CC BY
54
ВЛИЯНИЕ ТИРОКСИНА И МЕРКАЗОЛИЛА НА АНТИОКСИДАНТНУЮ СИСТЕМУ И ИЗОФЕРМЕНТНЫЕ СПЕКТРЫ ЛАКТАТДЕГИДРОГЕНАЗЫ ПЕСЦОВ
С.Н.Калинина1, Л.А.Беличева2, А.Р.Унжаков
1Институт биологии Карельского научного центра РАН, г. Петрозаводск
петрозаводский государственный университет, г. Петрозаводск, e-mail: [email protected]
В пушном звероводстве используются различные биологически активные вещества (БАВ) с целью улучшения показателей хозяйственно-полезных признаков (Балакирев, Демина, Растимешина, 2000; Берестов, Кожевникова, 1981; Илюха и др., 2000). Однако для корректного проведения подобных мероприятий необходимо учитывать ряд факторов (сезон, возраст, экологические особенности вида и др.), способных влиять на их эффективность.
Исследования по влиянию БАВ на антиоксидантную систему (АОС) и изо-ферментные спектры лактатдегидроге-назы (ЛДГ) проводились в основном на лабораторных животных, утративших многие физиолого-биохимические особенности своих диких предков, и полученные в ходе таких исследований результаты трудно экстраполировать на всех млекопитающих. Введённые в зоо-культуру песцы обладают особенностями метаболизма, свойственными их предкам (Берестов, Кожевникова, 1981; Илюха и др., 2000). Ранее было установлено (Балакирев, Демина, Растимешина, 2000; Берестов, Кожевникова, 1981; Илюха и др., 2000), что песцы отличаются от других видов пушных зверей и лабораторных животных по чувствительности к воздействию многих БАВ (необходимы другие дозы и учёт времени года для результативного введения препаратов).
Известно, что гормоны щитовидной железы (йодтиронины) влияют на все типы клеточного обмена веществ (Клиническая эндокринология, 1991), повышая метаболизм и увеличивая поглощение кислорода тканями, т.е. проявляя калоригенный эффект. Для направленной регуляции обмена веществ при откорме животных применяются анти-тиреоидные препараты, например, мерказолил. При их введении интенсивность обмена и окислительных процессов на уровне митохондрий в организме временно снижается, энергетические затраты на поддержание жизни уменьшаются, что приводит к активизации анаболических процессов (Размахнин, Драганов, 1990).
Особенности метаболизма отражаются на функционировании АОС и специфическом для каждого типа тканей распределении изоферментных спектров ЛДГ Известно, что АОС, участвующая в молекулярных механизмах неспецифической резистентности организма к действию разнообразных факторов среды (Хавинсон, 2003), и функциональная гетерогенность изозимов ЛДГ, за счёт которой происходит переключение основных путей метаболиз-
ма, дают информацию о тонкой регуляции биохимических процессов в зависимости от экологической специализации, видовых особенностей животных, а также сообразно требованиям внешней среды (Кожевникова и др., 2004; Ленинджер, 1976).
Целью данной работы явилось изучение влияния гормона щитовидной железы тироксина и антитиреоидного препарата мерказолила на изофер-ментные спектры ЛДГ, а также на состояние АОС шести органов и тканей песцов клеточного разведения.
Экспериментальными животными служили 7-месячные самцы и самки песцов (AlopexlagopusL.), разводимые в неволе, которые получали тироксин и мерказолил с питьевой водой в течение 5 дней в ноябре в два этапа с перерывом в 7 дней из расчета по 0,1 мг/животное тироксина и 10 мг/живот-ное мерказолила соответственно.
В образцах тканей (печени, почек, лёгких, селезёнки, сердечной и скелетной мышечных тканей), отобранных в период планового забоя песцов, проанализированы показатели ферментативного и неферментативного звеньев АОС. Спектрофотометрически определяли активность ферментов и содержание белка: супероксиддисмутазы (СОД) - по модифицированной адренохромной методике (Misra, Fridovich, 1975), каталазы - по количеству разложенной перекиси водорода (Bears, Sizes, 1952), белка - по Лоури (Lowry et al., 1951), с использованием в качестве стандарта бычьего сывороточного альбумина. В качестве интегрального показателя состояния АОС использовали хемилюми-несцентный анализ с применением двух люминофоров (люминол, люциге-нин) и двух активаторов свечения (сульфат железа (II), перекись водорода) (Klinger et al., 1996). Соотношение изоферментных спектров ЛДГ определяли электрофоретически в агаровом геле по методу Вайма (Wieme, 1959).
Установлена высокая устойчивость АОС и системы изоферментов ЛДГ песцов к влиянию исследованных БАВ. Были выявлены различия в реагировании ферментативного и неферментативного звеньев АОС - большим изменениям подвергается ферментативное звено АОС. Максимальные изменения АОС под влиянием мерказолила отмечены для почек и легких, под влиянием тироксина - для печени, почек и сердца. При исследовании влияния данных БАВ на изоферментный профиль ЛДГ изменения в соотношении различных фракций фермента наблюдались только в гомогенатах почек и селезёнки. Большее влияние на указанную систему изоферментов оказало введение тироксина, под действием которого прослеживался сдвиг типа метаболизма в данных органах в сторону анаэробиоза.
При применении мерказолила и тироксина отмечалось в основном угнетение ферментативного и неферментативного звеньев АОС. Наибольшим изменениям под влиянием мерказолила подверглась АОС почек песцов, под влиянием тироксина - АОС печени и сердца. Введение мерказолила привело к увеличению уровня генерации АФК в гомогенатах почек и к снижению функционирования АОС данного органа, о чём свидетельствует увеличение количества сигналов люминолзависимой железом (II) индуцированной хемилю-минесценции (ХМЛ) (рис. 1А) по сравнению с контролем. В печени наблюдалось угнетение функционирования антиоксидантных ферментов под влиянием введения как тироксина, так и мерказолила по сравнению каждого из них с контролем, о чём говорит возрастание количества импульсов люминолзависимой железом (II) индуцированной ХМЛ (рис. 1А). Только для гомогенатов сердца отмечено разнонаправленное влияние тироксина и мерказолила на ферментативное звено АОС (рис. 1А).
Наблюдалось уменьшение индекса отношения активности СОД к активности каталазы в печени и повышение указанного индекса в легких. Разнонап-равленность влияния тироксина и мерказолила на отношение активностей СОД и каталазы отмечена для легких (рис. 1Б).
Тот факт, что достоверные изменения компонентов АОС наблюдались именно в таких органах, как сердце, печень и почки, обусловлено тем, что эти органы являются мишенями действия гормонов щитовидной железы. Гормоны увеличивают частоту сердечных сокращений и стимулируют сердечную деятельность. Метаболические превращения тироксина и мерказолила осуществляются главным образом в печени и почках, и, видимо, с усилением функциональной нагрузки на данные органы и связаны наблюдаемые изменения.
Изоферментные спектры ЛДГ изученных органов и тканей песца в основном отражали общие органоспецифические закономерности распределения изоформ данного фермента, определяющие метаболический профиль того или иного типа тканей (Кожевникова и др., 2004).
5
s-я <и а.
-е-
к
Si
Se а о,
I
о
к £
к
к
О
«I
Рис. 1. Влияние тироксина и мерказолила на люминолзависимую железом (II) индуцированную удельную ХМЛ (А)
и на соотношение СОД/каталаза (Б) в различных органах песцов. Условные обозначения: * — различия между контрольной и опытной группой достоверны (Критерий Вилкоксона — Манна — Уитни); ◊ — различия между опытными группами достоверны (Критерий Вилкоксона — Манна — Уитни)
8. S?
Й Л
ж
¡5
а,
£
=°45
<а
| 40
I35
|зо
о
g25
К Й20
£
¡15 § 10 5 0
*
=° 40
Ч> 1 35 I3»
4
8 25
и
5 20
I g 15
§ 10 0
if
fb
П Контроль ^ Мерказолил ЕЯ Тироксин
ЛДГ-1
ЛДГ-2
ЛДГ-З
фракции ЛДГ
ЛДГ-4
ЛДГ-5
ЛДГ-1
ЛДГ-2
Рис.
ЛДГ-З фракции ДДГ
ЛДГ-4
ЛДГ-5
2. Влияние тироксина и мерказолила на изоферментные спектры ЛДГ в гомогенатах почек (А) и селезёнки (Б).
Условные обозначения как на рисунке 1
Под влиянием тироксина и мерказолила достоверные изменения содержания изоферментов ЛДГ отмечались только в гомогенатах почек и селезёнки (рис. 2). В изозимном профиле ЛДГ почек, органе с преобладанием аэробного типа гликолиза, под влиянием введения тироксина наблюдался сдвиг в сторону анаэробиоза по сравнению с контролем. Введение мерказолила привело к снижению содержания гибридной фракции ЛДГ-3 в данном органе (рис. 2А). Данные изменения свидетельствуют об усилении функциональной нагрузки на данный орган и, как следствие, о преимущественном протекании реакций анаэробного гликолиза, как наиболее быстрого, но менее эффективного способа получения энергии.
В селезёнке выявлено разнонаправленное влияние тироксина и мерказолила на аэробные фракции ЛДГ-1 и ЛДГ-2 (рис. 2Б), причём тироксин снижал содержание указанных фракций фермента, увеличивая содержание анаэробной фракции ЛДГ-4. Полученные данные указывают на подавление протекания реакций аэробного гликолиза в селезёнке под влиянием введения тироксина по сравнению с мерка-золилом, а также на сдвиг метаболизма в данном органе в сторону анаэробиоза под влиянием введения тироксина по сравнению с контролем.
Таким образом, в ходе исследования была установлена высокая устойчивость АОС и системы изоферментов ЛДГ органов песцов к влиянию тироксина и мерказолила. Относительная невосприимчивость песцов к влиянию
введения тироксина и мерказолила, очевидно, связана с тем, что эксперимент проводился в ноябре, когда в организме этих животных происходит перестройка эндокринных механизмов регуляции в соответствии со временем года с целью выжить в условиях полярного климата.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Балакирев Н.А., Демина Т.М., Растимешина О.В. 2000. Применение биологически активных веществ для повышения продуктивности норок // Проблемы экологической физиологии пушных зверей. С. 71-78.
Берестов В.А., Кожевникова Л.К. 1981. Ферменты крови пушных зверей. -Ленинград: Наука. 184 с.
Илюха В., Кожевникова Л., Валтонен М., Касанен С., Мелдо Х., Тютюнник Н. 2000. Влияние витамина Е на физиологическое состояние, состав молока и репродуктивные свойства песцов (Alopex lagopus L.) // Проблемы экологической физиологии пушных зверей. С. 119-131.
Клиническая эндокринология (руководство): Под ред. Старковой. 1991. 256 с.
Кожевникова Л.К., Тютюнник Н.Н., Унжаков А.Р., Мелдо Х.И. 2004. Адаптивная роль изоферментов лактатдегидрогеназы органов млекопитающих различного экогенеза // Проблемы экологической физиологии пушных зверей. С. 8-27.
Ленинджер А. 1976. Биохимия. 956 с.
Размахнин Ю.Е., Драганов Н.Ф. 1990. Использование биостимуляторов при откорме сельскохозяйственных животных. - М.: 300 с.
Хавинсон В.Х., Баринов В.А., Арутюнян А.В., Малинин В.В. 2003. Свобод-норадикальное окисление и старение.-СПб. 298 с.
Bears R.F., Sizes I.N. 1952. A spectral method for measuring the breakdown of hydrogen peroxide by catalase // J. Biol. Chem. Vol. 195. № 1. P. 133-140.
Klinger W., Karge E., Kretzschmar M., Rost M., Schulze H.P., Dargel R., Reinemann C., Rein H. 1996. Luminol-and lucigenin-amplified chemiluminescence with rat liver microsomes. Kinetics and influence of ascorbic acid, glutathione, dimethylsulfoxide, N-t-butyl-a-phenyl-nitrone, copper-ions and a copper complex, catalase, superoxide dismutase, hexobarbital and aniline // Exp. Toxicol. Pathol. Vol. 48. № 5. Р. 447-460.
Lowry O.H., Rosenbrough N.J., Farr A.L., Randan R.J. 1951. Protein measurement with the Folin phenol reagent // J. Biol. Chem. Vol. 193. № 1. Р. 265-275.
Misra H.P., Fridovich F. 1972. The role of superoxide anion in the autoxidation of epinephrine and a simple assay for superoxide dismutase // J. Biol. Chem. Vol. 247. № 10. Р. 3170-3175.
Wieme R. 1959. Studies on agar-gel electrophoresis.-Brussel. 519 p.
