CC BY
29
11. Otto DM., Moon T.W. // Arch. Environ. Contam. and Toxicol. 1996. Vol. 31. № 1. P. 141-147.
12. El-Khatib E.N. // Toxicol. Lett. 2001. Vol. 123. P. 112.
13. OrucElif etal. // Toxicol. Lett. 2003. Vol. 144. Suppl. 1. P. 149.
14. Pedrajas J.R. et al. // Chem.-Biol. Interact. 1995. Vol. 98. № 3. P. 267-282.
15. HamedR.R. et al. // Bull. Environ. Contam. and Toxicol. 1999. Vol. 63. № 6. P. 789796.
16. Sen Alaattin, Tin Yasemin, Arslan Savas. // Drug Metabol. Rev. 2001. Vol. 33. Suppl. № 1. P. 129.
17. Ada A.O. et al. // Toxicol. Lett. 2001. Vol. 123. Suppl. 1. P. 48.
Ростовский государственный университет 13 ноября 2006 г.
УДК 577.1+612.388
ВЛИЯНИЕ ЦЕРЕБРАМИНА НА СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН В МОДЕЛИ ДВУСТОРОННЕЙ ОККЛЮЗИИ СОННЫХ АРТЕРИЙ У КРЫС
© 2006 г. Л.А. Даудова, Т.Н. Даудова, Г.В. Карантыш, С.В. Демьяненко
The purpose of the present work was research of influence of cerebramin on intensity of free-radical processes and the glucose methabolism of crates of a brain and blood in norm and at bilateral occlusion of carotid arteries at rats. It shows, that the preparation accelerates exchange processes, interfering occurrence of structurally functional infringements of membranes of crates, by activation antioxidant of glutathione system in a brain and of activity catalase and ceruloplasmine in plasma of blood of rats, promoting formation of a preadaptation status organism to action of brain ischemia.
Ишемия мозга (ИМ) - одно из самых распространенных цереброваску-лярных заболеваний. Под этим термином подразумевается прогрессирующая недостаточность кровоснабжения мозга, ведущая к постепенному нарушению его функционирования [1, 2].
Большое значение в развитии ИМ имеет окислительный стресс, который взаимодействует с ишемическим каскадом, причем эти два процесса обладают эффектом взаимного усиления [3, 4]. Кроме того, известно, что при ишемии и гипоксии существует связь между энергодефицитом и усилением процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) [5]. Несмотря на включение компенсаторных биохимических механизмов (активация гликолиза и других альтернативных путей метаболизма), ИМ сопровождается развитием энергодефицита и возникновением метаболического ацидоза в крови и тканях мозга [3].
Возможности фармакологической коррекции ишемических повреждений мозга широки и включают препараты, влияющие на различные звенья
патогенеза постишемического и постгипоксического повреждения нервной ткани [6, 7]. Вместе с тем проблемы, касающиеся разработки эффективных способов предупреждения или замедления темпов прогрессирова-ния ишемических повреждений мозга, остаются далекими от полного разрешения [8, 9]. Ввиду сложности и многокомпонентно сти патогенеза сосудистых заболеваний мозга возникает необходимость применения большого количества средств, влияющих на различные звенья метаболизма, что приводит к полипрагмазии, нередко сопровождающейся осложнениями. Поэтому поиск новых препаратов для лечения больных ИМ, ишемиче-ским инсультом остается актуальной проблемой [10].
В этой связи представляется возможным использовать в терапии ИМ церебрамин, относящийся к группе отечественных биологически активных добавок (БАД) - цитаминов, обладающих высокой биологической тропностью и низким уровнем побочных эффектов [11]. Церебрамин является комплексом специфических пептидов, избирательно воздействующих на клетки головного мозга, способствующих ускорению восстановления функций мозга и улучшению памяти [12]. Однако представленные неоднозначные данные литературы о роли БАД в клинической практике определяют необходимость дальнейшего детального изучения механизмов действия цитаминов в условиях ИМ.
В связи с этим цель нашей работы - изучение влияния церебрамина на свободнорадикальные процессы (СРП) и энергетический обмен в крови и мозге крыс при двусторонней окклюзии сонных артерий
Материалы и методы
Исследование проведено на 96 белых беспородных половозрелых крысах-самцах в возрасте 3 мес. массой 200-250 г. Животных разделяли на следующие группы: 1-я - ложнооперированные крысы; животных при этом обездвиживали введением барбамила в дозе 2-4 мг на 100 г массы животного (контроль), все хирургические процедуры проводили стерильно; 2-я - животные, которым проводили хирургическую перевязку правой сонной артерии (ПСА) на 3 мин (с последующей 24-часовой реоксигена-цией) и левой сонной артерии (ЛСА) на 24 ч; 3-я - животные, которым перорально (per os) вводили церебрамин в течение 5 сут в дозе 0,5 мг/кг с последующим проведением ложной операции (кормление проводили 1 раз в сут в утренние часы); 4-я - животные, которым перорально вводили церебрамин в дозе 0,5 мг/кг в течение 5 сут обездвиживали введением бар-бамила и проводили перевязку ПСА на 3 мин (с последующей 24-часовой реоксигенацией) и ЛСА на 24 ч.
Через 24 ч после операций животных декапитировали, кровь собирали в центрифужные гепаринизированные пробирки (25 ЕД/мл), мозг извлекали на холоду и выделяли кору больших полушарий и стволовые структуры. Для получения 20%-х гомогенатов тканей навески мозга после предварительного размельчения гомогенизировали в стеклянном гомогениза-
торе с тефлоновым пестиком в 5-кратном объеме (вес ткани/объем) физиологического раствора. Часть полученных гомогенатов обрабатывали тритоном Х-100 (конечная концентрация 0,1 %) и инкубировали в течение 10 мин при 37 °С, в супернатантах определяли активность ферментов ан-тиоксидантной системы (АОС). Результаты ишемического повреждения мозга сравнивали с контрольной группой животных.
Во всех сериях эксперимента определяли: содержание гидроперекисей липидов и ТБК-реактивных продуктов (ТБК-РП) в плазме и мозге [13]; активность глутатионсодержащих ферментов АОС - глутатионпероксида-зы (ГПО) (по скорости окисления восстановленного глутатиона в присутствии гидроперекиси третичного бутила) [14], глутатионредуктазы (ГР) (по скорости окисления НАДФН2) [15] и глутатион^-трансферазы (Г-8-Т) (по скорости ферментативного образования в8-2,4-динитробензола в реакции восстановленного глутатиона с 1-хлор-2,4-динитробензолом) [16], а также уровень восстановленного глутатиона (ВГ) [17] в гемолизате эритроцитов и структурах мозга. Активность каталазы (оценивали по способности Н2О2 связываться с солями молибдата аммония в стойкий комплекс, дающий желтое окрашивание) [18] и оксидазной активности церулоплаз-мина [19] определяли в плазме крови крыс. Интенсивность углеводного обмена оценивали по содержанию основных метаболитов: глюкозы, пиро-виноградной и молочной кислот в крови и гомогенатах мозга. Содержание глюкозы в крови и гомогенатах тканей определяли энзиматическим коло -риметрическим методом с помощью набора реагентов фирмы «Ольвекс Диагностикум» (Россия); пировиноградной кислоты (ПВК) - модифицированным методом Умбрайта [19]; молочной кислоты (МК) - модифицированным методом Barker, Summerson [20]; белка в гомогенатах тканей (до добавления тритона Х-100) - по методу O.H. Lowry в модификации [21]; гемоглобина в эритроцитах - с помощью набора «КлиниТест-Гем К 800» фирмы «Эко-Сервис» (Россия). В качестве детекторов в работе использовали спектрофотометр «Beckman DU-7» (США) и флюориметр Hitachi-F 4010 (Япония).
Полученные в экспериментах результаты выражали в виде средних ве-личин±средняя ошибка (М+SEM). Для выявления закономерностей изменений исследованных параметров полученные в экспериментах результаты, помимо сравнения с использованием t-критерия Стьюдента, были подвергнуты корреляционныму анализу с расчетом коэффициента корреляции (расчеты проводились для вероятности 95 % (р = 0,05)) [22]. Статистическая обработка данных осуществлялась в среде интегрированных пакетов статистических программ «Statistica» версия 5.5.
Результаты и обсуждение
При двустороннем нарушении мозгового кровообращения (НМК) (2-я группа) наблюдалось выраженное накопление гидроперекисей липи-дов в плазме крови (+207 %; р < 0,01) (рис. 1). При этом в гемисфере коры
и стволовых структурах происходило снижение содержания первичных продуктов ПОЛ - гидроперекисей липидов и накопление ТБК-РП (р < 0,05). Подобное соотношение первичных и вторичных продуктов липидной пе-роксидации свидетельствует о развитии окислительного стресса в структурах мозга в данной модели ИМ. Повышение интенсивности ПОЛ в мозге при недостатке мозгового кровообращения, широко описанное в литературе [23], может быть обусловлено активацией прооксидантной и недостаточностью антиокислительной систем организма.
250
0 ®
S g 200
я 3
¡ § 150
§ ^ 100
S " В 50
я я ^
g § & 0
1 S -50
! 1а -100
^ В -150
■ - окклюзия 3 мин ПСА + 24 ч ЛСА; □- церебрамин, ложнооперированные;
□ - церебрамин + окклюзия 3 мин ПСА + 24 ч ЛСА
Рис. 1. Изменение содержания ТБК-РП и гидроперекисей липидов в мозге и крови крыс в условиях двусторонней окклюзии сонных артерий и предварительного введения церебрамина: 1 — гемисфера коры; 2 — стволовые структуры; 3 — плазма крови
Для оценки антиоксидантного статуса структур мозга и крови животных, находящихся в условиях НМК, было исследовано состояние глута-тионовой системы. Известно, что 8е-содержащая ГПО (КФ 1.11.1.9) представляет собой антиоксидантный фермент, служащий для инактивации гидроперекисей в клетках [4].
При двусторонней окклюзии сонных артерий в мозге отмечено возрастание активности ГПО (в коре больших полушарий на +31 %, р < 0,05; в стволовых структурах на +56 %, р < 0,05) (рис. 2), тогда как в гемолизате эритроцитов активность ГПО была снижена на 59 % (р < 0,05) по сравнению с 1-й группой. Подобная динамика характерна и в отношении глута-тион-8-трансферазы, которая, как известно, восстанавливает гидрофобные гидропероксиды с большим объемом молекулы, функционируя на стадии удаления образующихся при окислительном стрессе метаболитов [4]. При этом между уровнями гидроперекисей липидов и активностью ферментов, участвующих в их инактивации, обнаружена отрицательная взаимосвязь (в гемисфере коры: г = -0,84; в стволовых структурах г = -0,88). Это свидетельствует о значительном дисбалансе свободнорадикальных и антиок-сидантных процессов в условиях двусторонней окклюзии сонных артерий.
ТБК-РП (МДА) Гидроперекиси липидов
С
с
«
о и л
ч
о &
и
500
400
300
200
100
-100
i_U ■ ■ п
1 2 3
Активность ГПО
2 3
Активность Г^-Т
■ окклюзия 3 мин ПСА + 24 ч ЛСА; церебрамин, ложнооперированные;
□ - церебрамин + окклюзия 3 мин ПСА + 24 ч ЛСА
Рис. 2. Изменение активности глутатионпероксидазы и глутатион-Б-трансферазы в мозге и крови крыс в условиях двусторонней окклюзии сонных артерий и предварительного введения церебрамина: 1 — гемисфера коры; 2 — стволовые структуры; 3 — гемолизат эритроцитов
Одновременно во 2-й группе обнаружено снижение уровня ВГ в коре больших полушарий (52 %; р < 0,05), стволовых структурах (78 %; р < 0,05) и гемолизате эритроцитов (33 %; р < 0,05) относительно контрольной группы (рис. 3). Глутатион синтезируется глутатионсинтетазой и восстанавливается в реакции с ГР, достоверное снижение активности которой было отмечено нами в гемолизате эритроцитов (17 %; р < 0,05) (рис. 3). При этом каталазная активность плазмы крови и оксидазная активность церулоплазмина (ЦП) 2-й группы животных не отличалась от показателей контрольной группы (рис. 4).
На фоне интенсификации СРП в мозге крыс 2-й группы происходило нарушение энергетического обмена. В том числе, в условиях двусторонней окклюзии происходило снижение содержания глюкозы в коре мозга крыс на 49 % (р < 0,05), хотя в стволовых структурах и крови данный показатель не отличался от контрольного уровня (рис. 5). В данной модели ИМ содержание ПВК как в тканях мозга, так и крови крыс также снижалось относительно 1-й группы. Содержание лактата в мозге и крови животных значительно не различалось с показателями ложнооперированных животных. Соотношение лактат/пируват в исследованных отделах мозга и крови животных увеличивалось (на +52 %, р < 0,05; +67 %, р < 0,05 и +53 %, р < 0,05, соответственно) относительно контрольной группы, что указывает на усиление процессов анаэробного гликолиза и развитие лак-татацидоза при нарушении НМК.
0
250
s 2
200
150
100
50
-50
-100
-
г "HJ -J=
■ u
2
Содержание ВГ
1 2
Активность ГР
■ - окклюзия 3 мин ПСА + 24 ч ЛСА;
□ - церебрамин, ложнооперированные;
□ - церебрамин + окклюзия 3 мин ПСА + 24 ч ЛСА
Рис. 3. Изменение содержания ВГ и активности ГР в мозге и крови крыс в условиях двусторонней окклюзии сонных артерий и предварительного введения церебрамина: 1 — гемисфера коры; 2 — стволовые структуры; 3 — гемолизат эритроцитов
и с
2 t
я t-
К ;Я
60
я
»Q
ц
о fr
я
3
1 2 Глюкоза
■ - окклюзия 3 мин ПСА + 24 ч ЛСА; □
□ - церебрамин + окклюзия 3 мин ПСА+24ч ЛСА
2 3 1 2 Лактат Пируват
церебрамин, ложнооперированные;
Рис. 4. Изменение содержания глюкозы, МК и ПВК в мозге и крови крыс в условиях двусторонней окклюзии сонных артерий и предварительного введения церебрамина: 1 — гемисфера коры; 2 — стволовые структуры; 3 — гемолизат эритроцитов
Добавление в рацион питания церебрамина ложнооперированным животным способствовало значительному повышению содержания гидроперекисей липидов в стволовых структурах мозга (+80 %, р < 0,05) и плазме крови (+155 %, р < 0,01), однако при этом достоверных изменений в уровне ТБК-РП не наблюдалось (рис. 1). Известно, что первичные продукты ПОЛ не накапливаются, а активно метаболизируются клеткой. ПОЛ при
0
3
3
низкой его интенсивности является неотъемлемой частью нормального метаболизма клетки [24]. Ферментативный синтез перекисей липидов предшествует образованию биологически активных соединений - про-стагландинов, тромбоксанов, простациклина и лейкотриенов. Таким образом, изменения характера ПОЛ могут выступать в качестве пусковых факторов, стимулирующих дальнейшие метаболические реакции на клеточном, тканевом и организменном уровнях. Поэтому некоторое возрастание перекисных процессов в мозге и крови животных в ответ на введение в рацион питания церебрамина можно расценивать как реакцию предуго-товленности организма к возможному развитию окислительного стресса.
Снижение активности ГПО и значительное повышение активности Г-Б-Т в мозге и крови крыс 3-й группы также свидетельствует об интенсификации процессов ПОЛ на начальных стадиях и сохранении более высокого уровня метаболизма без необратимых патологических структурно-функциональных нарушений мембран за счет активации систем антиокси-дантной защиты.
При исследовании состояния энергетического обмена в условиях добавления в рацион питания церебрамина ложнооперированным животным было установлено, что БАД повышает содержание глюкозы только в стволовых структурах (+23 %; р < 0,05) относительно контроля. В плазме крови происходило достоверное изменение соотношения лактат/пируват (-57 %; р < 0,05) по отношению к 1-й группе животных.
В условиях двусторонней окклюзии церебрамин снижал уровень как первичных, так и вторичных продуктов ПОЛ в гемисферах коры мозга. В плазме крови крыс 4-й группы также обнаружены изменения в накоплении гидроперекисей липидов (+94 %; р < 0,05) по отношению к контролю, однако повышения уровня ТБК-РП не происходило.
По сравнению со 2-й группой в стволовых структурах 4-й группы животных отмечалось снижение содержания ТБК-РП (54 %; р < 0,05) при значительном повышении количества липоперекисей (+92 %; р < 0,05).
Кроме того, в 4-й группе происходило увеличение активности ГПО в стволовых структурах (+94 %; р < 0,05) (во 2-й группе животных наблюдались наиболее выраженные изменения СРП). В коре больших полушарий животных 4-й группы активность ГПО была на контрольном уровне, а в эритроцитах - ниже на 55 % (р < 0,05) по сравнению с ложноопериро-ванными животными. Также отмечалось повышение активности Г-Б-Т в гемисфере коры (+292 %, р < 0,01) и в в стволовых структурах (+35 %, р < 0,05). И хотя содержание ВГ было ниже контрольного уровня, наблюдалось его повышение в гемисфере коры на +55 % (р < 0,05), в стволовых структурах - на +94 % (р < 0,05) и гемолизате эритроцитов - на +19 % (р > 0,05) по отношению к показателям 2-й группы животных. Кроме того, БАД способствовала значительному росту активности каталазы и окси-дазной активности ЦП в плазме крови 4-й группы крыс.
Проведенное исследование влияния церебрамина на интенсивность СРП при двусторонней окклюзии сонных артерий показало, что БАД активирует антиоксидантную защиту организма, способствуя формированию реакции «преадаптации» организма к действию стресса, что характерно для препаратов ноотропного ряда [25].
Кроме того, в условиях НМК церебрамин уменьшал соотношение лак-тат/пируват в гемисфере коры на 44 % (р < 0,05), в стволовых структурах -59 % (р < 0,05) относительно 2-й группы животных, препятствуя развитию лактатацидоза, вследствие неадекватной доставки кислорода к тканям.
Таким образом, проведенное исследование влияния церебрамина на функциональную активность системы «ПОЛ-антиоксидантная защита» и энергетический обмен клеток мозга и крови позволяет говорить о способности БАД активировать обменные процессы, предупреждая необратимые структурно-функциональные нарушения мембран в условиях двусторонней окклюзии сонных артерий, обеспечивая тем самым устойчивость организма к ишемии мозга.
Литература
1. Верещагин Н.В., Варакин Ю.Я. // Журн. неврологии и психиатрии (приложение «Инсульт»). 2001. № 1. С. 25-27.
2. Counsell C. etal. // Stroke. 2002. Vol. 33. P. 1041-1047.
3. Зенков Н.К., Меньшикова Е Б., Шергин С.М. // Диагностика, терапия, профилактика. Новосибирск, 1993.
4. Меньщикова Е.Б. и др. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксидан-ты. М., 2006.
5. Якутова Э.Ш. и др. // Биофизика. 1994. Т. 39. Вып. 2. С. 275-279.
6. Панченко Е.П. // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2004. № 3. Ч. 1. С. 88-93.
7. Стулин И.Д., Мусин Р.С., Белоусов Ю.Б. // Качественная клиническая практика. 2003. № 4. С. 1-17.
8. Манвелов Л.С. и др. // Журн. неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 1998. № 12. С. 44-47.
9. Скворцова В.И., Стаховская Л.В. // Фарматека. 2004. № 9-10. С. 1-5.
10. Hacke W. et al. Ишемический инсульт. Профилактика и лечение / Пер. с англ. С.В. Моисеева. М., 2004.
11. Морозов В.Г., Рыжак Г.А., Малинин В.В. Цитамины (биорегуляторы клеточного метаболизма). СПб., 2001.
12. ДьяконовМ.М. // TERRA medica nova. 2005. № 1. Вып. 37. С. 52-54.
13. Арутюнян А.В., Дубинина Е.Е., Зыбина Н.Н. Методы оценки свободноради-кального окисления и антиоксидантной системы организма. СПб., 2000. С. 4951.
14. Gunzler W.A., Flohe L. // Handbook of methods for oxygen radical research. 1986. P. 203-211.
15. BeutlerE. Red cell metabolism. 1975.
16. Медицинские лабораторные технологии: Справочник / Под ред. Карпищенко. СПб., 1999. Т. 2. С. 23-24.
17. Ellman G.L. // Arch. Biochem. Biophys. 1959. Vol. 82. P. 70-81.
18. КоролюкМ.А. и др. // Лаб. дело. 1988. № 1. С. 16-19.
19. Камышников В.С. Справочник по клинико-биохимической лабораторной диагностике. Т. 2. Минск, 2000.
20. Меньшиков В.В. Лабораторные методы исследования в клинике: Справочник. М., 1987.
21. Schacterle G., PollackR. // Anal. Biochem. 1973. Vol. 51. № 2. P. 654-655.
22. Боровиков В. Statistica искусство анализа данных на компьютере. Для профессионалов. СПб., 2001.
23. Федорова Т.Н., Болдырев А.А., Ганнушкина И.А. // Биохимия. 1999. Т. 64. Вып. 1. С. 94-98.
24. Середенин С.Б., Дурнев А.Д. Фармакологическая защита генома. М., 1992.
25. Вальдман А.В., Александровский Ю.А. Психофармакотерапия невротических расстройств. М., 1987.
Махачкалинский филиал
Ростовского государственного университета,
Ростовский государственный педагогический университет 6 октября 2006 г
УДК 612
АДАПТИВНЫЕ ПЕРЕСТРОЙКИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ СТУДЕНТОК В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ В ВУЗЕ
© 2006 г. М.А. Измайлова
Dynamics of a functional condition of cardiovascular system is investigated during training at girls of students of the Ingush state university. Age and adaptable reorganizations of parameters of the cardiovascular system, the functioning caused by features at the native population of Ingushetia are revealed.
Обучение в вузе - сложный и длительный процесс, который предъявляет высокие требования к морфо-функциональным показателям. Адаптация к комплексу факторов, специфических для высшей школы, представляет собой сложный, многоуровневый социально-психологический процесс и сопровождается значительным напряжением конпенсаторно-приспособительных систем организма. С социальных позиций студенчество можно рассматривать как специфическую группу населения, которая имеет отличия в образе жизни, свои ценности, установки, эталоны поведения. Наибольшее число учащихся высших учебных заведений относится к возрастной группе 16-25 лет, имеющей определенный статус здоровья, сформированный за предыдущие годы [1-6].
Функциональное состояние сердечно-сосудистой системы (ССС) является лимитирующим фактором в процессе адаптации организма человека не только к изменяющимся условиям внешней среды, но и к учебной деятельности. Кроме того, ССС с ее многоуровневой регуляцией представля-
