CC BY
41
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
© Рябков А.Н., 2014
УДК 615.322.015:616.155.1-001.8
ВЛИЯНИЕ ПРЕПАРАТА ИЗ БИОМАССЫ КУЛЬТУРЫ ТКАНИ ЖЕНЬШЕНЯ НА БИОХИМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЭРИТРОЦИТОВ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ГИПОКСИИ
А.Н. Рябков
Рязанский государственный медицинский университет им. акад. И.П.Павлова
В настоящей работе проведено экспериментальной исследование особенностей динамики комплекса биохимических параметров эритроцитов лабораторных животных с моделируемой острой гипоксической гипоксией после курсового назначения препарата из биомассы культуры ткани женьшеня. Эксперименты выполнены на крысах, острая гипоксическая гипоксия у которых моделировалась в барокамере. Статистический анализ изменений биохимических параметров эритроцитов свидетельствует о достаточно выраженном антигипоксическом эффекте препарата из биомассы культуры ткани женьшеня.
Ключевые слова: женьшень, культура ткани, гипоксия.
Актуальность и значимость поиска оптимальных по соотношению эффективности и безопасности антигипоксантов предопределена чрезвычайно широким распространением гипоксии - состояния, возникающего как в условиях дефицита кислорода во внешней среде, так и в результате различных патологий, связанных с нарушением функций дыхательной, сердечно-сосудистой систем, а также транспортной функции крови [1, 4, 5, 6, 11]. Цель настоящей работы -комплексная биохимическая оценка антигипоксического эффекта препарата из биомассы культуры ткани женьшеня.
Материалы и методы
Исследования выполнены на взрослых нелинейных крысах-самцах массой 160-230 г. Использован вариант острой гипоксической гипоксии, вызываемой шестичасовой экспозицией подопытных животных в вентилируемой барокамере с остаточным давлением соответствующим подъему на высоту 8000 м. Он характеризуется большим диапазоном изменений количественных значений биохимических показателей крови и параметров
свободно-радикального окисления тканей, что позволяет провести достаточно корректную оценку наличия и выраженности антигипоксического действия у исследуемого средства [3, 8, 12, 15, 16, 17].
На предварительном этапе из биомассы культуры ткани женьшеня готовили настойку методом перколяции на 40% этаноле. Далее её деалкоголизировали упариванием на роторном испарителе до каломельного состояния, затем в колбу добавляли дистиллированную воду до восстановления исходного объема. Полученный деалкоголизированный препарат из биомассы культуры ткани женьшеня вводили животным внутрь через желудочный зонд в дозе 5 мл/кг (в пересчете на исходную настойку) в течение 7 дней перед помещением в барокамеру.
Сразу же после извлечения животных из барокамеры их наркотизировали эфиром и проводили взятие крови, в эритроцитах которой определяли комплекс биохимических показателей, характеризующих состояние липопероксида-ции и гликолиза, а также активности их мембранного транспорта, т.е. процессов,
во многом определяющих степень воздействия гипоксической гипоксии на данные клетки в частности и организм в целом. Интенсивность перекисного окисления липидов определялась по содержанию в эритроцитах малонового диальдегида (МДА) [14], а состояние их антиокси-дантной защиты - по уровню сульф-гидрильных групп ^Н--групп) [13] и показателю перекисного гемолиза эритроцитов (ПГЭ - степени их гемолиза в специальном буферном растворе) [2]. Маркером, отражающим состояние мембранного транспорта, служила активность натрий-калий-магний-зависимой адено -зинтрифосфатазы (АТФ-азы) [10]. Интенсивность ранних стадий гликолиза -основного энергопродуцирующего метаболического процесса эритроцитов, во многом определяющего их структурную целостность и функциональную стабильность - оценивали по концентрации 2,3-дифосфоглицерата (2,3-ДФГ) [7], поздних - по активности пируваткиназы (ПК) [9]. Все первичные опытные данные были подвергнуты математико-статисти-ческой обработке с расчетом средних значений, их ошибок, критерия Стьюдента, вероятности ошибочного прогноза.
Результаты и их обсуждение
Шестичасовое пребывание крыс в барокамере на «высоте 8000 м» сопровождалось статистически подтвержденным изменением всех параметров перекисного окисления липидов (табл. 1, рис. 1). Так, ПГЭ достиг значения 16,37 + 1,52 %, что почти вдвое больше, чем в контрольной группе. Концентрация МДА увеличилась до 235%. Уровень сульф-гидрильных групп снизился на 49%. Достоверно возросли оба показателя интенсивности гликолиза: активность ПК - до 152%, концентрация 2,3-ДФГ - до 135%. Эти сдвиги, вероятнее всего, свидетельствуют о компенсаторном усилении гликолиза как защитной реакции на воздействие гипоксии. Резко увеличилась и активность АТФ-азы (175%), что, по-видимому, отражает происходящие в условиях дефицита кислорода метаболические нарушения, в частности, внутриклеточного баланса электролитов, кото-
рые и индуцируют усиление процессов активного мембранного транспорта.
Изменения параметров пероксида-ции и антиоксидантной защиты в препаратной серии характеризуются следующими особенностями. У крыс, получавших до помещения в барокамеру превентивный курс препарата из биомассы культуры ткани женьшеня, все показатели, хотя достоверно и отличались от контрольных величин (концентрация МДА -137%; уровень SH-групп - 79%; ПГЭ -145%), но были уже гораздо ближе к ним по абсолютным значениям, что предопределило и их достоверное отличие от соответствующих величин серии «гипоксия».
Семидневное введение оцениваемого препарата существенно повлияло и на вторую группу анализируемых параметров эритроцитов. Активность ПК продолжала возрастать по сравнению с серией «гипоксия» (171% от контроля). Также в еще большей степени, чем у крыс с «чистой» гипоксией, увеличилось и содержание в эритроцитах 2,3-ДФГ (149%). Итак, исследуемый препарат способствовал дальнейшей интенсификации гликолиза, как ранних, так и завершающих его стадий. Вполне вероятно, что выявленный метаболический сдвиг является одним из решающих в механизме антигипоксического действия вводимого препарата на эритроцитарном уровне. Кроме того, значительное возрастание содержания 2,3-ДФГ предопределяет снижение сродства гемоглобина к кислороду, что, в свою очередь, способствует сохранению необходимого уровня окси-генации тканей. Косвенным подтверждением данных предположений может рассматриваться и тот факт, что у животных, получавших препарат из биомассы культуры ткани женьшеня, активность АТФ-азы оказалась гораздо более низкой, чем у крыс серии «гипоксия», хотя осталась достоверно превышающей (на 19%) контрольный параметр. Это свидетельствует о функциональной стабильности клеточных мембран эритроцитов крыс данной серии даже в условиях воздействия гипоксичес-ких факторов.
Таблица 1
Влияние препарата из биомассы культуры ткани женьшеня (ЖШ) на ферментные и метаболические показатели эритроцитов крыс при моделировании острой гипоксической гипоксии
серии показатели Контроль Гипоксия ЖШ + гипоксия
Пируваткиназа (мкмоль /г Нв*мин)
М ±м 6,77 ±0,43 10,28 ± 0,22 11,58 ± 0,29
Тк - 7,26 11,7
Рк - < 0,001 < 0,001
АТФ-аза
(мкмоль/г Нв*час) М ±м 30,43 ±2,09 53,31 ± 3,67 36,22 ± 1,45
Тк - 5,42 2,98
Рк - < 0,001 < 0,05
2,3-ДФГ (мкмоль/г Нв)
М ±м 20,73 ± 0,64 28,00 ± 0,85 30,89 ± 1,52
Тк - 6,83 6,14
Рк - < 0,001 < 0,001
МДА (нмоль/мл)
М ±м 11,82 ± 1,24 27,74 ± 0,83 16,23 ± 0,75
Тк - 10,71 3,06
Рк - < 0,001 < 0,01
ЗИ-группы (мкмоль/г Нв)
М ±м 13,67 ± 1,18 6,99 ± 0,55 10,83 ± 0,46
Тк - 5,13 2,24
Рк - < 0,001 < 0,05
ПГЭ
(%) М ±м 8,29 ± 0,60 16,37 ± 1,52 12,04 ± 0,65
Тк - 4,95 4,24
Рк - < 0,001 < 0,01
Примечание. АТФ-аза - натрий-калий-магний-зависимая аденозинтрифосфатаза; 2,3-ДФГ -дифосфоглицерат; МДА - малоновый диальдегид; БН-группы - сульфгидрильные группы; ПГЭ -перекисный гемолиз эритроцитов. «Тк, Рк» - значения коэффициента Стьюдента и вероятности ошибочного прогноза при сравнении с соответствующими показателями серии «контроль».
Особенности отмеченных изменений активности ПК и содержания 2,3-ДФГ могут рассматриваться как реальная составляющая механизма антигипок-сического эффекта препарата из биомассы культуры ткани женьшеня.
Немаловажное значение имеет и антипероксидное действие препарата из биомассы культуры ткани женьшеня, проявившееся меньшими изменениями
уровней МДА и параметров антиоксидантной защиты по сравнению с серией «гипоксия». Оно ограничивает степень деструкции мембранных структур эритроцитов, происходящую за счет активации свободно-радикального
окисления при гипоксии и способствует максимальной эффективности участия этих клеток крови в повышении устойчивости организма к дефициту кислорода.
%
200 п 175 150 125 100
175
150
125 -
100
%
150
125
100
%
250 225 200 175 150 125 100
I МДА
*
235
*37
% 100 -I
90 80 70 60 50 40
79
ги-
% 200
175
150
125
100 4-
*
198
ПГЭ I
145
Рис. 1. Изменения (в %) ферментных и метаболических показателей эритроцитов крыс при моделировании острой гипоксической гипоксии и превентивном назначении препарата из биомассы культуры ткани женьшеня по сравнению с контролем (100%-й уровень)
□ □
гипоксия
гипоксия + препарат из биомассы культуры ткани женьшеня ■ достоверность изменений по сравнению с контролем (Р<0,05)
Выводы
Препарат из биомассы культуры ткани женьшеня при воздействии факторов, приводящих к развитию острой гипоксии, оказал четкое антигипоксическое действие, проявившееся меньшей степе-
нью биохимических изменений в эритроцитах.
Установленные проявления и возможные механизмы антигипоксического действия препарата из биомассы культуры ткани женьшеня характеризуются
%
достаточной выраженностью, обеспечивающей высокую устойчивость организма в условиях остро развившейся кислородной недостаточности. Данная характеристика безусловно важна и может способствовать расширению диапазона практического использования оцениваемого препарата. В частности, в качестве вспомогательного профилактического средства при угрозе гипоксического повреждения тканей при ишемической болезни сердца, бронхиальной астме и других патологиях, а также в гериатрической практике, где значение длительного применения максимально безопасных антигипоксантов особенно велико. Литература
1. Агаджанян Н.А.. Физиологические осо-
бенности сочетанного влияния на организм острой гипоксии и гипер-капнии / Н.А. Агаджанян, В.Г. Двое-носов, // Вестник восстановительной медицины. - 2008. - №1. - С. 4-8.
2. Артемьева Г.Б. Влияние пармидина на некоторые показатели перекисного окисления липидов в эксперименте и клинике: автореф. дис. канд. мед. наук / Г.Б.Артемьева. - Рязань, 1990. - 22 с.
3. Ахметова М. И. Коррекция изменений сурфактантной системы легких при гипоксической гипоксии в эксперименте : автореферат дис. ... кандидата медицинских наук / М.И. Ахметова. - Бишкек, 2010. - 25 с.
4. Воскресенский О.Н. Биоантиоксиданты
- облигатные факторы питания / О.Н. Воскресенский, В.И. Бобырев // Вопр. мед. химии. - 1992. - №4. - С. 21-24.
5. Зеленская И.Л. Влияние извлечений из Inula Helenium L. на течение острой гипоксической гипоксии у мышей / И.Л. Зеленская, Т.Н. Поветьева, В.Г. Пашинский // Растит. ресурсы. - 2000.
- Т. 36, вып. 4. - С. 73-78.
6. Егоров И.В. Современные подходы к лечению ИБС в гериатрической практике / И.В. Егоров // Поликлиника. - 2011. - №2. - С.40-42.
7. Исаков С.А. Биохимические и иммунологические реакции адаптации у больных хроническими дермато-
зами: автореф. дис. д-ра мед. наук / С.А. Исаков. - Рязань, 2002. - 46 с.
8. Киселева В.А. Биохимическая характеристика действия некоторых пищевых добавок, содержащих маточное молочко и другие биологически активные продукты пчеловодства: автореф. дис. канд. мед. наук / В.А. Киселева. - Рязань, 1998. - 22 с.
9. Кожевникова К.А. Изоферменты пиру-ваткиназы из мозгового и коркового слоя почки кролика / К.А. Кожевникова // Биохимия. - 1973. - № 4. -С. 670-675.
10. Лишко В.К. Изучение взаимодействия №+, К+- зависимой АТФазы мембран и теней эритроцитов с оубаином / В.К. Лишко, М.К. Малышева, Т.И. Чрева-зирская // Биохимия. - 1974. - Т. 39, №1. - С. 60-65.
11. Лукьянова Л.Д. Современные подходы к поиску антигипоксантов / Л.Д. Лукьянова // Актуальные проблемы фармакологии и поиск новых лекарственных препаратов: тез. докл.
- Томск, 1999. - С. 59-67.
12. Маньковская И.Н. Особенности реализации механизмов перекисного окисления липидов при прерывистой гипоксической тренировке / И.Н. Маньковская // Hypoxia Medical J. -1993. - №4. - С. 9-12.
13. Пасашниченко В.А. Итоги науки и техники / В.А. Пасашниченко // ВИНИТИ. Сер. Биологическая химия.
- М., 1987. - Т. 25. - С. 6.
14. Стальная И.Д. Метод определения малонового диальдегида с помощью тиобарбитуровой кислоты / И.Д. Стальная, Т.Г. Гаришвили // Современные методы в биохимии. - М.: Медицина, 1977. - С. 66-68.
15. Фармакологическая коррекция метаболической адаптации к гипоксии / В.Г. Макарова, Б.К. Романов, А.Н. Рябков, К.В. Савилов // Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. - 1994. - №1-2. - С. 13.
16. Lyapkov B.G. Biochemical Aspect of Hypoxia / B.G. Lyapkov // Hypoxia Medical J. - 2004. - №1. - P. 3-10.
17. Takahashi H. The Leakage of Fatty Acid Binding Protein from Culltured Myocar-dial Cells during Hypoxia / H. Takahashi
// Cardiovasc. Drugs Ther. - 2006. -№5-6. - P. 1021-1026.
INFLUENCE OF PREPARATION FROM THE BIOMASS OF GINSENG ON BIOCHEMICAL PARAMETERS OF ERYTHROCYTES AT EXPERIMENTAL HYPOXIA
A.N. Ryabkov
In the work the experimental research of features of dynamics of a complex biochemical parameters of erythrocytes on laboratory animals with a modelled acute hypoxic hypoxia after application of preparation from biomass of ginseng is conducted. Experiments were carried out on rats with acute hypoxic hypoxia which was modelled in a pressure chamber. The statistical analysis of changes of biochemical parameters testifies about rather expressed antihypoxic effect of a preparation from biomass of ginseng.
Keywords: ginseng, cellular culture, hypoxia.
Рябков Александр Николаевич - д-р мед. наук, доц., кафедра фармакологии с курсом фармации и фармакотерапии ФДПО ГБОУ ВПО РязГМУ Минздрава России. Тел.: 8 (4912) 46-08-59.
