CC BY
42
ЛИТЕРАТУРА
1. Ткачев А.В. Исследование летучих веществ растений. -Новосибирск: Наука, 2008. - 969 с.
2. Chochieva A.R. Inhibitory effect of citric regarding the development of breast tumors INDUCED N-methyl-N-nitrosourea RATS // Modern high technologies. - 2006. - №6 -P.80-81.
3. Jordan R.A., Schulze T.L., Dolan M.C. Efficacy of Plant-
Derived and Synthetic Compounds on Clothing as Repellents Against Ixodes scapularis and Amblyomma americanum (Acari: Ixodidae) // Journal of medical entomology. - 2012. - Vol. 49. №1. - P.101-106.
4. McLafferty F. W. The Wiley. NBS Registry of Mass Spectral Data, Wiley. - London: Interscience, 1989. - 563 p.
REFERENCES
1. Tkachev A.V. Study plant volatiles. - Novosibirsk: Nauka, 2008. - 969 p. (in Russian)
2. Chochieva A.R. Inhibitory effect of citric regarding the development of breast tumors INDUCED N-methyl-N-nitrosourea RATS // Modern high technologies. - 2006. - №6 -P.80-81.
3. Jordan R.A., Schulze T.L., Dolan M.C. Efficacy of Plant-
Derived and Synthetic Compounds on Clothing as Repellents Against Ixodes scapularis and Amblyomma americanum (Acari: Ixodidae) // Journal of medical entomology. - 2012. - Vol. 49. №1. - P.101-106.
4. McLafferty F. W. The Wiley. NBS Registry of Mass Spectral Data, Wiley. - London: Interscience, 1989. - 563 p.
Информация об авторах:
Зыкова Ирина Дементьевна - к.т.н., доцент, доцент кафедры, 660074, г. Красноярск, ул. Киренского, д. 26, ИФП СФУ, кафедра химии, тел. (391) 2497559, е-mail: [email protected]; Наймушина Лилия Викторовна - к.х.н., доцент, доцент кафедры технологии и организации общественного питания.
Information About the Authors:
Zykova Irina Dementyevna - PhD, assistant professor, associate professor, 660074, Krasnoyarsk, Kirenskogo st., 26, Department of Chemistry, tel. (391) 2497559, e-mail: [email protected]; Naimushina Lilia Viktorovna - PhD, assistant professor, associate
professor of department of technology and catering.
© ХАМАЕВА H.A., ЛЕМЗА С.В., ТОРОПОВА A.A., ПЕТРОВ E.B. - 2014 УДК 615.322
влияние растительного средства «тиреотон» на энергетический метаболизм головного мозга при экспериментальном гипотиреозе
Надежда Антоновна Хамаева, Сергей Васильевич Лемза, Анюта Алексеевна Торопова, Евгений Васильевич Петров (Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, г. Улан-Удэ, директор - д.б.н., проф. Л.Л. Убугунов)
Резюме. В работе исследовано влияние многокомпонентного растительного средства «Тиреотон» на биохимические показатели энергетического метаболизма в клетках головного мозга белых крыс. Эксперименты были проведены на 42 животных. Определены концентрации молочной (МК) и пировиноградной (ПВК) кислот, содержание АТФ, активности пируваткиназы и Н+-АТФазы. Установлено, что курсовое введение исследуемого фитосредства на фоне экспериментального гипотиреоза сопровождается нормализацией углеводного обмена (снижение содержания МК и ПВК в 3,2 и 1,5 раза соответственно, увеличение активности пируваткиназы в 1,7 раза по сравнению с животными контрольных групп), а также частичным восстановлением окислительного фосфорилирования (повышение содержания АТФ на 48 %, активности Н+-АТФазы примерно в 2,0 раза по сравнению со значениями у животных контрольных групп). Результаты проведенных исследований дают основание рассматривать комплексное фитосредство «Тиреотон» в качестве перспективного модулятора энергетического метаболизма клеток головного мозга.
Ключевые слова: гипотиреоз, многокомпонентное растительное средство «Тиреотон», лактат, пируват, пиру-ваткиназа, Н+-АТФаза, АТФ, энергетический метаболизм.
THE INFLUENCE OF PHYTOREMEDY «TIREOTON» ON THE BRAIN ENERGY METABOLISM IN THE EXPERIMENTAL HYPOTHYREOSIS
NA. Khamaeva, S.V. Lemza, A.A. Toropova, E.V. Petrov (Institute of General and Experimental Biology of the SB of the RAS, Ulan-Ude, Russia)
Summary. The paper deals with the influence of multicomponent plant remedy "Tireoton" on biochemical parameters of brain cell energy metabolism in white rats. In total 42 animals were taken into the experiments. The concentrations of lactate and pyruvate, the content of ATP, and the pyruvate kinase and H+-ATPase activities have been determined. It has been established that the course administration of the phytoremedy against the background of experimental hypothyreosis is accompanied by normalization of carbohydrate metabolism (the content of lactate and pyruvate was 3,2 and 1,5 times lower, the pyruvate kinase activity - 1,7 times higher compared to the control values) as well as by partial recovery of oxidative phosphorylation (the content of ATP increased by 48% and the H+-ATPase activity was ~ 2.0 times higher compared to the control values). Thus, the above-mentioned data permit us to consider the complex phytoremedy "Tireoton" as a promising modulator of brain cell energy metabolism.
Key words: hypothyreosis, multicomponent plant remedy «Tireoton», lactate, pyruvate, pyruvate kinase, H+-ATPase, ATP, brain cell energy metabolism.
Гипотиреоз - заболевание щитовидной железы, возника- ющее вследствие стойкого дефицита тиреоидных гормонов.
по 8 животных, при определении активности ферментов - по 6 животных. Модель экспериментального гипотиреоза была воспроизведена по методу Л.Г. Чугуновой [7] путем ежедневного перорального введения мерказолила в дозе 10 мг/кг в течение 28 дней. По окончании введения мерказолила крысам опытной группы внутрижелудочно вводили водный раствор «Тиреотона» в дозе 50 мг/кг один раз утром в течение 21 дня. Животные интактной и контрольной групп получали воду очищенную в аналогичном режиме и эквиобъёмном количестве. Через 21 сутки от начала введения испытуемого средства и препарата сравнения крыс декапитировали с помощью гильотины под легким эфирным наркозом.
Содержание внутриклеточного АТФ, концентрацию пи-ровиноградной (ПВК) и молочной кислоты (МК) определяли в гомогенате головного мозга крыс по методу [4], активность пируваткиназы (ПК) и Н+-АТф-азы в митохондриальной фракции по методам описанным в [5].
Поскольку стандартное отклонение наших данных не превышало половину среднего значения признака, статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием t-критерия Стьюдента [3] и представляли в виде среднего арифметического (х) ± стандартной ошибки среднего (SEM). Различия между сравниваемыми группами считались статистически значимыми при р<0,05.
Результаты и обсуждение
В таблице 1представлены данные по влиянию «Тиреотона» на биохимические показатели, отражающие энергетический статус клеток головного мозга крыс. Как следует из таблицы, в контрольной группе животных происходит снижение содержания внутриклеточного АТФ на 23% по сравнению с данными в интактной группе животных. В опытной группе на фоне введения «Тиреотона» содержание АТФ повышается на 48% по сравнению с контрольной группой. Известно, что
Таблица 1
Влияние «Тиреотона» на содержание АТФ, молочной и пировиноградной кислоты в клетках мозга при экспериментальном гипотиреозе
По данным эпидемиологических исследований, в отдельных группах населения распространенность гипотиреоза достигает 10-12% [2]. Гипотиреоз в России встречается приблизительно с частотой 19 на 1000 у женщин и 1 на 1000 - у мужчин. Несмотря на распространённость, гипотиреоз очень часто выявляется с опозданием. Поздно выявленный и не леченый гипотиреоз часто осложняется микседемой, которая в 40-50% случаев приводит к летальному исходу и инвалиди-зации населения [9].
При гипотиреозе, как и при многих патологических состояниях, развивается гипоксия различных тканей и органов, в том числе и головного мозга, которая сопровождается окислительным стрессом с повышенной генерацией активных форм кислорода, в результате чего происходит активация свободнорадикального окисления функционально важных биомакромолекул: ДНК, белков, липидов. Особенно чувствительны к окислительному стрессу нейроны головного мозга, у которых по сравнению с астроцитами ограниченные возможности ему противостоять из-за низкого содержания антиоксидантных молекул и АФК-детоксицирующих ферментов, включая глутатион, глутатионредуктазу и перок-сидазу, глутатион-8-трансферазу, каталазу и тиоредоксинре-дуктазу [8]. Модификация белков электрон-транспортной цепи митохондрий в результате окислительного стресса ведет к дальнейшему росту продукции АФК и дисфункции митохондрий и, как следствие, к нарушению окислительного фосфорилирования и энергетического метаболизма клеток головного мозга в целом.
В настоящее время стратегия защиты клеток от гипоксии и окислительного стресса во многих случаях базируется на традиционной медицине, использующей природные биологически активные вещества из лекарственных растений. С этой точки зрения наибольший интерес представляют те вещества, которые улучшают биоэнергетику клеток, снижают генерацию активных форм кислорода и стимулируют систему антиоксидантной защиты организма [10].
Ранее в лаборатории экспериментальной фармакологии ИОЭБ СО РАН было разработано комплексное растительное средство, условно названное «Тиреотон», состоящее из сухих экстрактов лапчатки белой (Potentilla alba L.) -50%, родиолы розовой (Rhodiola rosea L.) - 25% и шлемника байкальского (Scutellaria baicalensis Georgi) - 25%, полученных путем трехкратной экстракции 40% спиртом этиловым, c последующей фильтрацией и сушкой в вакуумно-сушильном шкафу при температуре 50-60оС. Предварительные исследования показали, что указанное фитосредство обладает выраженной антиоксидантной активностью [1]. Примечание: * - здесь и в следующей таблице различия статистически значимы
Целью настоящей работы явилось изучение по сравнению с контролем при р<0,05; n - количество животных в группе. влияния комплексного растительного средства
соотношение лактат : пируват в норме не превышает 10:1 и указывает на баланс между анаэробным и аэробным дыханием [6]. Сдвиг этого отношения в сторону лактата свидетельствует о переходе клеток ткани на анаэробный гликолиз, что характерно для гипоксии. При гипотиреозе содержание молочной кислоты больше в 3,7 раза, а пировиноградной кислоты - в 1,7 раза по сравнению с интактными значениями. Соотношение лактат : пируват в контрольной группе достигает значения 30:1, тогда как при введении «Тиреотона» это соотношение снижалось до значения в интактной группе животных, которое составляет 14:1. Это указывает на процесс частичного восстановления окислительного фосфорилирования в результате снижения продукции АФК митохондриями под действием испытуемого фитосредства.
Результаты изучения активности ферментов энергетиче-
Таблица 2
Влияние «Тиреотона» на активность ферментов митохондрий головного мозга белых крыс при экспериментальном гипотиреозе
Показатель Группы животных
Интактная (Н2О) n=8 Контрольная (гипотиреоз+Н2О) n=8 Опытная (гипотиреоз + «Тиреотон») n=8
АТФ, мкмоль/г ткани 2,34±0,05 1,80±0,04 2,67±0,05*
МК, мкмоль/г ткани 2,34±0,38 8,72±1,34 2,71±0,33*
ПВК, мкмоль/г ткани 0,17±0,08 0,29±0,04 0,20±0,03
«Тиреотон» на энергетический метаболизм клеток головного мозга белых крыс при экспериментальном гипотиреозе.
Материалы и методы
Исследования выполнены на 42 белых крысах линии обоего пола с исходной массой 180-200 г. Содержание животных соответствовало «Правилам лабораторной практики» (ОЬР) и Приказу Минздрава России № 708н от 23.08.2010 г. «Об утверждении правил лабораторной практики». Перед началом экспериментов животные, отвечающие критериям включения в эксперимент, распределялись на группы с учетом пола, возраста, массы и принципа рандомизации. Экспериментальную работу осуществляли в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (Приложение к приказу Минздрава СССР №755 от 12.08.1977 г.), «Правилами, принятыми в Европейской конвенции по защите позвоночных животных (Страсбург, 1986).
Все животные были разбиты на 3 группы: интактную, контрольную (гипотиреоз), опытную (гипотиреоз+«Тиреотон»). При определении концентраций АТФ, молочной и пировиноградной кислот в каждой из вышеперечисленных групп было
Показатель Группы животных
Интактная (Н2О) n=6 Контрольная (гипотиреоз+ Н2О) n=6 Опытная (гипотиреоз + «Тиреотон») n=6
ПК, нмоль/мин/мг белка 15,57±0,41 5,78±0,46 9,87±0,28*
Н+АТФаза, мкмоль/час/мг белка 63,90±1,80 28,10±1,60 55,10±0,84*
ского метаболизма клеток при гипотиреозе и на фоне введения «Тиреотона» представлены в таблице 2. В контрольных группах животных активность ПК и Н+-АТФазы была значительно ниже по сравнению с данными в интактных группах: в 2,7 и 2,3 раза соответственно. При введении испытуемого средства активность обоих ферментов повышалась: ПК в 1,7, Н+-АТФазы примерно в 2 раза по сравнению с данными в контрольных группах животных.
Ингибирование активности ферментов при гипоксии может происходить в результате изменения редокс-состояния клеточной среды и перекисной модификации липидного слоя мембран, что особенно важно для трансмембранных ферментов каковым является Н+-АТФаза. Установленное нами повышение активности изученных ферментов на фоне
введения экспериментальным животным «Тиреотона» мы склонны связывать с его выраженной антиоксидантной активностью [1]. Следует отметить тот факт, что повышение активности пируваткиназы и Н+-АТФазы незамедлительно отразилось на содержании внутриклеточного АТФ, во-первых, за счет более быстрого превращения фосфоенолпирувата в пируват (пируваткиназа), во-вторых, в результате увеличения трансмембранного переноса протонов, сопряженного с гидролизом или синтезом АТФ (Н+-АТФаза). В случае синтеза АТФ поток протонов направлен в матрикс митохондрий.
Таким образом, в ходе исследования было установлено, что «Тиреотон» благодаря своим антиоксидантным свойствам, может являться модулятором энергетического метаболизма клеток мозга белых крыс.
ЛИТЕРАТуРА
1. Архипова Э.В., Водопьянова А.М., Колхир В.К. Влияние экстракта лапчатки белой на течение экспериментального гипотиреоза // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. - 2011. - Т. 77. №1. - С.116-118.
2. Балаболкин М.И., Клебанова Е.М., Креминская В.М. Дифференциальная диагностика и лечение эндокринных заболеваний. - М., 2008. - 416 с.
3. Ланг Т.А., Сесик М. «Как описывать статистику в медицине». - М., Практическая медицина, 2011. - 477 с.
4. Методы биохимических исследований / Под ред. М.И. Прохорова. - Л.: Издательство Ленинградского университета, 1982. - 272 с.
5. Практикум по биохимии. / Под ред. С.Е. Северина и Г.А. Соловьевой. - М.: МГУ 1989. - 509 с.
6. Торшин В.А. Уровень лактата крови как показатель
STAT-анализа // Лаборатория. - 2001. - №4. - С.17-19.
7. Чугунова Л.Г., Рябков А.Н., Савилов К.В. Способ моделирования гипотиреоза // Патент 2165648 Российская Федерация. МПК G 09 В 23128, А 61 К 31/4164.-Рязанский государственный медицинский университет. - №97120428/14. - 2001.
8. Belanger M., Allaman .r, Magistretti P J. Brain energy metabolism: focus on astrocyte-neuron metabolic cooperation // Cell metabolism. - 2011. - Vol. 14. №6. - Р.724-738.
9. Canaris G.J., Manowitz N.R., Mayor G., Ridgway E.C. The Colorado thyroid disease prevalence study // Arch. Intern. Med. -2000. - Vol. 160. № 4. - P.526-534.
10. Suski J., Lebiedzinska M., Machado N G., et al. Mitochondrial tolerance to drugs and toxic agents in ageing and disease // Current Drug Targets. - 2011. - Vol. 12. - Р.827-849.
REFERENcES
1. Arkhipova E.V., Vodopyanova A.M., Kolkhir V.K. The influence of the cinquefoil white extract on the course of experimental hypothyreosis // Bulleten' Vostochno-Sibirskogo Nauchnogo Tsentra SO RAMN. - 2011. - Vol. 77. №1 - P.116-118. (in Russian)
2. Balabolkin M.I., Klebanova E.M., Kreminskaya V.M. Differential diagnostics and the treatment of endocrine diseases.
- Moscow, 2008. - 416 p. (in Russian)
3. Lang T.A., Secic M. How to report statistics in medicine. -Moscow: Prakticheskaya medicina, 2011. - 477 p. (in Russian)
4. Methods of biochemical researches / Ed. M. I. Prokhorova.
- Leningrad: Publishing House of Leningrad University, 1982. -272 p. (in Russian)
5. Manual for practical work on biochemistry / Ed. S.E. Severin, G.A. Solovyova. - Moscow: MGU, 1989. - 509 p. (in Russian)
6. Torshin V.A. The level of blood lactate as indicator of STAT-analysis // Laboratoria. - 2001. - №4. - P.17-19 (in Russian)
7. Chugunova L.G., RyabkovA.N., Savilov K.V. The method for modeling hypothyreosis // Patent 2165648, Russian Federation. IPC G 09 В 23128, А 61 К 31/4164. - Ryazan State Medical University. - №97120428/14. - 2001. (in Russian)
8. Belanger M., Allaman .r, Magistretti P J. Brain energy metabolism: focus on astrocyte-neuron metabolic cooperation // Cell metabolism. - 2011. - Vol. 14. №6. - Р.724-738.
9. Canaris G.J., Manowitz N.R., Mayor G., Ridgway E.C. The Colorado thyroid disease prevalence study // Arch. Intern. Med. -2000. - Vol. 160. № 4. - P.526-534.
10. Suski J., Lebiedzinska M., Machado N G., et al. Mitochondrial tolerance to drugs and toxic agents in ageing and disease // Current Drug Targets. - 2011. - Vol. 12. - Р.827-849.
Информация об авторах:
Хамаева Надежда Антоновна - аспирант лаборатории экспериментальной фармакологии ИОЭБ СО РАН, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, e-mail: [email protected]; Лемза Сергей Васильевич - к.б.н., старший научный сотрудник лаборатории экспериментальной фармакологии ИОЭБ СО РАН; Торопова Анюта Алексеевна - к.б.н., научный сотрудник лаборатории безопасности биологически активных веществ ИОЭБ СО РАН; Петров Евгений Васильевич - к.ф.н., старший научный сотрудник лаборатории медико-биологических исследований ИОЭБ СО РАН.
Information About the Authors:
Khamaeva Nadezhda Antonovna - postgraduate student, laboratory of biologically active substances, Institute of General and Experimental Biology, SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanovoy str. 6, e-mail: [email protected]; Lemza Sergey Vasilyevich - candidate of biological sciences, senior researcher, laboratory of biologically active substances, Institute of General and Experimental Biology, SB RAS; Toropova Anyuta Alexeevna - candidate of biological sciences, scientific researcher, laboratory of safety of biologically active substances, Institute of General and Experimental Biology, SB RAS; Petrov Evgeny Vasilyevich - candidate of pharmaceutic sciences, senior researcher, laboratory of medical-biological researchers, Institute of General and Experimental Biology, SB RAS.
© МЯДЕЛЕЦ M.A., КУКУШКИНА Т.А., БАРСУКОВА И.Н. - 2014 УДК 577.13:582.929 (581.543)
содержание биологически активных веществ В PRUNELLA VULGARIS L. (LAMIACEAE)
в зависимости от фазы развития
Марина Александровна Мяделец1, Татьяна Абдулхаиловна Кукушкина1, Ирина Николаевна Барсукова2 ('Центральный сибирский ботанический сад СО РАН, директор - д.б.н., чл.-корр. РАН В.П. Седельников,
102
