CC BY
19
УДК 612.014.45/.015.46:582.971.3
DOI: 10.17238/PmJ1609-1175.2016.3.58-61
Влияние патринии скабиозолистной на резистентность мышей к действию общей вибрации
Э.И. Хасина, Л.И. Моисеенко
Горнотаежная станция им. В.Л. Комарова ДВО РАН (690033, Приморский край, г. Уссурийск, с. Горно-Таежное, ул. Солнечная, 26)
Исследована эффективность водно-спиртовой настойки из корней патринии скабиозолистной (Patrinia scabiosifolia Fisch. ex Link., fam. Valerianaceae) для коррекции психосоматических нарушений, вызванных у мышей линии CD-1 действием общей вибрации, инициированной шуттель-встряхиванием и дорожно-транспортным воздействием. Препарат в дозе 5 мл/кг оптимизировал поведенческие реакции животных, повышал их физическую работоспособность, улучшал энергетический метаболизм в тканях печени и скелетной мышцы и гормональный статус мышей при воздействии общей вибрации. Настойка патринии скабиозолистной может быть рекомендована в сочетании с базисной терапией для превенции и лечения нейрофизиологических нарушений, вызванных общей вибрацией. Ключевые слова: Patrinia scabiosifolia Fisch. ex Link, физическая работоспособность, биохимические показатели, метаболизм.
Вибрация - экстремальный фактор техногенной окружающей среды, который в той или иной степени сопровождает человека и животных: виброопасная профессиональная деятельность и транспортировка на всех видах транспорта, условия промышленного животноводства. На сегодняшний день достаточно полно изучено влияние вибрации на физиологическом, нейроэндокринном, морфологическом, метаболическом уровнях организма, в практической медицине и ветеринарии появилось понятие «вибрационный стресс» и самостоятельная нозологическая единица - «вибрационная болезнь» [1]. При вибрационном стрессе (начальном и умеренно выраженном проявлении действия вибрации на ранних стадиях патологического процесса) при взаимодействии различных систем организма ведущую роль играют автономная, периферическая и центральная нервные системы, являющиеся триггером, инициирующим последующие психосоматические нарушения [10, 14].
Несмотря на то, что уже существует значительное количество средств, направленных на устранение различных «агрессивных» воздействий вибрации, фундаментальная и практическая фармакология ставит своей задачей поиск и изучение механизма действия известных и новых вибропротекторов [2]. При функциональных нарушениях нервной системы и соматического состояния организма человека и животных в стрессовой ситуации эффективны адаптогены, анк-сиолитики (транквилизаторы) и седативные средства растительного происхождения [7, 11].
Цель исследования - оценить эффективность настойки патринии скабиозолистной, обладающей адаптогенным и седативным действием, в качестве вибропротективного средства.
Хасина Элеонора Израильевна - канд. биол. наук, старший научный сотрудник лаборатории лекарственных растений ГТС ДВО РАН; e-mail: [email protected]
Материал и методы
В работе использованы половозрелые мыши-самцы линии CD-1 (питомник Тихоокеанского института биоорганической химии ДВО РАН) с массой тела 22-25 г. Животные содержались в стандартных условиях вивария, комбикорм, отвечающий по составу ГОСТу Р 50258-92 (ЗАО «ПроКорм», Россия), и воду получали без ограничения. Каждая экспериментальная группа состояла из 7 животных, на каждую мышь в клетке приходилось 70 см2 площади пола, что соответствует международным стандартам. Работа проведена в соответствии с нормативными документами: приказ Минздравсоцразвития России № 708н от 23 августа 2010 г. «Об утверждении правил лабораторной практики» и директивы 2010/63/ EU Европейского парламента и Совета европейского союза по охране животных, используемых в научных целях. Настойка патринии скабиозолистной (НПС: Patrinia scabiosifolia Fisch. ex Link, fam. Valerianaceae) готовилась методом мацерации из корней и корневищ растения на 40 % этаноле [6]. В лабораторных экспериментах животные получали деалкоголизированный препарат внутрижелудочно в дозе 5 мл/кг натощак в двух вариантах: однократно за час до действия вибрации (1 НПС) или в течение пяти дней (1 раз/сутки) ей предшествующих (5 НПС). В натурных опытах препарат вводили за час до дорожно-транспортного воздействия. Контрольные и подвергавшиеся только вибрационному воздействию (без препарата) мыши получали эквиобъ-емное количество физиологического раствора.
В лабораторных условиях общую вибрацию моделировали помещением клетки с мышами на платформу шуттель-аппарата АБУ-6 (диапазон - 120 колебаний/ мин, ускорение - 1,5 м/с2, длительность однократного воздействия - 2 часа). Уровень шума, создаваемый шуттелем, был минимальным и не превышал 40 дБ (замер произведен шумомером НТМ-1, Италия).
О состоянии физиологических функций у мышей при вибрации судили по тестам физической работоспособности и поведенческой активности. Для определения физической работоспособности сразу же по прекращении двухчасового вибрационного воздействия мыши плавали с 7 %-ным грузом на основании хвоста до полного утомления в аквариуме размером 80x60x50 см при температуре воды 30 °С. Свободное поведение животных оценивали в течение 3 мин в тесте «открытое поле» (установка «Открытое поле», ООО «Открытая наука», Россия) по следующим компонентам: горизонтальная двигательная активность (ГДА - число пересеченных секторов арены), вертикальная двигательная активность (ВДА - стойки без и с упором в стенку установки), груминг (все виды умывания и чистки тела), обследование отверстий поля, уровень дефекации и уринации.
Биохимические показатели определяли унифицированными методами: в сыворотке крови уровень кор-тикостерона - спектрофлюорометрически, в печени и скелетной (икроножной - m. gastrocnemius) мышце количество лактата и аденозинтрифосфата (АТФ) -спектрофотометрически (в тест-системе с никотина-миддинуклеотидами NADP и NAD-H, соответственно) и гликогена, используя антроновый реактив.
В натурном эксперименте мыши однократно или в течение семи дней подвергались транспортировке по магистральной трассе с твердым покрытием в автобусе марки Хендай (Hyndai, Южная Корея) на расстояние 100 км со средней скоростью 50 км/час. Внешние погодные условия транспортировки животных: облачно, температура воздуха - 21 °С, влажность воздуха - 65 %, атмосферное давление - 756 мм рт. ст., уровень шума на магистрали - 85-90 дБ. В салоне автобуса температура, влажность, степень запыленности и загазованности воздуха соответствовали норме, уровень шума колебался в пределах 75-78 дБ, фактические эквивалентные корректированные уровни общей вибрации по осям составляли: X - 106, Y - 105, Z - 113 дБ. Для замеров уровня вибрации и шума в салоне автобуса на всем пути следования проведен выездной контроль на базе испытательной
лаборатории ООО «Дальневосточный региональный центр охраны труда» (Владивосток) с помощью анализатора шума и вибрации «Ассистент».
Статистическая обработка проводилась с помощью программы 81аИ811са, V. 6.0. Значимость различий между сравниваемыми группами установлена с использованием ^критерия Стьюдента. Данные в таблицах представлены как среднее значение и стандартная ошибка среднего (М±т).
Результаты исследования
Двухчасовое пребывание в условиях общей вибрации (передается через опорные поверхности тела) в шут-тель-аппарате вызывало в организме мышей существенные отклонения от физиологической нормы в таких важных функциях жизнедеятельности, как обмен веществ, физическая работоспособность и поведенческие реакции. У животных выявлен выраженный стресс, на что указывает уровень кортикостерона в сыворотке крови, превышающий показание нормы на 29 %. В соответствии с регулирующей ролью кортикостероидов в метаболических системах организма установлены значительные отклонения в энергетическом обеспечении печени и скелетной мышцы. Сразу же после действия вибрации в этих тканях наблюдался явный дефицит энергосубстратов. Так, уровень АТФ и гликогена в печени был на 21 и 22 % ниже физиологической нормы, в мышце - на 22 и 29 %, соответственно. Наряду с этим в обеих тканях отмечалось повышенное содержание лактата - на 26 и 29 %, соответственно (табл. 1).
Патриния, вводимая животным однократно или предварительно в течение 5 дней до воздействия вибрации, не меняя направленности гормонально-метаболических изменений, существенным образом минимизировала степень их стрессированности. Снижение уровня кортикостерона (маркера стресса) в сыворотке крови на 13 и 26 % относительно группы «вибрация» (при введении 1 НПС и 5 НПС, соответственно) предполагает оптимизацию энергообеспечения организма животных в условиях действия указанного неблагоприятного физического фактора. Действительно,
Таблица 1
Влияние настойки патринии скабиозолистной на гормонально-энергетический метаболизм в организме мышей при вибрационном воздействии
Показатель Группа животных
контроль вибрация 1 НПС 5 НПС
Кортикостерон, мкмоль/л 0,31±0,02 0,40±0,02' 0,35±0,02 0,32±0,012
АТФ, печень 3,36±0,07 2,65±0,12' 3,08±0,052 3,26±0,072
мкмоль/г мышца 4,40±0,09 3,45±0,13' 3,93±0,072 4,17±0,102
Гликоген, печень 234,20±11,10 181,80±7,601 220,20±14,402 213,50±10,102
мкмоль/г мышца 23,50±1,23 16,60±1,04' 20,60±0,712 21,60±0,742
Лактат, печень 2,40±0,09 3,02±0,10' 2,51±0,172 2,68±0,102
мкмоль/г мышца 2,91±0,14 3,75±0,13' 3,17±0,092 3,33±0,072
1 Разница с группой «контроль» статистически значима.
2 Разница с группой «вибрация» статистически значима.
Таблица 2
Влияние настойки патринии скабиозолистной на физическую работоспособность и поведенческие реакции мышей при воздействии общей вибрации
Группа Работоспособность Двигательная активность
мин % ГДА ВДА Груминг
Контроль 20,4±1,6 100 25,70±2,40 7,57±0,48 2,86±0,26
Вибрация 14,0±1,41 69 38,90±2,80' 9,14±0,51' 3,71±0,281
1 НПС 17,4±0,1 85 31,30±1,412 8,43±0,37 2,85±0,262
5 НПС 18,1±1,02 89 27,60±2,592 8,71±0,47 3,14±0,26
1 Разница с группой «контроль» статистически значима.
2 Разница с группой «вибрация» статистически значима.
Таблица 3
Влияние настойки патринии скабиозолистной на физическую работоспособность мышей, подвергавшихся дорожно-транспортной вибрации
Физическая нагрузка
Группа животных однократная многократная
мин % мин %
Контроль 22,8±1,3 100 19,4±1,1 100
Вибрация 15,8±1,21 69 15,6±0,91 80
НПС 19,8±1,32 87 18,9±0,92 97
1 Разница с группой «контроль» статистически значима.
2 Разница с группой «вибрация» статистически значима.
содержание АТФ, гликогена и лактата в печени отличалось от нормы только на 8, 6 и 9 % (1 НПС) и 3, 9 и 12 % (5 НПС), в то время как у животных, неполучавших препарат, эти отклонения составляли 21, 22 и 26 %, соответственно. В скелетной мышце на фоне патринии также отмечался более высокий уровень энергорезервов: разница с контролем в содержании АТФ, гликогена и лактата составляла 11, 12 и 9 % (1 НПС) и 5, 8 и 14 % (5 НПС), в группе «вибрация» - 22, 29, 29 %, соответственно (табл. 1). На энергопротективный эффект препарата непосредственно указывали сохранение ресурсов энергосубстратов АТФ и гликогена в тканях печени и мышцы на оптимальном уровне при одновременном ослаблении ацидоза.
Установлено, что вибрация снижала физическую работоспособность мышей. Длительность плавания до полного утомления после нагрузки вибрацией была достоверно короче, чем у контрольных животных - на 31 %. Препарат, вводимый животным в обоих вариантах перед сеансом вибрации, повышал выносливость при физической нагрузке плаванием до отказа. Работоспособность мышей на фоне патринии сразу же по окончании экспозиции вибрации была ниже контрольного значения только на 15 % (1 НПС) и 11 % (5 НПС), без препарата - на 31 %, что свидетельствует об актопротективном действии НПС (табл. 2).
В параллельном опыте выявлены функциональные нарушения нервной системы мышей, вызванных общей вибрацией. Анализ двигательной активности
в «открытом поле» показал изменение структуры поведения, свидетельствующее о тревожном возбуждении (табл. 2). Горизонтальная двигательная активность в открытом поле (пробежки по секторам арены) в течение 3 мин после сеанса вибрации была выше контроля на 52 %. Вертикальная двигательная активность (стойки) превышала норму на 21 %. Акты груминга, характеризующие эмоциональное состояние животных, оказались количественно выше уровеня контроля на 30 %. Следует отметить, что дефекация и уринация, также считающиеся проявлением эмоций, за время тестирования на арене открытого поля практически не отмечались, в то время как в клетке, в которой животные подвергались вибрации, визуально болюсов и влажных зон было значительно больше, чем в группе «контроль». Исследовательская реакция (заглядывание в норки и обнюхивание) при коротком 3-минутном тестировании поствибрационного состояния не отмечалась, хотя количество вертикальных стоек отражает, как известно, кроме неспецифической возбудимости некоторую исследовательскую активность. Патриния проявляла нейропротективное действие, снижая эмоциональное напряжение и приводя в соответствие соотношение поведенческих реакций (табл. 2). На фоне препарата количество актов ГДА, ВДА и груминга отличалось от показаний нормы при однократном приеме патринии на 22, 11 и 0 %, при многократном - на 8, 15 и 10 %, соответственно (в контроле эта разница составляла 52, 21 и 30 %).
В натурном исследовании мыши подвергались действию дорожно-транспортной нагрузки (сочетание вибрации с неадекватным уровнем шума) при однократной и многократной (7 дней) перевозке автотранспортом на расстояние 100 км. О физиологическом состоянии животных судили по физической работоспособности - интегральному показателю функциональной подготовки к преодолению действия негативного стресс-фактора. Вследствие однократной дорожно-транспортной нагрузки способность мышей плавать до полного отказа была снижена на 31 %, при многократном - на 20 %. Следует заметить, что физическая работоспособность животных при многократном воздействии вибрации и шума оказалась заметно выше, чем при однократном, по-видимому, у них наступала некоторая адаптация к указанному сочетанному стрессору. Препарат патринии способствовал отдалению переутомления при выполнении напряженной неизбежной работы: физическая работоспособность мышей в тесте «вынужденное плавание» достоверно превышала показание группы «вибрация» при однократной и многократной автоперевозке на 18 и 17 %, соответственно (табл. 3).
Обсуждение полученных данных
Картина психосоматических нарушений у мышей в настоящем эксперименте согласуется со многими
исследованиями [4, 12]. Дефицит АТФ, ацидоз и гли-когенолиз в печени и скелетной мышце указывают на срыв адаптивно-компенсаторных возможностей у животных при вибрационном стрессе. Необходимо отметить, что вибрация (как локальная, так и общая) действует в сочетании с рядом факторов окружающей среды и доминирует в техногенных условиях жизнедеятельности животных и при всех видах транспортировки [13]. Виброакустическое действие на мышей стрессогенно, так как филогенетически антропогенные шум и вибрация отсутствовали в их естественной жизнедеятельности. Заметим, что уровни шума и вибрации в салоне автобуса соответствовали показаниям нормы для водителя (ГОСТ 12.1.012-2004 «ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования»).
Метаболические и функциональные расстройства в организме мышей на фоне вибрационного воздействия - следствие нейрорефлекторного и нейрогумо-рального характера [5, 12]. При чрезмерном возбуждении нервной системы, провоцирующем психосоматические расстройства, используют анксиолитики, транквилизаторы и седативные средства [8].
Известно, что препараты патринии скабиозолис-тной обладают седативным и адаптивным действием и перспективны в купировании возбужденного состояния животных (повышенной тревожности и двигательной гиперактивности) и вместе с тем дезадапта-ционных нарушений со стороны внутренних органов и тканей, вызванных стрессовой ситуацией [3, 9, 15].
Патриния скабиозолистная может быть викарной относительно валерианы лекарственной, так как принадлежит к тому же семейству. Она имеет значительные сырьевые ресурсы в Дальневосточном регионе РФ. Препарат патринии не устранял, но значительно снижал степень психосоматических нарушений у мышей при ситуационном и длительном действии вибрации, по-видимому, через регуляцию нейро-эндокринного и метаболического звеньев адаптивного процесса.
Выводы
Патриния скабиозолистная при вибрационном воздействии:
1) повышает устойчивость мышей к транспортировке,
2) минимизирует гипервозбуждение и локомоторную активацию животных,
3) оптимизирует гормонально-метаболический статус, повышая адаптивно-компенсаторные возможности мышей,
4) усиливает работоспособность животных. Литература
1. Бабанов С.А., Вакурова Н.В., Азовскова Т.А. Вибрационная болезнь. Оптимизация диагностических и лечебных мероприятий. Самара: Офорт, 2012. 160 с.
2. Воробьева В.В., Шабанов П.Д. Вибрация и вибропротекторы [Фармакология экстермальных состояний: в 12 т. / под ред. П.Д. Шабанова]. СПб.: Информ-навигатор, 2015. Т. 6. 416 с.
3. Зорикова О.Г., Хасина Э.И. Патриния скабиозолистная. Владивосток: Дальнаука, 2005. 111 с.
4. Мазина Н.К., Воробьева В.В., Алексеева О.А., Бабин А.П.
Влияние регуляторов энергетического обмена на физическую выносливость крыс при действии общей вибрации (экспериментальное исследование) // Вятский мед. вестник. 2004. № 1. С. 11-13.
5. Панков В.А., Кулешова М.В., Катаманова Е.В., Картапельце-ва Н.В. Влияние вибрации на функциональную активность нервной системы у животных в эксперименте // Бюл. ВСНЦ СО РАМН. 2013. № 3, ч. 2. С. 113-118.
6. Технология лекарственных форм / под ред. Л.А. Ивановой. М.: Медицина, 1991. Т. 2. С. 364-365.
7. Убеева И.П., Цыбикова Е.Н., Разуваева Я.Г. [и др.]. Фитокор-рекция заболеваний нервной системы (обзор литературы) // Вест. Бурят. гос. ун-та. 2013. № 12. С. 7-10.
8. Ушкалова А.В., Илларионова Т. С. Эффективность и безопасность антидепрессивных и седативных средств растительного происхождения // Фарматека. 2007. № 20. С. 10-14.
9. Хасина Э.И. Коррекция настойкой патринии скабиозолис-тной стресс-реакции мышей на действие интенсивного шума // Изв. Самарского науч. центра РАН. 2013. Т. 15, № 3. С. 1980-1983.
10. Яньшина Е.Н., Любченко П.Н. Психоэмоциональные нарушения при вибрационной болезни // Мед. труда пром. экология. 2001. № 2. С. 32-35.
11. Panossian A., Wikman G. Effect of adaptogens on central nervous system // Arquiv. Brasil. Fitomed. Cientifica. 2005. Vol. 3, No. 1. P. 29-51.
12. Prisby R.D., Lafage-Proust M., Malaval L. ^t al.]. Effect of whole body vibration on the skeleton and other organ systems in man and animal models: what we know and what we need to know // Ageing Res. Rev. 2008. No. 7. P. 319-329.
13. Ronchese F., Bovenzi M. Occupational risk and health disorders in transport drivers // G. Ital. Med. Lav. Ergon. 2012. Vol. 34, No. 3. P. 352-359.
14. Toshima H., Endo Y. Effect ofwhole-body vibration on autonomic nervous system // Autonom. Neurosci. Basic Clin. 2006. Vol. 130, No. 1. P. 65-68.
15. Zou W., Wen X., Zheng Y. [et al.]. Metabolic study on preventive effect of Patrinia scabiosaefolia Fisch. on multipathogen induced pelvic inflammatory disease in rats // Evidence-based Complem. Altern. Med. 2015; 2015/170792.
Поступила в редакцию 09.06.2016.
ínfluence of patrínía scabíosifolía on the resistence of MiCE to whole-body vibration
E.I. Khasina, L.I. Moiseenko
V.L. Komarov Gornotayozhnaya Station FEB RAS (26 Solnechnaya St. Gornotayozhnoye vlg, Ussuriysk district, Primorye territory, 690033 Russian Federation)
objective. Patriniascabiosifolia Fisch. ex Link (fam. Valerianaceae) is commonly used for treatment of insomnia and anxiety. Efficiency of tincture of P. scabiosifolia for correction of psychosomatic damages induced whole-body vibration in male CD-1 mice was studied.
methods. The effect of supplementing P. scabiosifolia preparation were investigated on stress response in mice during shuttle or transportation vibration simulation.
Results. Intragastric introduction of tincture P. scabiosifolia at a dose 5 ml/kg has increased duration of physical work until absolute fatigue and optimized behavior activity in the mice. Patrinia exhibited energy-saving effect in liver and skeletal muscles and normalized hormonal status of mice under whole-body vibration.
Conclusions. The present research revealed that the application of P. scabiosifolia root tincture will be effective in suppressing vibration stress responses and can be recommended as vibroprotec-tive remedy.
Keywords: Patrinia scabiosifolia Fisch. ex Link, duration of physical work, biochemical indicators, metabolism.
Pacific Medical Journal, 2016, No. 3, p. 58-61.
