CC BY
27
Для корреспонденции
Басов Александр Александрович - доктор медицинских
наук, профессор кафедры фундаментальной и клинической
биохимии ФГБОУ ВО «Кубанский государственный медицинский
университет» Минздрава России
Адрес: 350063, г. Краснодар, ул. Седина, д. 4
Телефон: (861) 268-02-30
E-mail: [email protected]
А.А. Басов1, И.М. Быков1, С.С. Джимак2, 3, Д.И. Шашков3, В.В. Малышко1, А.В. Моисеев4, К.А. Попов1, М.Г. Барышев3
Влияние льняного масла и питьевого рациона с пониженным содержанием дейтерия на изотопный D/H состав и функциональное состояние антиоксидантной защиты гепатобилиарной системы у кроликов при интоксикации четыреххлористым углеродом
Influence of linseed oil and deiterium depleted water on isotopic D/H composition and functional antioxidant defense of the hepatobiliary system in rabbits with carbon tetrachloride intoxication
A.A. Basov1, I.M. Bykov1, S.S. Dzhimak2, 3, D.I. Shashkov3, V.V. Malyshkoi, A.V. Moiseev4, K.A. Popov1, M.G. Baryshev3
1 ФГБОУ ВО «Кубанский государственный медицинский университет» Минздрава России, Краснодар
2 ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясной промышленности им. В.М. Горбатова», Москва
3 ФГБОУ ВО «Кубанский государственный университет», Краснодар
4 ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет», Краснодар
1 Kuban State Medical University, Krasnodar
2 The V.M. Gorbatov All-Russian Meat Research Institute, Moscow
3 Kuban State University, Krasnodar
4 Kuban State Agricultural University, Krasnodar
В статье представлены результаты изучения влияния льняного масла и питьевого рациона с модифицированным изотопным составом с пониженным содержанием дейтерия на показатели прооксидантно-антиоксидантной системы при моделировании токсического поражения печени. Исследование проведено на 36 кроликах с исходной массой тела 3,1-3,5 кг, разделенных на 4 группы. В 1-ю группу входили контрольные животные; во 2, 3 и 4-й группах у кроликов моделировали токсическое поражение печени путем введения CCl4 (внутри-брюшинно в виде 50% масляного раствора, по 1 мл на 1 кг массы тела 2 раза в неделю в течение 30 сут); животным 3-й и 4-й групп проводили нутриционную коррекцию с использованием льняного масла (0,1 мл на 100 г массы тела) и питьевого рациона с пониженным содержанием дейтерия (50 мг/л) соответственно в течение 30 дней до начала моделирования токсического гепатита и далее на протяжении всего эксперимента. С помощью метода ядерного магнитного резонанса и масс-спектрометрии установлено влияние воды с пониженным содержанием дейтерия на изотопный D/H состав плазмы крови, желчи и тканей печени, характеризующееся достоверным снижением концентра-
ции дейтерия в этих биологических объектах. При этом наиболее существенное уменьшение (на 30,2% по сравнению с показателями контрольной группы) отмечено в плазме крови. Изучение состояния прооксидантно-антиоксидант-ного баланса печени и желчи показало развитие окислительного стресса на местном уровне при токсическом воздействии четыреххлористым углеродом. Это сопровождалось, по данным спектроскопии электронного парамагнитного резонанса, выраженным увеличением у животных 2, 3 и 4-й групп количества парамагнитных центров в гепатоцитах в 5,4; 1,9 и 2,8раза соответственно (по сравнению с показателями 1-й группы). Наблюдалось также усиление интенсивности процессов свободнорадикального окисления в желчи с одновременным уменьшением ее антиокислительной активности, которое было достоверно менее выраженным (в среднем на 51,18-59,8%, p<0,05) у животных, получавших нутриционную коррекцию, что свидетельствует о более высокой функциональной активности защитных систем, участвующих в утилизации прооксидантных факторов, при использовании в пищевом рационе липофильных антиок-сидантов и воды с пониженным содержанием дейтерия. В целом полученные результаты показывают, что имеющиеся в печени и желчи автономные механизмы регуляции состояния прооксидантно-антиоксидантной системы достаточно чувствительны к воздействию антиоксидантных факторов липофильной природы и сдвигам изотопного D/H градиента, что свидетельствует о целесообразности использования продуктов, способных влиять на эти показатели, для повышения адаптационных возможностей организма при интоксикации.
Ключевые слова: свободнорадикальное окисление, антиоксидантная защита, желчь, дейтерий, токсический гепатит
The article presents results of studying the influence of linseed oil and drinking diet with a modified isotopic composition with low deuterium content on indicators of prooxidant-antioxidant system during modeling of liver toxicity. The research was performed on 36 rabbits (weighing 3.1-3.5 kg) which were divided into 4 groups. Group 1 consisted of control animals; in group 2, 3 and 4 in rabbits the liver toxicity was modeled by administration of CCl4 (intraperitoneally, in the form of a 50% oil solution, 1 ml per kg bw, 2 times a week for 30 days); nutritional correction using flaxseed oil (0.1 ml per 100 g bw) and drinking diet with deuterium depleted water (50 ppm) was carried out in animals from groups 3 and 4 respectively, for 30 days prior to simulation of toxic hepatitis and more throughout the experiment. Using the method of nuclear magnetic resonance and mass spectrometry the influence of deuterium depleted water on D/H composition of the blood plasma, bile and liver tissues was determined: the deuterium concentration in these biological materials significant decreased. The most significant decrease in the deuterium content (30.2% compared with the control group) was found in bloodplasma in animals from group 4. The study of the state of prooxidant-antioxidant balance of the liver and bile showed oxidative stress at the local level, with the toxic effects of carbon tetrachloride. This was followed by EPR spectroscopy data pronounced increase of the number of paramagnetic centers in the hepatocytes by 5.4, 1.9 and 2.8 fold in animals of 2, 3 and 4 groups, respectively (compared to the indicators of the first group). There was also increase in the intensity of free radical oxidation processes in the bile with a simultaneous reduction of its antioxidant activity, which was significantly less distinct (on average 51.18-59.8%, p<0.05) in animals treated with nutritional correction, indicating that higher functional activity of protective systems involved in recycling prooxidant factors using dietary lipophilic antioxidants and water with low deuterium content. Overall, the results of the present study indicate that existing in the liver and bile autonomous mechanisms of regulation of the state of prooxidant-antioxidant systems are quite sensitive to the effects of antioxidant factors of lipophilic nature and shifts of isotopic D/H gradient, and suggest usefulness of the products that can affect these indicators to increase adaptive capabilities of the organism during intoxication.
Keywords: free radical oxidation, antioxidant protection, bile, deuterium, toxic hepatitis
В развитии осложнений при многих заболеваниях существенную роль играет изменение физиологического равновесия между функциональной активностью антиоксидантной системы и продукцией прооксидантных факторов, чаще с превалированием окислительных субстратов [1-3]. Причем выраженность этого дисбаланса может значительно отличаться в биологических жидкостях и тканях внутренних органов [4, 5], что затрудняет своевременную диагностику таких нарушений, прежде всего на местном уровне, и не позволяет в должной мере проводить мониторинг эффективности назначаемой терапии с антиоксидантными средствами [6]. Все перечисленное приводит к увеличению частоты неблагоприятных исходов, что требует модернизации имеющихся подходов оценки прооксидантно-антиоксидантного статуса организма [7, 8].
Одним из основных органов функциональной системы детоксикации является печень, активно участвующая в биотрансформации ряда чужеродных субстратов, что
нередко сопровождается усилением процессов пере-кисной модификации биомолекул гепатоцитов. Поэтому изучение механизмов регуляции их метаболической адаптации, а также поиск новых методов диагностики и способов нутриционной коррекции нарушений, возникающих в печени на молекулярном и клеточном уровнях, является актуальной задачей для экспериментальной и клинической медицины [9, 10]. Известно, что значительную роль в регуляции функционального состояния неспецифических защитных систем, в том числе метаболических процессов, направленных на обезвреживание ксенобиотиков, активно протекающих в гепатоцитах, играет регулярное потребление пищевых продуктов с антиоксидантной направленностью [11]. При этом для отдельных представителей различных классов антиоксидантов с прямым и косвенным механизмом действия выявлена способность уменьшать риск развития некоторых хронических заболеваний [12, 13]. В связи с этим поиск новых способов коррекции дисбаланса в работе прооксидантно-анти-
оксидантной системы представляет существенный интерес для фундаментальной медицинской науки и практического здравоохранения [14-16].
Относительно новым направлением по изменению функциональной активности основных звеньев системы неспецифической защиты является введение в пищевой или питьевой рацион человека и животных продуктов с модифицированным изотопным составом, например со сниженным содержанием дейтерия, так как было показано, что накопление тяжелых изотопов водорода негативно влияет на скорость биологических процессов. Причем у живых организмов защитные системы противодействуют изменениям, происходящим во внутренней изотопной среде, стремясь к достижению естественного (природного) изотопного D/H соотношения [17-20].
Для выявления описанных нарушений и оценки эффективности проводимой антиоксидантной терапии все чаще используют не только биологические жидкости, отражающие изменения на системном уровне (кровь, лимфа), но и биосубстраты, характеризующие локальные изменения неспецифических защитных систем, в которых изучают разнообразные маркеры окислительного повреждения на клеточном и молекулярном уровнях [21].
Принимая во внимание вышеизложенное, целью настоящего исследования стала оценка изменений проок-сидантно-антиоксидантного баланса и изотопного D/H состава на местном уровне (в печени и желчи) у кроликов, подвергнутых интоксикации четыреххлористым углеродом, при проведении коррекции развивающихся метаболических нарушений с помощью льняного масла и питьевого рациона с модифицированным изотопным D/H составом.
Материал и методы
Эксперименты на животных проводили в соответствии с требованиями приказа Минздрава России № 267 от 19.06.2003 «Об утверждении правил лабораторной практики», приказов Минздрава СССР № 742 от 13.11.1984 «Об утверждении правил проведения работ с использованием экспериментальных животных» и № 48 от 23.01.1985 «О контроле за проведением работ с использованием экспериментальных животных», этических норм, изложенных в Правилах лабораторной практики (GLP), Хельсинкской декларации (2000) и Директивах Европейского сообщества 86/609EEC. Объектом исследования были биологические жидкости (кровь, желчь) и печень кроликов. Эксперименты были выполнены на 36 кроликах-самцах (породы серый великан) массой тела 3,1-3,5 кг. Моделирование токсического поражения печени у кроликов осуществляли внутрибрюшинным введенем 50% масляного раствора тетрахлорметана по 1 мл на кг массы тела 2 раза в неделю в течение 30 сут [22].
Животных содержали в виварии в стандартных условиях. Подопытные кролики были разделены на 4 груп-
пы по 9 особей в каждой. 1-ю группу составили контрольные животные; во 2-ю группу включили кроликов с моделированием токсического поражения печени; 3-ю группу составили кролики с моделированием токсического поражения печени, которым по гастральному зонду вводили льняное масло (из расчета 0,1 мл на 100 г массы тела животного, перекисное число масла составляло <10,0 ммоль О2/кг, что не превышало нормальных показателей по ГОСТ 26593) в течение 30 дней до начала моделирования токсического гепатита и далее на протяжении всего эксперимента; 4-я группа была сформирована из животных с моделью токсического поражения печени, в питьевом рационе которых в течение 30 дней до начала моделирования токсического гепатита и далее на протяжение всего эксперимента была вода с пониженным содержанием дейтерия (50 мг/л). Животные из 1, 2 и 3-й групп получали обычный питьевой рацион с естественной (природной) концентрацией дейтерия (150 мг/л). Забор биоматериала (желчи и тканей печени) осуществляли на 30-е сутки моделирования токсического гепатита после эвтаназии лабораторных животных.
Воду с модифицированным составом (ВМИС) получали на установке, разработанной в ФГБОУ ВО «Кубанский государственный университет» [23], исходный показатель дейтерия в получаемой воде составлял 40 мг/л, минерализацию полученной воды проводили путем добавления минеральных солей для получения физиологически полноценного минерального состава питьевой воды (минерализация - 314-382 мг/л: гидрокарбонаты - 144-180 мг, сульфаты <1 мг, хлориды -60-76 мг, кальций - 6 мг, магний - 3 мг, натрий -50-58 мг, калий - 50-58 мг). Минеральный состав воды с пониженным содержанием дейтерия (50 мг/л) и обычной питьевой воды (150 мг/л), которую получали животные, был идентичен.
Определение концентрации дейтерия в воде, плазме крови и желчи проводили с помощью спектрометра ядерного магнитного резонанса «JEOL JNM-ECA» 400 МГц («Jeol», Япония) по методике [24] на базе Центра коллективного пользования «Диагностика структуры и свойств наноматериалов» ФГБОУ ВО «Кубанский государственный университет» (Краснодар). Калибровку измерений в биожидкостях выполняли согласно международным стандартам Vienna Standard Mean Ocean Water (VSMOW - 155,76 мг/л), Standard Light Antarctic Precipitation (SLAP - 89 мг/л). Для определения изотопного состава лиофилизированных органов лабораторных животных использовали масс-спектрометр DELTAP|us, снабженный периферийным устройством для пробо-подготовки анализируемого материала к изотопному анализу водорода H/Device («Finnigan», Германия).
Для оценки интенсивности свободнорадикального окисления в желчи был использован метод люминол-зависимой Н202-индуцированной хемилюминесцен-ции, максимум вспышки хемилюминесценции (МВХЛ) и площадь хемилюминесценции (ПХЛ) измеряли на хе-милюминотестере ЛТ-01 («Horos», «Joint Venture Soviet-
Swedish Company», РФ) по методике [25], результаты МВХЛ выражали в условных единицах (усл. ед.), ПХЛ выражали в единицах площади вспышки (ед. пл.).
Измерение спектров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) проводили на спектрометре JES FA 300 («JEOL», Япония) при 24 °С в X-диапазоне. Параметры измерения: сверхвысокочастотное излучение мощностью 1 мВт, частота микроволнового излучения -9144 МГц, амплитуда высокочастотной модуляции -0,1 мТл. Образцы предварительно подвергали лио-филизации в сушилке ЛС-1000 («Проинтех», Россия), после чего взвешивали (весы «Ohaus», КНР, точность ±0,01 мг). Сигнал ЭПР у взвешенного образца измеряли в кварцевой ампуле (диаметр 5 мм), при этом масса навески в зоне резонатора составляла 0,03 г. Концентрацию парамагнитных центров (ПМЦ) в образцах определяли путем сравнения с сигналом стандартного образца (2,2,6,6-тетраметилпиперидин-1-ил)оксиданил (TEMPO), содержащего 6,4х10-7 моль ПМЦ, интегральную интенсивность сигнала ЭПР в исследуемых образцах вычисляли путем двойного численного интегрирования [26].
Для определения антиокислительной активности (АОА) желчи исследуемые образцы растворяли в 2,2 мМ растворе ортофосфорной кислоты в соотношении 1:100. Суммарную АОА определяли электрохимическим способом [27] и выражали в мг/л по отношению к АОА аскорбиновой кислоты. В качестве стандарта сравнения использовали раствор аскорбиновой кислоты в концентрациях от 0,5 до 8,0 мг/л, измеренный в одинаковых условиях с исследуемым образцом [28]. Полученные результаты выражали в мг/л раствора аскорбиновой кислоты.
Обработку экспериментального материала проводили в соответствии с методами вариационной статистики с использованием пакетов статистических программ Microsoft Ехсе1 и Statists. Оценку достоверности найденных отличий средних величин (M) между группами проводили с помощью непараметрического U-критерия Манна-Уитни (для независимых групп, различия считали статистически значимыми при p<0,05).
Результаты и обсуждение
Наиболее существенное повышение интенсивности свободнорадикального окисления в тканях печени было отмечено у кроликов во 2-й группе (рис. 1), у которых показатели генерации свободных радикалов по данным ЭПР-спектроскопии были увеличены в среднем в 5,4 раза в сравнении с контрольной группой (p<0,05). При этом у животных, включенных в 3-ю и 4-ю группы, аналогичный показатель, отражающий интенсивность процессов свободнорадикального окисления в ткани печени, хотя и достоверно превышал значения контрольной группы, был ниже соответственно на 64,8 и 48,7% по сравнению с показателями животных 2-й группы (p<0,05), что свидетельствует о более высокой функцио-
нальной активности защитных систем, участвующих в утилизации прооксидантных факторов, при использовании в пищевом рационе липофильных антиоксидан-тов и воды с пониженным содержанием дейтерия.
Существенные изменения показателей прооксидант-но-антиоксидантной системы были отмечены и в желчи (см. таблицу), что сопровождалось наибольшим повышением интенсивности свободнорадикального окисления в группе животных, не получавших нутриционной коррекции, в которой показатель МВХЛ был увеличен в сравнении с контрольной группой в 1,82 раза (p<0,05), а значение ПХЛ оказалось выше в 5,74 раза, в то время как в группах животных, получавших льняное масло и питьевой рацион с пониженным содержанием дейтерия, показатели ПХЛ были достоверно ниже в сравнении со 2-й группой на 59,8 и 51,18% соответственно (p<0,05), что характеризует большую устойчивость жел-чевыводящей системы у животных в 3-й и 4-й группах к пролонгированному воздействию прооксидантных факторов при развитии окислительного стресса на фоне интоксикации.
Известно, что особую роль в реализации защиты организма при поражении печени играет неферментное звено антиоксидантной системы, нейтрализующее свободные радикалы и реактивные молекулы, образование которых значительно возрастает в условиях развития окислительного стресса. При исследовании АОА желчи было установлено значительное ее снижение во всех экспериментальных группах, более выраженное во 2-й группе (на 67,8%), тогда как в 3-й и 4-й группах этот показатель был ниже соответственно на 31,6 и 47,3% (в сравнении с контролем, p<0,05). Эти данные в целом указывают на выраженное образование активных форм кислорода при интоксикации четыреххлорис-тым углеродом, а также существенный дисбаланс в работе прооксидантно-антиоксидантной системы, который сопровождается значительным снижением локальной неспецифической резистентности. На клеточном уровне при этом происходят нарушения мембранного транспорта, например при снижении количества субстратов и активности ферментных систем в условиях энергетической недостаточности развивается дисфункция митохондрий с угнетением реакций цикла трикарбоновых кислот, в целом приводящие к формированию окислительного стресса [29]. Неадекватное функционирование низкомолекулярного звена антирадикальной защиты на местном уровне может приводить к прогрессированию патологического процесса и увеличению частоты неблагоприятных исходов. Поэтому в подобных случаях, когда причиной метаболических нарушений являются нарушения окислительного метаболизма на фоне интоксикации, в комплексной терапии возможно применение средств с антиоксидантной направленностью [30]. Также, учитывая все более широкое внедрение малоинвазивных методов диагностики, исследование компонентов про-оксидантно-антиоксидантной системы желчи позволит расширить возможности оценки состояния пациентов и выбора тактики рационального лечения.
а б
в г
Рис. 1. Спектры электронного парамагнитного резонанса образцов лиофилизированной печени кроликов
По оси ординат - первая производная величины высокочастотного излучения к напряженности магнитного поля, поглощенного изучаемым образцом; по оси абсцисс - напряженность магнитного поля. Приведены репрезентативные примеры спектров проб от отдельных животных из каждой изученной группы.
Состояние прооксидантно-антиоксидантного статуса и изотопного D/H соотношения в желчи и печени у кроликов с моделированным токсическим гепатитом на фоне нутриционной коррекции
Показатель 1-я группа 2-я группа 3-я группа 4-я группа
Содержание дейтерия в плазме, мг/л 153,8±2,4 154,2±1,7 152,9±2,1 107,3±1,6*, #
Содержание парамагнитных центров (по данным спектроскопии электронного парамагнитного резонанса тканей печени), моль/гх10-8 2,36±0,10 12,71 ±0,86* 4,48±0,37*# 6,52±0,29* #
Содержание дейтерия в тканях печени, мг/кг 140,7±2,6 139,8±2,5 141,2±1,9 117,4±1,8* #
Содержание дейтерия в желчи, мг/л 128,2±1,5 129,4±1,9 126,3±2,3 112,5±1,2*, #
Максимум вспышки хемилюминесценции желчи, усл. ед. 5,29±0,23 9,62±0,58* 7,94±0,30* 8,19±0,35*
Площадь хемилюминесценции желчи, ед. пл. 163,7±6,5 940,3±30,2* 378,2±12,5*, # 459,0±18,3*, #
Антиокислительная активность желчи (х102), мг/л 51,5±2,6 16,6±0,9* 35,2±1,9*, # 27,1 ±1,2*, #
П р и м е ч а н и е. * - статистически значимые отличия (р<0,05) от показателя 1-й группы; # - статистически значимые отличия (р<0,05) от показателя 2-й группы.
Кроме того, улучшение функциональных возможностей гепатобилиарной системы у кроликов в 3-й группе можно объяснить высоким содержанием в льняном масле полиненасыщенных жирных кислот, прежде всего альфа-линоленовой (ю-3), способной изменять жирно-
кислотный профиль мембран гепатоцитов, снижая содержание арахидоновой кислоты и повышая содержание эйкозапентаеновой кислоты в фосфолипидах печени. При этом одним из возможных механизмов уменьшения доли арахидоновой кислоты в фосфоли-
пидах может быть ингибирование десатуразных активностей и перераспределение арахидоновой кислоты из фосфолипидов в пулы нейтральных липидов. Также альфа-линоленовая кислота влияет на образование биологически активных соединений (эйкозаноидов, ин-терлейкинов, фактора некроза опухоли), способных существенно изменять неспецифическую защиту клеток печени и повышать их резистентность при токсическом воздействии [31, 32].
При изучении влияния на организм животных ВМИС проведено исследование изотопного состава плазмы крови, желчи и тканей печени, которое подтвердило достоверное снижение концентрации дейтерия в этих биообъектах (см. таблицу). Наиболее существенное уменьшение содержания дейтерия (в среднем на 30,2%) у животных 4-й группы в сравнении с показателями контрольной группы отмечено в плазме крови (рис. 2), тогда как в тканях печени и желчи снижение концентрации дейтерия было менее выражено (на 16,6 и 12,3% соответственно, p<0,05), что сопровождалось сменой направления изотопного D/H градиента. Все это может приводить к изменению метаболической активности клеток [33], например за счет аллостери-ческой регуляции ферментов или повышения скорости обмена восстановительных субстратов при синтезе макроэргов [34]. Снижение концентрации внутриклеточного дейтерия может повышать функциональную активность механизмов (например, ионных каналов), участвующих в переносе протонов [35]. Кроме того, замещение атома протия на дейтерий в двойной спирали молекул ДНК способно вызвать временный сбой в транскрипции за
счет изменения энергии, а следовательно, и времени раскрытия водородной связи, тогда как сбой даже в одном участке молекулярного носителя информации не допустим [36].
Полученные результаты позволяют отметить, что применение липофильных антиоксидантов растительного происхождения и питьевого рациона с модифицированным D/H составом с пониженным содержанием дейтерия у животных с токсическим поражением печени ведет к уменьшению повреждения гепатоцитов при введении СС14 по сравнению с животными, не получавшими изучаемые субстраты. Все это свидетельствует о том, что функционирование организма, состояние его органов и тканей, способность адаптации к условиям внешней среды также определяются качеством изотопного состава потребляемых продуктов, способных оказывать влияние на клеточные и субклеточные структуры.
Заключение
Исследования показали, что при развитии токсического поражения печени наблюдаются выраженные нарушения в работе системы антиоксидантной защиты на местном уровне (в печени и желчи), что требует применения корригирующих мероприятий, способных уменьшить интенсивность процессов свободноради-кального окисления и повысить адаптационные возможности организма. Имеющиеся в печени автономные механизмы, регулирующие состояние прооксидант-но-антиоксидантной системы, способны замедлять
7,0.........6,5.........6,0.........5,5.........5,0.........4,5'
Химический сдвиг, м.д.
Рис. 2. Спектры ядерного магнитного резонанса плазмы крови кролика из 4-й группы. Сигнал дейтерия в исследуемом образце плазмы (б), относительно эталона со сдвигающим реагентом (а)
прогрессирование ее токсического поражения и снижать частоту неблагоприятных исходов. Установлено, что изменения биохимических параметров желчи и тканей печени достаточно чувствительны не только к происходящим локальным изменениям содержания антиоксидантных факторов липофильной природы, но и к сдвигам изотопного D/H градиента, что говорит о возможности применения продуктов с модифицированным изотопным составом и пониженным содержанием дейтерия для повышения адаптационных возможностей организма.
Таким образом, учитывая полученные результаты, можно говорить об экспериментальном подтверждении целесообразности применения в комплексной терапии
алиментарных факторов растительного происхождения с антиоксидантными свойствами и питьевого рациона с пониженным содержанием дейтерия при токсическом поражении печени. Кроме того, для оценки эффективности корригирующих мероприятий перспективно изучить состояние системы неспецифической защиты на местном уровне, прежде всего определить показатели локальной антиоксидантной защиты и изотопного D/H состава желчи, что требует разработки новых алгоритмов ее забора в ходе выполнения малоинвазивной диагностики.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 15-16-00008).
Сведения об авторах
Басов Александр Александрович - доктор медицинских наук, профессор кафедры фундаментальной и клинической биохимии ФГБОУ ВО «Кубанский государственный медицинский университет» Минздрава России (Краснодар)
E-mail: [email protected]
Быков Илья Михайлович - доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой фундаментальной и клинической биохимии ФГБОУ ВО «Кубанский государственный медицинский университет» Минздрава России (Краснодар) E-mail: [email protected]
Джимак Степан Сергеевич - кандидат биологических наук, доцент кафедры радиофизики и нанотехнологий ФГБОУ ВО «Кубанский государственный университет» (Краснодар), научный сотрудник Экспериментальной клиники - лаборатории биологически активных веществ животного происхождения ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясной промышленности им. В.М. Горбатова» (Москва) E-mail: [email protected]
Шашков Денис Игоревич - преподаватель кафедры радиофизики и нанотехнологий ФГБОУ ВО «Кубанский государственный университет» Минздрава России (Краснодар) E-mail: [email protected]
Малышко Вадим Владимирович - ассистент кафедры общей хирургии ФГБОУ ВО «Кубанский государственный медицинский университет» Минздрава России (Краснодар) E-mail: [email protected]
Моисеев Аркадий Викторович - профессор, доктор экономических наук, начальник отдела организации и мониторинга научной деятельности ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет» (Краснодар) E-mail: [email protected]
Попов Константин Андреевич - аспирант кафедры фундаментальной и клинической биохимии ФГБОУ ВО «Кубанский государственный медицинский университет» Минздрава России (Краснодар) E-mail: [email protected]
Барышев Михаил Геннадьевич - доктор биологических наук, профессор кафедры радиофизики и нанотехнологий ФГБОУ ВО «Кубанский государственный университет» Минздрава России (Краснодар) E-mail: [email protected]
Литература
Искусных И.Ю., Попова Т.Н., Агарков А.А., Ржевский С.Г. Экспрессия глутатионпероксидазы и глутатионредуктазы и уровень свободнорадикальных процессов при сахарном диабете у крыс // Молекул. мед. 2012. № 1. С. 49-53. Kawagishi H., Finkel T. ROS and disease: finding the right balance // Nat. Med. 2014. Vol. 20, N 7. P. 711-713. Вржесинская О.А., Коденцова В.М., Бекетова Н.А., Переверзева О.Г. и др. Влияние полигиповитаминоза на проявление безусловного рефлекса и обучаемость у растущих крыс // Вопр. питания. 2015. Т. 84, № 1. С. 31-37.
Finkel T., Holbrook N.J. Oxidants, oxidative stress and the biology of ageing // Nature. 2000. Vol. 408, N 6809. P. 239-247. Байбурина Г.А., Нургалеева Е.А., Башкатов С.А., Шибкова Д.З. Взаимозависимость показателей свободнорадикального окисления в печени и крови у крыс с разной устойчивостью к гипоксии после перенесённой аноксии // Казан. мед. журн. 2015. Т. 96, № 5. С. 798-802.
Ланкин В.З., Коновалова Г.Г., Тихазе А.К., Недосугова Л.В. Влияние природных дикарбонилов на активность антиоксидантных ферментов in vitro и in vivo // Биомед. химия. 2012. Т. 58, № 6. С. 727-736.
5
2
3
6
7. Desai K.M., Chang T., Wang H., Banigesh A. et al.. Oxidative stress and aging: is methylglyoxal the hidden enemy? // Can. J. Physiol. Pharmacol. 2010. Vol. 88, N 3. P. 273-284.
8. Albrecht S.C., Barata A.G., Grosshans J., Teleman A.A. et al. In vivo mapping of hydrogen peroxide and oxidized glutathione reveals chemical and regional specificity of redox homeostasis // Cell Metab. 2011. Vol. 14, N 6. P. 819-829.
9. Arrigo T., Leonardi S., Cuppari C., Manti S. et al. Role of the diet as a link between oxidative stress and liver diseases // World J. Gastroenterol. 2015. Vol. 21, N 2. P. 384-395.
10. Parameshwar P., Reddy Y.N. Protective role, in-vitro free radical scavenging activities of alangium salvifolium (Linn) against CCl4 induced hepatic damage in rats // Int. J. Pharm. Pharm. Sci. 2015. Vol. 7, N 1. P. 447-452.
11. Аксенов И.В., Трусов Н.В., Авреньева Л.И., Гусева Г.В. и др. Влияние рутина на активность ферментов антиоксидантной защиты и метаболизма ксенобиотиков в печени крыс при разном содержании жира в рационе // Вопр. питания. 2014. Т. 83, № 5. С. 4-11.
12. Skrovankova S., Misurcova L., Machu L. Antioxidant activity and protecting health effects of common medicinal plants // Adv. Food Nutr. Res. 2012. Vol. 67. P. 75-139.
13. Тутельян В.А., Лашнева Н.В. Биологически активные вещества растительного происхождения. Флавонолы и флавоны: распространенность, пищевые источники, потребление // Вопр. питания. 2013. Т. 82, № 1. С. 4-22.
14. Brewer M.S. Natural antioxidants: sources, compounds, mechanisms of action, and potential applications // Compr. Rev. Food Sci. Food Saf. 2011. Vol. 10, N 4. P. 221-247.
15. Popescu M., Danciu T., Danciu E., Ivopol G. et al. Natural antioxidants, free-radical-scavengers and minerals, in fresh juices and vegetables // Rev. Chim. (Bucharest). 2011. Vol. 62, N 8. P. 761-765.
16. Гинс М.С., Гинс В.К., Байков А.А., Рабинович А.М. и др. Содержание антиоксидантов в лекарственных и овощных растениях, проявляющих противоопухолевую активность // Вопр. биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2013. № 2. С. 10-15.
17. Zubarev R.A. Role of stable isotopes in life - testing isotopic resonance hypothesis // Genomics Proteomics Bioinformatics. 2011. Vol. 9, N 1-2. P. 15-20.
18. Gyongyi Z., Budan F., Szabo I., Ember I. et al. Deuterium depleted water effects on survival of lung cancer patients and expression of Kras, Bcl2, and Myc genes in mouse lung // Nutr. Cancer. 2013. Vol. 65, N 2. P. 240-246.
19. Басов А.А., Быков И.М., Барышев М.Г., Джимак С.С. и др. Концентрация дейтерия в пищевых продуктах и влияние воды с модифицированным изотопным составом на показатели сво-боднорадикального окисления и содержание тяжелых изотопов водорода у экспериментальных животных // Вопр. питания. 2014. Т. 83, № 5. С. 43-50.
20. Джимак С.С., Басов А.А., Федулова Л.В., Дыдыкин А.С. и др. Коррекция метаболических процессов у крыс при хроническом эндотоксикозе с помощью реакций изотопного (D/H) обмена // Изв. РАН. Сер. биол. 2015. № 5. С. 518-527.
21. Gerasopoulos K., Stagos D., Petrotos K., Kokkas S. et al. Feed supplemented with polyphenolic byproduct from olive mill wastewater processing improves the redox status in blood and tissues of piglets // Food Chem. Toxicol. 2015. Vol. 86. P. 319-327.
22. Лызиков А.Н., Осипов Б.Б., Скуратов А.Г., Зиновкин Д.А. и др. Модель токсического поражения печени у кроликов // Пробл. здоровья и экологии. 2015. № 2 (44). С. 45-50.
23. Барышев М.Г., Болотин С.Н., Фролов В.Ю., Джимак С.С. и др. Способы получения воды с пониженным содержанием дейтерия // Экол. вестн. научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2013. № 1. С. 13-17.
24. Джимак С.С., Басов А.А., Копытов Г.Ф., Кашаев Д.В. и др. Применение ЯМР-спектроскопии для определения низких концентраций нерадиоактивных изотопов в жидких средах // Изв. высш. учеб. заведений. Физика. 2015. Т. 58, № 7. С. 47-52.
25. Басов А.А., Павлюченко И.И., Плаксин А.М., Федосов С.Р. Использование аналогово-цифрового преобразователя в составе системы сбора и обработки информации с хемилюминитестером LT-01 // Вестн. новых мед. технологий. 2003. Т. 10, № 4. С. 67-68.
26. Baryshev M.G., Basov A.A., Bolotin S.N., Dzhimak S.S. et al. NMR, EPR, and mass spectroscopy estimates of the antiradical activity of water with modified isotope composition // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2012. Vol. 76, N 12. P. 1349-1352.
27. Пахомов В.П., Яшин Я.И., Яшин А.Я., Багирова В.Л. и др. Способ определения суммарной антиоксидантной активности биологически активных веществ. Пат. на изобретение № 2238554, Российская Федерация. Заявл. 25.07.2003; опубл. 20.10.2004.
28. Yashin A.Y. A flow-injection system with amperometric detection for selective determination of antioxidants in foodstuffs and drinks // Russian Journal of General Chemistry. 2008. Vol. 78, N 12. P. 2566-2571.
29. Оковитый Ю.Н. Клиническая фармакология гепатопротекторов: Практик. Вып. 3. СПб. : ФАРМинтекс, 2002. С. 33-58.
30. Okada K., Shoda J., Kano M., Suzuki S. et al. Inchinkoto, a herbal medicine, and its ingredients dually exert Mrp2/MRP2-mediated choleresis and Nrf2-mediated antioxidative action in rat livers // Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2007. Vol. 292. P. 1450-1463.
31. Caughey G.E., Mantzioris E., Gibson R.A., Cleland L.G. et al. The effect on human tumor necrosis factor alpha and interleukin 1 beta production of diets enriched in n-3 fatty acids from vegetable oil or fish oil // Am. J. Clin. Nutr. 1996. Vol. 63. P. 116-122.
32. Ипатова О.М., Прозоровская Н.Н., Баранова В.С, Гусева Д.А. Биологическая активность льняного масла как источника омега-3 альфа-линоленовой кислоты // Биомед. химия. 2004. Т. 50, № 1. C. 25-43.
33. Dzhimak S.S., Basov A.A., Baryshev M.G. Content of deuterium in biological fluids and organs: influence of deuterium depleted water on D/H gradient and the process of adaptation // Doklady Biochemistry and Biophysics. 2015. Vol. 465. P. 370-373.
34. Boros L.G., D'Agostino D.P., Katz H.E., Roth J.P. et al. Submolecular regulation of cell transformation by deuterium depleting water exchange reactions in the tricarboxylic acid substrate cycle // Med. Hypotheses. 2016. Vol. 87. P. 69-74.
35. Mladin C., Ciobica A., Lefter R., Popescu A. et al. Deuterium-depleted water has stimulating effects on long-term memory in rats // Neurosci. Lett. 2014. Vol. 583. P. 154-158.
36. Пармон В.Н. О возможности наблюдения кинетических изотопных эффектов в жизненных циклах живых организмов при сверхнизких концентрациях дейтерия // Вестн. РАН. 2015. T. 85, № 3. С. 247-249.
References
1. Iskusnykh I.Yu., Popova T.N., Agarkov A.A., Rzhevsky S.G. Expression of glutathione peroxidase and glutathione reductase and level
of free radical processes in diabetes mellitus in rats. [Molecular 4. Medicine]. 2012; Vol. 1: 49-53. (in Russian)
2. Kawagishi H., Finkel T. ROS and disease: finding the right balance. 5. Nat Med. 2014; Vol. 20 (7): 711-3.
3. Vrzhesinskaya O.A., Kodentsova V.M., Beketova N.A., Perever-zeva O.G., et al. Influence of combined vitamin deficiency on uncon-
ditioned reflexes and learning in growing rats. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2015; Vol. 84 (1): 31-7. (in Russian) Finkel T., Holbrook N.J. Oxidants, oxidative stress and the biology of ageing. Nature. 2000; Vol. 408 (6809): 239-47. Bayburina G.A., Nurgaleeva E.A., Bashkatov S.A., Shibkova D.Z. Association of blood and liver free radical oxidation indicators in rats with different resistance to hypoxia after survived anoxia. Kazanskiy meditsinskiy zhur-nal [Kazan Medical Journal]. 2015; Vol. 96 (5): 798-802. (in Russian)
6. Lankin V.Z., Konovalova G.G., Tikhaze A.K., Nedosugova L.V. The influence of natural dicarbonils on the antioxidant enzymes activity in vitro and in vivo. Biomeditsinskaya Khimiya [Biomedical Chemistry]. 2012; Vol. 58 (6): 727-36. (in Russian)
7. Desai K.M., Chang T., Wang H., Banigesh A., et al. Oxidative stress and aging: is methylglyoxal the hidden enemy? Can J Physiol Pharmacol. 2010; Vol. 88 (3): 273-84.
8. Albrecht S.C., Barata A.G., Grosshans J., Teleman A.A., et al. In vivo mapping of hydrogen peroxide and oxidized glutathione reveals chemical and regional specificity of redox homeostasis. Cell Metab. 2011; Vol. 14 (6): 819-29.
9. Arrigo T., Leonardi S., Cuppari C., Manti S., et al. Role of the diet as a link between oxidative stress and liver diseases. World J Gastroenterol. 2015; Vol. 21 (2): 384-95.
10. Parameshwar P., Reddy Y.N. Protective role, in-vitro free radical scavenging activities of alangium salvifolium (Linn) againest CCl4 induced hepatic damage in rats. Int J Pharm Pharm Sci. 2015; Vol. 7 (1): 447-52.
11. Aksenov I.V., Trusov N.V., Avreneva L.I., Guseva G.V., et al. Effects of rutin on the activity of antioxidant enzymes and xenobiotic-metabolizing enzymes in liver of rats fed diets with different level of fat. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2014; Vol. 83 (5): 4-11. (in Russian)
12. Skrovankova S., Misurcova L., Machu L. Antioxidant activity and protecting health effects of common medicinal plants. Adv Food Nutr Res. 2012; Vol. 67: 75-139.
13. Tutelyan V.A., Lashneva N.V. Biologically active substances of plant origin. Flavonols and flavones: prevalence, dietary sourses and consumption. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2013; Vol. 82 (1): 4-22. (in Russian)
14. Brewer M.S. Natural antioxidants: sources, compounds, mechanisms of action, and potential applications. Compr Rev Food Sci Food Saf. 2011; Vol. 10 (4): 221-47.
15. Popescu M., Danciu T., Danciu E., Ivopol G., et al. Natural anti-oxidants, free-radical-scavengers and minerals, in fresh juices and vegetables. Rev Chim (Bucharest). 2011; Vol. 62 (8): 761-5.
16. Gins M.S., Gins V.K., Baikov A.A., Rabinovich A.M., et al. Antioxidant content in medicinal plants and vegetables with therapeutic potential for treating cancer. [Problems of Biological, Medical and Pharmaceutical Chemistry]. 2013; Vol. 2: 10-5. (in Russian)
17. Zubarev R.A. Role of stable isotopes in life - testing isotopic resonance
hypothesis. Genomics Proteomics Bioinformatics. 2011; Vol. 9 (1-2): 15-20.
18. Gyongyi Z., Budan F., Szabo I., Ember I., et al. Deuterium depleted water effects on survival of lung cancer patients and expression of Kras, Bcl2, and Myc genes in mouse lung. Nutr Cancer. 2013; Vol. 65 (2): 240-6.
19. Basov A.A., Bykov I.M., Baryshev M.G., Dzhimak S.S., et al. Determination of deuterium concentration in foods and influence of water with modified isotopic composition on oxidation parameters and heavy hydrogen isotopes content in experimental animals. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2014; Vol. 83 (5): 43-50. (in Russian)
20. Dzhimak S.S., Basov A.A., Fedulova L.V., Didikin A.S., et al. Correction of metabolic processes in rats during chronic endotoxicosis using isotope (D/H) exchange reactions. [Biology Bulletin]. 2015; Vol. 42 (5): 440-8. (in Russian)
21. Gerasopoulos K., Stagos D., Petrotos K., Kokkas S., et al. Feed supplemented with polyphenolic byproduct from olive mill wastewater
processing improves the redox status in blood and tissues of piglets. Food Chem. Toxicol. 2015; Vol. 86: 319-27.
22. Lyzikov A.N., Osipov B.B., Skuratov A.G., Zinovkin D.A., et al. Modeling of toxic liver injury in rabbits. Problemy zdorov'ya i ekologii [Problems of Health and Environmental]. 2015; Vol. 2 (44): 45-50. (in Russian)
23. Baryshev M.G, Bolotin S.N., Frolov V.Yu., Dzhimak S.S., et al. Methods of preparing deuterium depleted water. [Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation]. 2013; Vol. 1: 13-7. (in Russian)
24. Dzhimak S.S., Basov A.A., Kopytov G.F., Kashaev D.V., et al. Application of NMR spectroscopy to the determination of low concentrations of nonradioactive isotopes in liquid media. Izvestiya vys-shikh uchebnykh zavedeniy. Fizika [Russian Physics Journal]. 2015; Vol. 58 (7): 923-9. (in Russian)
25. Basov A.A., Pavluchenko I.I., Plaksin A.M., Fedosov S.R. Application of analog-to-digital converter becoming a part of the system of the chemoluminotester LT-01. Vestnik novykh meditsinskikh tekh-nologiy [Journal of New Medical Technologies]. 2003; Vol. 10 (4): 67-8. (in Russian)
26. Baryshev M.G., Basov A.A., Bolotin S.N., Dzhimak S.S., et al. NMR, EPR, and mass spectroscopy estimates of the antiradical activity of water with modified isotope composition. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2012; Vol. 76 (12): 1349-52.
27. Pahomov V.P., Yashin Ya.I., Yashin A.Ya., Bagirov V.L., et al. A method
for determining the total antioxidant activity of biologically active substances. Patent N 2238554, RU. From 20.10.2004. (in Russian)
28. Yashin A.Y. A flow-injection system with amperometric detection for selective determination of antioxidants in foodstuffs and drinks. Russian Journal of General Chemistry. 2008; Vol. 78 (12). P. 2566-71.
29. Okovity U.N. Clinical Pharmacology of hepatoprotectors: Practic. Vol. 3. Saint Petersburg: FARMinteks, 2002: 33-58. (in Russian)
30. Okada K., Shoda J., Kano M., Suzuki S., et al. Inchinkoto, a herbal medicine, and its ingredients dually exert Mrp2/MRP2-mediated choleresis and Nrf2-mediated antioxidative action in rat livers. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2007; Vol. 292: 1450-63.
31. Caughey G.E., Mantzioris E., Gibson R.A., Cleland L.G., et al. The effect on human tumor necrosis factor alpha and interleukin 1 beta production of diets enriched in n-3 fatty acids from vegetable oil or fish oil. Am J Clin Nutr. 1996; Vol. 63: 116-22.
32. Ipatova O.M., Prosorovskaya N.N., Baranova V.S., Guseva D.A. Biological effects of flaxseed oil as the source of alpha-linolenic acid omega-3. Biomeditsinskaya Khimiya [Biomedical Chemistry]. 2004. Vol. 50. №1. P.25-43. (in Russian)
33. Dzhimak S.S., Basov A.A., Baryshev M.G. Content of deuterium in biological fluids and organs: influence of deuterium depleted water on D/H gradient and the process of adaptation. Doklady Biochemistry and Biophysics. 2015; Vol. 465: 370-3.
34. Boros L.G., D'Agostino D.P., Katz H.E., Roth J.P., et al. Submolecu-lar regulation of cell transformation by deuterium depleting water exchange reactions in the tricarboxylic acid substrate cycle. Med Hypotheses. 2016; Vol. 87: 69-74.
35. Mladin C., Ciobica A., Lefter R., Popescu A., Bild W. Deuterium-depleted water has stimulating effects on long-term memory in rats. Neurosci Lett. 2014; Vol. 583: 154-8.
36. Parmon V.N. On the possibility of observing kinetic isotopic effects in the life cycles of living organisms at ultralow concentrations of deuterium. Vestnik Rossiiskoi akademii nauk [Annals of the Russian Academy of Sciences]. 2015; Vol. 85 (2): 170-2. (in Russian)
