // The scientific heritage - 2016.-V.5(5).-P. I. -C.38-42
11. Li Y. Deficiency of periostin protects mice against methionine-choline-deficient diet-induced nonalcoholic steatohepatitis / Li Y., Wu S., Xiong S., Ouyang G. |// J Hepatol. - 2015. - V.62. - №2. - P.495-497.
12. Yoo W. Fatty acids in non-alcoholic steato-hepatitis: Focus on pentadecanoic acid /Yoo W., Gjuka D., Stevenson H.L., Song X., Shen H., Yoo S.Y., Wang J., Fallon M., Ioannou G.N., Harrison S.A., Beretta L. // PLoS One. - 2017. - V.12. - №12. - e0189965.
13. Borowska M. Homocysteine as a non-classical risk factor for atherosclerosis in relation to pharma-cotherapy of type 2 diabetes mellitus./ Borowska M., Dworacka M., Winiarska H., Krzyzagorska E. // Acta Biochim Pol. - 2017. - V.64. - №4. - P.603-607.
14. McCully K.S. Hyperhomocysteinemia, Suppressed Immunity, and Altered Oxidative Metabolism Caused by Pathogenic Microbes in Atherosclerosis and Dementia. / McCully K.S. //Front Aging Neurosci. -2017. - V.6. - №9. - P.324.
15. Медведев Д.В. Способ моделирования тяжелой формы гипергомоцистеинемии у крыс / Медведев Д.В., Звягина В.И., Фомина М.А. // Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова. - 2014. - №4. - C. 42-45.
