CC BY
18
УДК 577.1
ВЛИЯНИЕ ИНФРАКРАСНОГО НИЗКОИНТЕНСИВНОГО
ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В РАЗЛИЧНЫХ ТКАНЯХ КРЫС ПРИ ГБО-ИНДУЦИРОВАННОМ ОКИСЛИТЕЛЬНОМ СТРЕССЕ
© 2005 г. М.Д. Пономарева, Н.П. Милютина, Е.П. Гуськов
We investigated the correct action of the low intensity infrared irradiation (length of a wave 0,89 mkm) at the high pressure oxygen (0,5 МПа, 1 h) on the intensity of lipid peroxidation, activity antioxidant systems (SOD, katalasa, ceryloplasmin) in different tissues of rats. The low intensity infrared irradiation normalizes the dynamic balance in the system LPO - antioxidants which has been caused by oxidative stress.
В последнее время получили широкое распространение полупроводниковые лазерные приборы, излучающие в ближнем инфракрасном диапазоне. Лечебный эффект их зачастую более оптимален, чем после воздействия лазера в красной области спектра, в том числе и гелий-неонового. Электромагнитная природа инфракрасного низкоинтенсивного лазерного излучения (ИНИЛИ) предполагает возможность его взаимодействия с одной из важнейших регуляторных систем организма - с системой свободнорадикальных процессов, так как активные кислородные метаболиты (АКМ) занимают ведущее место в патогенезе радиационного поражения, воспалительных реакций, бронхо-легочных, сердечно-сосудистых и генетически обусловленных заболеваний [1, 2]. Выяснение биохимических механизмов действия ИНИЛИ, его участия в регуляции важнейших процессов жизнедеятельности клеток может оказаться ключом к расширению сферы использования низкоэнергетических лазеров. Цель настоящей работы - исследование интенсивности свободнорадикального окисление липидов, активности антиоксидантных (АО) систем в тканях крыс (мозг, кровь) при действии гипербарической оксигенации (ГБО) и ИНИЛИ.
Материалы и методы
Эксперименты in vivo проводили на белых беспородных крысах-самцах Rattus norvegicus. Все подопытные животные были разделены на 5 групп: контроль; интактные крысы, получавшие курс ИНИЛИ; крысы, подвергнутые действию ГБО и декапитированные сразу после окончания воздействия; крысы, подвергнутые действию ГБО, декапитированные на 6-е сут после воздействия; крысы, подвергнутые действию ГБО и получавшие в течение последующих 5 сут курс ИНИЛИ.
Для проведения ИНИЛИ использовали аппарат лазерной терапии «Мустанг БИО-021» с излучающей матрицей (10 лазерных диодов, длина волны 0,89 мкм, длительность импульса 100 нс, суммарная мощность в
импульсе до 60 Вт). Облучение проводили по контактной стабильной методике на область проекции сердца, крупных сосудов и печени (продолжительность воздействия - 4 мин, частота импульсов - 3000 Гц, доза -0,4 Дж/см2).
Животных помещали в барокамеру, снабженную системой регенерации, и подвергали действию ГБО в режиме 0,5 МПа в течение 1 ч.
Определяли: интенсивность перекисного окисления липидов (ПОЛ) по содержанию начальных продуктов - диеновых конъюгатов (ДК) [3], промежуточных - малонового диальдегида (МДА), конечных - шиффо-вых оснований (ШО) [4]; активность АО ферментов - супероксиддисму-тазы (СОД) [5] и каталазы [6]; оксидазную активность церулоплазмина (ЦП) [7].
Результаты исследования
Установлено, что при действии ИНИЛИ уровень молекулярных продуктов ПОЛ в головном мозге крыс остается на стационарном уровне (таблица). При этом активность СОД, важнейшего антирадикального фермента, в ткани мозга находится в пределах контроля. После действия ГБО зафиксировано накопление продуктов ПОЛ в мозге крыс, о чем свидетельствует увеличение уровня ДК на 81 %, МДА - на 57; ШО - на 47 относительно контроля. Активность СОД в мозге снижается на 42 % по сравнению с контролем, что неизбежно отражается на уровне ПОЛ.
Повышение интенсивности ПОЛ в мозге крыс при ГБО сохраняется в постгипероксический период. На 6-е сут после сеанса ГБО содержание ДК, МДА, ШО превосходит норму на 50, 30 и 66 % соответственно, но по сравнению с крысами, подвергнутыми ГБО-индуцированному окислительному стрессу, наблюдается снижение содержания ДК и МДА. В этот период активность СОД в мозге на 60 % ниже, чем в контроле, и на 31 ниже, чем у гипероксических животных, что согласуется с повышенным уровнем ПОЛ в мозге в период последействия.
Проведение 5 сеансов воздействия ИНИЛИ на крыс, подвергнутых окислительному стрессу, приводит к существенному снижению интенсивности ПОЛ в мозге. В постгипероксический период на фоне сеансов ИНИЛИ содержание ДК нормализуется, уровень МДА остается на 23 % выше нормы, а уровень ШО опускается на 32 % ниже контроля. По сравнению с крысами, перенесшими острый окислительный стресс, после реабилитации воздействием ИНИЛИ наблюдали снижение содержания ДК, МДА и ШО на 51, 22 и 54 % соответственно. Достоверное снижение уровня ПОЛ в мозге крыс, получавших курс ИНИЛИ, показано и по сравнению с группой крыс без реабилитации. Это может свидетельствовать об усилении антиокислительной активности ткани мозга под действием ИНИЛИ. Как следует из полученных результатов, проведение курса ИНИЛИ в постгипероксический период способствует стимуляции активности СОД в мозге.
Особенности липопероксидации в плазме крови и эритроцитах крыс, подвергнутых ГБО-индуцированному окислительному стрессу, сопоставимы в целом с процессами ПОЛ в мозге. Действие ИНИЛИ на интактных крыс приводит к снижению на 24 % уровня ШО в мембранах эритроцитов, содержание ДК остается в пределах нормы. Подавление конечных стадий ПОЛ под действием ИНИЛИ коррелирует со стимуляцией СОД. Можно полагать, что ингибирование конечных стадий ПОЛ и активация СОД под действием ИНИЛИ косвенно связаны со стимуляцией эритропо-эза и омоложением популяции эритроцитов, так как ювенильные клетки обладают более низким стационарным уровнем ПОЛ и большей мощностью АО системы, чем старые [8].
Сразу после действия ГБО в эритроцитах крыс регистрируется активация ПОЛ, что сопровождается повышением уровня ДК и ШО, при этом наблюдается ингибирование СОД и каталазы. В постгипероксический период сохраняется повышенный уровень ПОЛ в мембранах эритроцитов крыс, однако по сравнению с гипероксическими животными уровень ДК снижается на 36 %, а в содержании ШО не выявлено достоверных различий. При этом обнаружена чрезмерная активация СОД. На ее фоне в эритроцитах активность каталазы нормализуется и на 57 % превосходит уровень у гипероксических животных. Это приводит к резкой дисфункции в работе сопряженных АО ферментов - СОД и каталазы, результатом чего может явиться избыточное накопление продукта дисмутации супероксида - перекиси водорода, что может быть одной из причин сохранения повышенного уровня ПОЛ в постгипероксический период.
Проведение ИНИЛИ в постгипероксический период приводит к снижению интенсивности ПОЛ в мембранах эритроцитов и повышению активности СОД по сравнению с гипероксическими животными, а также к снижению активности фермента относительно группы крыс, не получавших ИНИЛИ. В то же время активность каталазы в эритроцитах крыс, прошедших реабилитацию после ГБО с помощью ИНИЛИ, нормализуется и на 67 % превосходит активность фермента в эритроцитах в условиях ГБО.
Таким образом, как следует из полученных результатов, ИНИЛИ реализует антиоксидантные эффекты путем значительного уменьшения дисбаланса в соотношении активностей сопряженных АО ферментов СОД и каталазы в эритроцитах и тем самым препятствует избыточной генерации высокореакционных АКМ.
При проведении ИНИЛИ интактным крысам содержание продуктов ПОЛ в плазме крови остается на стационарном уровне. Оксидазная активность ЦП, который является «умеренным» реактантом реакции острой фазы и важнейшим антиоксидантом биологических жидкостей, остается в пределах нормы. В период последействия ГБО наблюдается снижение на 50 % оксидазной активности ЦП в плазме крови по сравнению с животными, находящимися в условиях ГБО. Повышение оксидазной активности
ЦП как чрезмерное, так и умеренное оказывается недостаточным для поддержания ПОЛ на стационарном уровне. Проведение курса ИНИЛИ в по-стгипероксический период способствует значительному снижению уровня первичных и конечных продуктов ПОЛ в плазме крови. Проведение ИНИЛИ крысам, подвергнутым окислительному стрессу, способствует нормализации оксидазной активности ЦП в плазме крови. Таким образом, проведение курса ИНИЛИ в постгипероксический период для коррекции состояния животных, подвергнутых ГБО-индуцированному окислительному стрессу, оказывает выраженное АО действие в различных тканях, которое характеризуется существенным снижением интенсивности ПОЛ. Причем содержание продуктов ПОЛ после проведения курса ИНИЛИ в постгипероксический период оказалось ниже стационарного уровня в головном мозге, что свидетельствует о возрастании емкости АО системы.
Механизмы АО действия ИНИЛИ имеют определенную специфику в различных тканях, но главной мишенью воздействия во всех случаях является важнейший АО фермент - СОД, который тормозит ПОЛ на стадии активации молекулярного кислорода и зарождения цепного процесса. В головном мозге животных, перенесших окислительный стресс, ИНИЛИ способствует активации СОД, в эритроцитах ИНИЛИ снижает чрезмерное напряжение в работе фермента и приводит к восстановлению функциональной сопряженности важнейших ферментов - СОД и каталазы. Таким образом, ИНИЛИ восстанавливает динамическое равновесие в системе ПОЛ-оАО, нарушенное ГБО-индуцированным окислительным стрессом.
Литература
1. HalliwellB. // Free radical research. 1998. Vol. 29. № 6. P. 469-486.
2. Nguyen T., Sherratt P.J., Pickett C.B. // Annu Rev. Pharmacol. Toxicol. 2003. Vol. 43. P. 233-260.
3. Стальная И.Д., Гаришвили Т.Д. Современные методы в биохимии. М., 1977.
4. Bidlack W.R., TappelA.L. // Lipids. 1973. Vol. 8. № 4. P. 203-209.
5. FriedR. // Biochem. 1975. Vol. 57. № 5. P. 657-660.
6. КоролюкМ.А. и др. // Лаб. дело. 1988. № 1. С. 16-19.
7. Колб В.Г., Камышников В.С. Справочник по клинической химии. Минск, 1982.
8. Ли В.С. и др. // Вопросы мед. химии. 1982. № 6. С. 66-71.
НИИ биологии,
Ростовский государственный университет 15 марта 2005 г.
