CC BY
27УДК 591.11.05
Маяхи Мохаммед Т. Джабер1, Л.Т. Таджибова2, Т.Н. Даудова2, Н.К. Кличханов1
Влияние гипотермии на содержание гормонов и липопротеинов в сыворотке крови крыс
1 Дагестанский государственный университет; klich-khan@,mail. ru 2Дагестанский государственный технический университет
Исследовано содержание гормонов и липопротеинов в сыворотке крови крыс при гипотермии. При умеренной гипотермии (30 °С) в крови существенно увеличивается содержание адренокортикотропного, кортизола и достоверно снижается содержание тироксина. Гипотермические состояния не влияют на содержание липопротеинов низкой плотности, но в два раза увеличивают уровень липопротеинов очень низкой плотности в крови. Содержание липопротеинов высокой плотности в крови зависит от температуры тела.
Ключевые слова: кровь, крысы, гипотермия, гормоны, липопротеины.
The content of hormones and lipoproteins in the blood serum of rats under hypothermia was studied. In moderate hypothermia (30 °C) in the blood substantially increased the content of adrenocorticotrophy hormone, Cortisol, and significantly reduced the content of thyroxine. Hypothermia not affects the content of low density lipoproteins, but doubled the level of very low density lipoproteins in the blood. The content of high density lipoproteins depends on the temperature of the body.
Keywords: blood, rats, hypothermia, hormones, lipoproteins.
При стрессорных состояниях активируется гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальная система [1]. Центральным звеном этой системы являются нейроэндокринные нейроны паравен-трикулярного ядра гипоталамуса, синтезирующие кортикотропин-рилизинг гормон [2], который в аденогипофизе стимулирует синтез адренокортикотропного гормона (АКТГ). Последний вызывает выделение и синтез глюкокортикоидов, которые оказывают множество общеизвестных эффектов, в том числе ограничивают развитие холодового стресса [3]. При продолжительном холодовом воздействии в крови животных и человека вместе с повышением содержания катехоламинов в значительной степени увеличивается и концентрация тиреоидных гормонов, которые повышают холодовую устойчивость [4]. В то же время неизвестно как изменяется концентрация АКТГ, кортизола и тиреоидных гормонов в крови при острой умеренной гипотермии.
В плазме крови млекопитающих выделяют 4 основных класса липопротеинов: хиломикро-ны, липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП), липопротеины низкой плотности (ЛПНП) и липопротеины высокой плотности (ЛПВП). Они осуществляют транспорт липидов как эндогенного (пищевого) происхождения, так и заново синтезированных в печени и стенке тонкой кишки (то есть эндогенного происхождения) в систему циркуляции и далее к местам утилизации или депонирования. ЛПНП переносят в клетки холестерин, хиломикроны и ЛПОНП - триацилглицеролы экзогенного и эндогенного происхождения соответственно [5]. Основная функция ЛПВП - перенос в клетки незаменимых полиеновых жирных кислот. Обогащенные триацилглицеролами липопротеиновые частицы (хиломикроны и ЛПОНП) быстро разрушаются до ремнантов (остатков) и удаляются из циркуляции в течение нескольких минут. Основную роль в удалении циркулирующих липопротеинов играют рецепторы печени. Результатом катаболизма ЛПОНП является образование ЛПНП. Основная роль ЛПНП заключается в обеспечении всех клеток организма постоянно доступным источником холестерина, который необходим для построения клеточных мембран, а также используется для синтеза желчных кислот, половых гормонов, кортикостероидов.
При влиянии холода и на начальных этапах гипотермии, помимо депонированных липи-дов, липопротеины могут быть источником жирных кислот, необходимых для энергетических целей, а также адаптивных перестроек липидов мембран клеток.
В данной работе мы исследовали изменение содержания стрессорных гормонов (АКТГ, кортизола, тироксина) и липопротеинов в крови крыс при гипотермии.
Материалы и методы исследования
Эксперименты проводили на самцах белых беспородных крыс массой 180-200 г. Гипотермию вызывали охлаждением животных в плексигласовых камерах с рубашкой, через которую циркулировала холодная (10 °С) вода. Температура тела равномерно снижали от 38 до 30 °С за 28-30 мин (кратковременная умеренная гипотермия), а также поддерживали эту температуру тела у животных в течение 3-х ч (пролонгированная умеренная гипотермия). У части животных температуру тела снижали в течение 60 мин до 20 °С (глубокая гипотермия). Температуру тела измеряли в прямой кишке.
Исследование содержания адренокортикотропного гормона, кортизола и тироксина проводилось радиоиммунологическим методом с использованием стандартных тест-наборов фирмы «1ттипо1ЬесЬ» (США) на гамма-счетчике «Микро-800» (США). Содержание липопротеинов в сыворотке крови определяли после их электрофоретического разделения в агарозном геле. Результаты оценивали на денситометре 8сашоп (Весктап, Германия). Достоверность различий определяли с помощью критерия Стьюдента при уровне значимости Р = 0.05. Данные в таблице приведены в виде среднее ± ошибка среднего.
Результаты и их обсуждение
Как видно из рисунка, при умеренной гипотермии достоверно увеличивается содержание АКТГ в плазме крови. Любое физиологическое или экзогенное стрессорное воздействие на организм приводит к стимуляции секреции АКТГ и соответственно кортизола, обеспечивая, таким образом, адаптацию организма. АКТГ оказывает стимулирующее влияние на синтез и секрецию кортизола и при гипотермии, о чем свидетельствует повышение содержания гормона в сыворотке крови на 68,6 %. Глюкокортикоиды, в т. ч. и кортизол, участвуют в регуляции уровня глюкозы в крови, воздействуя на печень и поджелудочную железу. Эти стероиды снижают аффинность рецепторов инсулина и подавляют его секрецию, усиливают секрецию панкреатического глюкагона и потенцируют его действие на гликогенолиз и глюконеогенез в печени [6], что, в конечном счете, увеличивает содержание глюкозы в крови.
Тиреоидные гормоны играют важную роль в адаптации к холоду. Установлено также важное взаимодействие норадреналин-зависимой и зависимой от тиреотропных гормонов стимуляции метаболизма при действии низкой температуры [7]. Исследование тироксина показало, что, в отличие от АКТГ и кортизола, его содержание в сыворотке крови при гипотермии снижается на 33,5 % (рис.). Такое снижение содержания тироксина в сыворотке крови могло быть связано либо со снижением его секреции из щитовидной железы, либо с усиленным поступлением гормона в ткани [4].
%
80 60 40 20 0 -20 -40 -60 -80
Рис. Изменение содержания (в % к контролю) гормонов в сыворотке крови крыс при гипотермии 30 °С. * - достоверные (р < 0,05) по отношению к контролю изменения.
АКТГ Кортизол Тироксин
*
*
*
Результаты исследования показали, что гипотермические состояния сопровождаются изменением содержания липопротеинов в сыворотке крови крыс (таблица). При кратковременной умеренной гипотермии содержание ЛПОНП в сыворотке крови возрастает на 115,7 %, а содержание ЛПВП снижается на 52 %. При пролонгировании умеренной гипотермии в течение 3 ч содержание ЛПОНП в сыворотке крови остается значительно повышенным (на 85,2 %), хотя их уровень несколько снижается относительно таковой при кратковременной гипотермии. При этом содержание ЛПВП в плазме крови возрастает относительно кратковременной гипотермии на 63,1 %, но остается достоверно ниже контроля. Как при кратковременной, так и при пролонгированной гипотермии содержание ЛПНП, конечного продукта обмена апоВ-содержащих ЛП на пути прямого транспорта холестерина, в сыворотке крови не изменялось. Соответственно изменению содержания популяций липопротеинов изменяется и соотношение апоВ- (ЛПОНП и ЛПНП) и апоА-содержащих (ЛПВП) липопротеинов. В контроле это соотношение (апоВ/апоА) составило 1,23, при кратковременной гипотермии - 3,87, при пролонгированной гипотермии -2,20.
Таблица. Влияние гипотермии на содержание (в %) липопротеинов в сыворотке крови крыс
(M±m; n = 8-10)
№ Состояние животного ЛПОНП ЛПНП ЛПВП
1 Контроль 23,6±3,4 28,5±2,5 42,3±2,1
2 Гипотермия 30 °С 50,9±6,3 ри < 0,001 27,7±3,6 20,3±2,8 рх,2 < 0,001
3 Пролонгированная 3 ч гипотермия 30 °С 43,7±4,4 ри < 0,01 29,2±1,5 33,1±6,9
4 Гипотермия 20 °С 47,0±3,4 р1,4 < 0.001 28,6±2,5 43,6±6,4
Повышение содержания обогащенных триглицеролами липопротеинов - ЛПОНП связывают с угнетением активности внепеченочной липопротеинлипазы, т. е. с уменьшением интенсивности процессов катаболизма ЛПОНП в сыворотке крови. Вместе с тем возможны и другие механизмы повышения уровня ЛПОНП [8]. Повышение их содержания при гипотермии может трактоваться как следствие интенсивного липолиза в адипоцитах висцеральной жировой ткани. Образовавшиеся свободные жирные кислоты через портальную вену переносятся в печень. Это вызывает стимуляцию синтеза триацилглицеролов в гепатоцитах, формирование ЛПОНП и их секрецию в кровоток.
Как известно, насыщенные и полиеновые жирные кислоты переносятся в токе крови раздельно: хиломикроны и ЛПОНП транспортируют насыщенные жирные кислоты, а ЛПВП и ЛПНП - полиеновые [9]. Ресинтезированные в триацилглицеролах насыщенные жирные кислоты покидают гепатоциты в составе ЛПОНП. После этого жирные кислоты могут быть перенесены в клетки двумя существенно разными путями: активным и пассивным. У крыс активным путем насыщенные жирные кислоты поступают в клетки через апоЕ/В-100 рецепторы при поглощении клеткой остаточных ЛПОНП, а полиеновые кислоты - через апоЕ/А-1 рецепторы при поглощении ЛПВП [10].
Кроме вышеуказанных причин, повышение уровня ЛПОНП в сыворотке при гипотермии, возможно, обусловлено блокадой рецепторного их поглощения клетками. Показано, что при гиперсекреции АКТГ и кортизола, что имеет место при умеренной гипотермии, на мембране адипоцитов уменьшается число апоЕ/В-100 рецепторов [9]. При блокаде активного транспорта в крови накапливаются ЛПОНП, активируется гидролиз триацилглицеролов в составе ЛПОНП и освобождаются жирные кислоты. Повышение в крови содержания триацилглицеролов является тестом нарушенного транспорта в клетки насыщенных жирных кислот [10]. В пользу блокады рецепторзависимого транспорта ЛПОНП в клетки свидетельствует обнаруженное нами накопление в крови ЛПОНП, а также повышение содержания триацилглицеролов и неэстери-
фицированных жирных кислот в сыворотке крови [11].
Снижение содержания ЛПВП в сыворотке крови при гипотермии, возможно, свидетельствует об ускорении их рецепторзависимого поглощения клетками. Выше было отмечено, что рецепторзависимым путем в составе ЛПОНП клетки поглощают насыщенные жирные кислоты, а в составе ЛПВП - полиеные жирные кислоты. Соответственно этому повышение уровня ЛПОНП и снижение уровня ЛПВП при низкой температуре тела означает снижение поступления в клетки насыщенных ЖК и повышение поступления ненасыщенных жирных кислот, что может иметь при гипотермии адаптивное значение, поддерживая текучесть липидов мембран клеток. Исследование жирнокислотного состава липидов крови подтверждает это предположение. Недавно нами установлено, что при умеренной гипотермии в суммарных фосфолипидах крови крыс имеется тенденция к снижению содержания насыщенных жирных кислот и повышению ненасыщенных кислот [12].
Работа выполнена при поддержке ЦКП «Аналитическая спектроскопия», ГК № 16.552.11.7051 по ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2007-2012 годы».
Литература
1. Kvetnansky R., Sabban E.L., Palkovits M. Catecholaminergic systems in stress: structural and molecular genetic approaches // Physiol. Rev. - 2009. - V. 89. - P. 535-606.
2. McEwen B. Physiology and neurobiology of stress and adaptation: central role of the brain // Physiol. Rev. - 2007. - V. 87. - P. 873-904.
3. Гурин В.Н. Синаптическая нервная система и регуляция температуры тела у эндотермных животных // Усп. фзиол. наук. - 1989. - Т. 20, № 2. - С. 3-19.
4. Пастухов Ю.Ф., Максимов А.Л., Хаскин В.В. Адаптация к холоду и условиям субарктики: проблемы термофизиологии. - Магадан: СВНЦ ДВО РАН, 2003. - Т. 1. - 373 с.
5. Климов А.Н., Никульчева Н.Г. Обмен липидов и липопротеидов и его нарушения. - СПб.: ПитерКом, 1999. - 512 с.
6. Чернышова М.П. Гормоны животных. Введение в физиологическую эндокринологию. -СПб.: Глаголь, 1995. - 296 с.
7. Himms-Hagen J Neural and hormonal responses to prolonged cold exposure // Hadbook of Physiology - Environmental Physiology. - Chap. 20. - 1995. - P. 439-480.
8. Божко Г.Х., Соколик В.В., Чурсина В.С., Перцева Т.Г. Обмен липопротеинов у больных сахарным диабетом второго типа // Укр. бiохiм. журн. - 2005. - Т. 77. - № 5. - С. 93-99.
9. Титов В.Н. Единый алгоритм нарушения рецепторного эндоцитоза насыщенных экзогенных, насыщенных эндогенных и эссенциальных полиеновых жирных кислот и генез гиперли-пидемий разных типов: факты и гипотеза // Клинич. лаб. диагностика. - 2001. - № 6. - С. 3-9.
10. Титов В.Н. Рецепторный эндоцитоз полиеновых кислот: чувствительность и резистентность к атеросклерозу // Клинич. лаб. диагностика. - 1999. - № 1. - С. 3-8.
11. Кличханов Н.К., Эмирбеков Э.З. Влияние даларгина на содержание белковых и липид-ных компонентов в сыворотке крови при гипотермии // Известия высш. учебн. завед. Сев.-Кавказ рег. Естеств. науки. - 2001. - № 3. - С. 55-57.
12. Забелинский С.А., Чеботарева М.А., Кландаров А.М., Фейзуллаев Б.А., Кличханов Н.К., Кривченко А.И., Казеннов А.М. Влияние общей гипотермии на жирнокислотный состав фосфо-липидов крови крыс и сусликов и светового излучения на химические процессы в липидном экстракте // Журн. эволюц. биохим. и физиол. - 2011. - Т. 47, № 4. - С. 284-289.
Поступила в редакцию 13 октября 2011 г.
